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利用坚硬混凝土的抗冲击性进行防灾

2020-4-23 15:45:08

来源:金泽大学(Kanazawa University)

脱气吸水处理概述。然后,将PFC试样放置在一个使用真空泵减压的封闭容器中,并将水从外表面引入内表面。

脱气吸水处理概述。然后,将PFC试样放置在一个使用真空泵减压的封闭容器中,并将水从外表面引入内表面。图片:金泽大学

混凝土是世界上使用广泛的建筑材料,因此不断发展以满足现代的要求。无孔混凝土 porosity-free concrete (PFC) 的一些基本性质已经被探索出来了,现在包括金泽大学在内的一个团队已经探索了这种创新材料的冲击响应。他们的发现发表在《国际土木工程杂志》上。

高强度混凝土具有显著的优点,包括减轻大型结构的重量,保护它们免受自然灾害和意外影响。PFC是一种超高强度混凝土,掺入钢纤维可以进一步提高其性能。

PFC的制备方法导致最终材料中几乎没有空隙,这使得它的高强度-400mpa可以在失效前应用于PFC,而标准混凝土为20-30mpa。钢纤维增强PFC的一些基本材料性能已有报道,目前研究人员已经对不同钢纤维含量和截面高度的PFC材料的冲击响应进行了评价。

研究报告的主要作者Yusuke Kurihashi解释说:“在频繁发生自然灾害威胁结构完整性的地区,建筑材料的持续发展尤为重要。”我们对各种钢纤维增强PFC试样进行了冲击试验,以确定它们的反应,从而加速了PFC在建筑工程中的广泛应用。我们的测试旨在模拟对岩石坠落、爆炸和飞行物体等事件的反应。”

固化过程

固化过程。吸水处理后,试样进行蒸汽养护(升温速率15℃/h,最高温度90℃,最长保温时间48h,降温速率15℃/h)。其次,采用热固化(升温速率60℃/h,最高温度180℃,最长保温时间48h,降温速率60℃/h,1atm)。图片:金泽大学

冲击载荷后的失效状态

冲击载荷后的失效状态。通过改变PFC梁中钢纤维的掺入率,可以降低梁的损伤程度。学分:金泽大学

研究人员做了两个关键的发现。首先,他们观察到钢纤维含量从1%增加到2%可以减少30%-50%的冲击损伤。这种性能上的显著改进有望为未来的材料设计决策提供信息。

此外,他们还表明,通过将计算值与测量值进行比较,可以以大约80%的精度预测样品的行为,这将有助于简化开发过程。

Kurihashi博士说:“我们希望PFC在未来有助于加强建筑安全。”尽管需要额外的实验工作和统计处理才能将PFC完全转化为广泛的实际应用,但我们的研究结果对理解PFC在提高许多大型结构(包括高层建筑、桥梁和道路)的安全性方面的作用作出了重大贡献。”

更多信息:Yusuke Kurihashi et al, Response Characteristics of a Steel Fiber-Reinforced Porosity-Free Concrete Beam Under an Impact Load, International Journal of Civil Engineering (2020). DOI: 10.1007/s40999-020-00501-y

原文网址:https://phys.org/news/2020-04-impact-resistance-world-hardest-concrete.html

声明:本文由江苏建发科技编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。