基于国内外现有研究,从准静态力学性能、动态力学性能、黏结性能、耐久性这四个方面对超高性能混凝土(UHPC)基本性能的研究成果进行了综述,同时还对其未来的研究方向进行了展望。

以内蒙古地区的天然浮石为粗骨料配制天然浮石混凝土,采用Ф100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验分析了不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量(0、0.15%、0.30%)天然浮石混凝土在冲击荷载下的动态力学性能。结果表明:随着PVA纤维掺量的增加,天然浮石混凝土的静态抗压强度增强,动态冲击压缩下破坏程度减弱;当应变率低于96 s-1时,0.30%PVA纤维天然浮石混凝土的动态抗压强度最佳;当应变率高于127 s-1时,0.30%PVA纤维天然浮石混凝土吸收的能量最多,相比于未掺纤维的天然浮石混凝土提高了11.0%。

在混凝土中掺入适量的玄武岩纤维可提升混凝土的力学性能。阐述了玄武岩纤维的特点和优势,分析了玄武岩纤维混凝土的静态和动态力学性能及玄武岩纤维在混凝土中的作用机理,给出了提升玄武岩纤维混凝土力学性能的未来研究方向。

为了研究冲击荷载作用下玄武岩纤维(BF)对混凝土性能的影响,采用分离式霍普金森压杆(SHPB),在0.6 MPa冲击气压作用下对不同BF体积掺量(0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%)玄武岩纤维混凝土(BFRC)进行了冲击压缩试验,并基于试验数据,选用修正后的HJC本构模型对动态冲击过程进行了模拟。结果表明:BFRC相较于素混凝土具有更好的抗冲击性能,且0.30%体积掺量的BF对混凝土的增韧效果最好;修正后的HJC模型可以较好地反映出BFRC的应力、应变状态,体现BFRC破坏过程中裂纹的发展规律,模拟结果与试验结果吻合较好。

中应变率(10^(0)s^(-1)~10^(2)s^(-1))条件下材料的动态力学性能是汽车碰撞、外物对飞机和高铁的撞击、金属加工等碰撞领域的主要关注点之一,而可靠有效的试验装置是解决问题的关键。因此本文研制了一种液压气动中应变率材料拉伸试验机,并给出了其组成、运行原理以及载荷、应变的测量方法。利用该试验机进行了奥氏体不锈钢和铝合金的中应变率拉伸试验,试验结果表明:该液压气动拉伸试验装置能有效进行材料的中应变率拉伸试验,实现了载荷和应变的有效测量。