新型液体橡胶基混凝土材料的动态力学性能研究.pdf

第四届全国爆炸力学实验技术学术会议 新型液体橡胶基混凝土材料 的动态力学性能研究奉 汤立群，陈爱民，邱燕红，刘逸平，刘泽佳，黄小清 (华南理工大学交通学院，广州510640) 摘要：本文利用大尺寸分离式霍普金森压杆试验系统，对一种新型的液体橡胶基混凝土材料的动态力学性能进行 了研究。相对而言该材料的波阻抗较低，通过在输出杆使用半导体应交片，有效地测量到该材料的透射波形，从而得到 材料的动态性质。实验结果表明，该材料具有双重应变率敏感特性，即在不同的应变率区间材料的应交率敏感性不同。 最后基于Lemitre的损伤定义分析了该材料在冲击后的损伤特性。 关键词：液体橡胶；混疑土；应变率敏感性；损伤 中图分类号：0347．3 国际学科代码： 文献标击码：A 1引言 橡胶在混凝土中的应用有两方面：一方面将橡胶作添加剂添加到机体中，以改善传统混凝土的性能 [1．3]；一方面将废旧的橡胶制品粉碎成微粒作为骨料的一部分到添加传统沥青混凝土或水泥混凝土 [4—7]a 液体橡胶是一种相对分子质量为10000以下室温下为粘稠状的可流动液体，经适当的化学反应后可 形成三维网状结构，成为具有与普通橡胶相似性能的材料。目前国内外以液体橡胶作为混凝土材料的基 体的公开报道尚不多见。 本文研究的一种液体橡胶基新型混凝土材料的动态力学性能，并且研究了该材料在冲击后的损伤行 为。 2实验方案 2．1实验系统及实验方法 本实验采用了中科大帮助设计建造的大尺寸Hopkinson压杆实验系统，试验中由于试件是由脱模而 成的，试件表面不平度较大，为使试件受力均匀，在试件与入射杆之间加设了万向头[8]，有效地减少 了接触不良导致的误差。另由于该材料的波阻抗较低，采用常用的应变片因为透射波信号较弱，透射杆 应变片采用了半导体应变片。 对此材料共进行了4组不同应变率的实验，同应变率下每组试件6个，其中3个试件直接进行冲击 实验，另外3个试件先经过准静态的压缩试验(控制在弹性段)，以求得试件的初始弹性模量，然后再 进行冲击试验。所有的试件在完成冲击后，再进行准静态的压缩试验以求得冲击后材料的弹性模量。 基金项且：广东省自然科学基金资助项目 作者简介：汤立群，男，华南理工大学交通学院教授、博导。主要从事冲击动力学、材料本构关系以及路桥力学相关领域的研究． Email：lqtang@scutedu．cn 新型液体橡胶基混凝土材料的动态力学性能研究 准静态试验是在INSTRON5567电子材料万能试验机上完成的。 2．2试件制作 法是：将骨料与液体橡胶混合均匀后，再用圆柱形钢模浇筑而成，并在空气中养护七天，具体试验时， 由于其表面并非机器切割而成，表面不平行度各异，为尽可能的减少误差，在试验前用砂纸在平滑的金 属表面尽可能磨平，试验中还要加万向头并在试件的两个端面涂上凡士林润滑，确保表面平整。 3实验结果及分析 3．1试件破坏情况 从对各种冲击速度冲击完成后的试件表面观察，试件除不平端面有少许破碎外，其余表观均没有明 显的破坏现象，材料吸收了大部分的冲击能量，其抗冲击能力比较好，见图1。 圜1试件丽后的对比图 3．2应力．应变关系 据的重复性较好，这说明为了测量材料的初始弹性模量而对试件进行的预压，对材料的冲击性能基本没 有影响。这些表明实验的技术路线是可行的。 ——P0弘L01一一一。PU妒L02……。PU．M-L03 一PUM—M07一一一‘PUM—埘08……PIN-M00 一’一‘’PUM-．M10一…‘PUM-M1l——PUM—M12 一…‘PUM-L04一…‘PUM—L05——PUM—L06 lO lO 8 8 ，|乏毒≥ 6 一。￡互手