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UHPFRC圆盘动态劈裂试验及基于μXCT图像的破坏机理研究

         
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采用分离式霍普金森压杆对钢纤维体积分数为0~3%的超高性能纤维增强混凝土(ultra high performance fibre 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56.7μm的三维内部图像,并进行统计和破坏机理分析。结果表明:(1)相比无纤维试件,掺入1%~3%的钢纤维,静、动劈裂强度分别提高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;(2) 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;(3)μXCT图像分析表明,试件中钢纤维体积分数为1.04%~2.47%,与设计基本一致,孔洞体积分数为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大;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,从而提高了试件的强度、能耗、韧性和延性。

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