全珊瑚海水混凝土的抗衝擊性能及其細觀本構模型

《全珊瑚海水混凝土的抗衝擊性能及其細觀本構模型》是依託南京航空航天大學，由麻海燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：全珊瑚海水混凝土的抗衝擊性能及其細觀本構模型
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：麻海燕
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

針對我國遠海島礁建設需要，就地利用島礁上豐富的珊瑚和海水資源，研究全珊瑚海水混凝土的製備技術及其抗衝擊性能。基於前期探索，採用富漿混凝土理論設計高強珊瑚混凝土，利用高韌性晶須水泥和摻加劍麻纖維實現“降脆增韌”，獲得高強度、高韌性全珊瑚海水混凝土的最佳化配合比。研究其靜態、準靜態力學性能和SHPB衝擊壓縮性能，探究其強度、韌性、抗衝擊性能與原材料、配合比之間的內在聯繫，提出具有高強度、高韌性和高抗衝擊能力的全珊瑚海水混凝土製備技術。基於Mori-Tanaka理論、Eshelly等效夾雜理論和脆性材料的滑移裂紋模型，運用聲發射、高速攝像並結合圖像分析軟體，研究裂紋對材料彈性模量的弱化作用以及微裂紋的損傷演化方程，建立全珊瑚海水混凝土在衝擊作用下的細觀動態本構模型。本項目旨在解決珊瑚混凝土的“低強易脆”問題，為我國南海島礁軍事防護工程建設提供一種高強度、高韌性、高抗衝擊能力的全珊瑚海水混凝土技術。

結題摘要

本項目研究了全珊瑚海水混凝土(Coral Aggregate Seawater Concrete，CASC)的基本力學性能、應力-應變全曲線、衝擊壓縮性能及劍麻纖維的增強增韌效應，並及對CASC與SFCASC（摻加劍麻纖維的全珊瑚海水混凝土Sisal fiber coral aggregate seawater concrete）進行了細觀力學性能分析，利用LS-DYNA對衝擊試驗進行了數值模擬。結果表明，CASC與一般陶粒、浮石、火山岩等輕骨料混凝土(LAC)類似，同樣具有較大的脆性，屬於脆性材料，與韌性材料相比，它們對抵抗衝擊荷載和承受震動作用有不利的影響，有可能會影響軍事防護工程的抗衝擊、抗侵徹、抗爆炸和抗震塌能力。利用高韌性晶須水泥和摻加劍麻纖維能有效地改善CASC的脆性，起到“降脆增韌”的效果。採用通過試驗測得的參數值的修正HJC本構模型可用於全珊瑚海水混凝土的細觀數值分析，模擬結果與試驗結果吻合良好，該模型和用於後續的結構分析。