冲击荷载下钢渣细骨料混凝土力学特性及本构关系

摘要

为研究钢渣细骨料混凝土（steel slag fine aggregate concrete, SSC）在冲击荷载下的力学性能，利用直径为100 mm的分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）对普通混凝土和钢渣细骨料混凝土（钢渣取代混凝土中河砂的体积分数分别为10%、20%和30%）进行轴向冲击压缩试验，研究钢渣体积分数及应变率对SSC的动态抗压强度、冲击韧性、动态增强因子（dynamic increase factor, DIF）F_di及破坏形态的影响，在Z-W-T方程的基础上修正，得到适用于钢渣混凝土的动态损伤本构方程。结果表明：SSC具有明显的应变率效应，即钢渣体积分数相同时，随着应变率的提高，SSC动态抗压强度、F_di、冲击韧性和破坏程度均逐渐增加；钢渣的掺入对混凝土在冲击荷载下的力学行为产生一定影响，在应变率相似时，钢渣体积分数从0增加到30%时，SSC动态抗压强度和冲击韧性呈上升趋势，但上升幅度相对较小；掺入钢渣后，F_di明显减小；通过对试验应力-应变曲线进行拟合可知，考虑损伤演化的Z-W-T方程可很好地描述SSC的动态应力-应变关系。

关键词

混凝土 / 钢渣混凝土 / 分离式霍普金森压杆 / 动态力学性能 / 本构关系

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52168032); 2023年度内蒙古自治区直属高校基本科研业务费资助项目(2023RCTD025)