基于μXCT图像的UHPFRC圆盘动态劈裂试验及破坏机理研究

作者：姚勇; 杨贞军^*; 张昕; 庞苗; 李雅祺; 喻渴来

来源：爆炸与冲击, 2023, 1-23.

• 动态劈裂
• 超高性能纤维增强混凝土
• 微观X射线计算断层扫描
• 断裂机理
• 数字图像相关

本研究采用分离式霍普金森压杆对钢纤维体积含量为0～3%的超高性能纤维增强混凝土(ultra high performance fiber reinforced concrete， UHPFRC)圆盘试件进行应变率为1.72～7.42 s-1的动态劈裂试验，使用高速摄像机结合数字图像相关(digital image correlation， DIC)法获得试件表面裂缝扩展全过程图像和应变演化过程，并对冲击前、后试件进行微观X射线计算断层扫描(micro X-ray computed tomography， μXCT)，获得分辨率为56.7 μm的三维内部图像，并进行统计和破坏机理分析。结果表明：(i) 相比无纤维试件，掺入1%～3%钢纤维分别提高静、动劈裂强度84%～131%和47%～87%，动劈裂强度增强因子(即动静强度比值)为1.07～1.72；(ii) DIC应变图像分析表明，无纤维试件裂缝集中、破坏快、能耗低；含纤维试件裂缝弥散程度大、能耗高、延性好且随着纤维含量的提高而提升; (iii) μXCT图像分析表明，试件纤维体积含量为1.04%～2.47%，与设计基本一致，孔洞含量为0.98%～1.71%，纤维掺量的提高，降低了孔洞数量和总体积分数，但孔洞的平均体积和平均等效直径增加；裂缝桥连纤维数量的增加，减小了主裂缝的体积和平均宽度，提高了裂缝面的粗糙度和相对表面积，从而增加了试件的强度、能耗、韧性和延性。本研究研究数据对UHPFRC动态设计规范的完善及材料优化有一定的参考意义。

• 单位
  浙江大学; 武汉大学; 建筑工程学院