碳纤维改性注浆体动态抗压性能及其微观结构

摘要

【目的】研究碳纤维掺量对注浆体动态压缩性能的影响。【方法】以碳纤维掺量分别为0.0%、0.5%、1.0%、1.5%的超细水泥基注浆材料对级配沙砾进行注浆试验，通过霍普金森冲击（SHPB）试验测试注浆体试块的动态压缩强度及能量耗散的变化规律。为探究试块内碳纤维的微观结构，从最佳纤维掺量试块的破裂面取样，对其进行高精度工业CT扫描和电镜扫描（SEM）。【结果】试验结果表明：试块的动态抗压强度随着碳纤维掺量的增加呈减增减的变化趋势，能量吸收率呈先增后减的趋势，当碳纤维掺量为1%时其增强效果最好；碳纤维在试块内近似正态分布，其方位角集中在120°～180°和300°～360°区间，极角集中60°～90°区间；碳纤维与水泥水化产物紧密结合，构成三维约束体系，增强了水泥基体的韧性，外力作用下，基体产生裂纹并扩展，碳纤维起桥接作用，阻碍裂纹进一步扩展，碳纤维因此而发生失效或破坏，其破坏形态分为脱粘破坏和碳纤维断裂破坏，拉破坏断裂面光滑平整，剪切破坏断裂面呈45°。研究成果可为深入研究注浆体中碳纤维微观失效机理提供参考。

关键词

碳纤维 / SHPB冲击 / 微观失效机理 / 脱黏破坏 / 断裂破坏