[发明专利]混杂玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土动态强度计算方法

说明书

本发明给出了一种混杂玄武岩‑聚丙烯纤维增强混凝土动态强度计算方法，按下式计算：本发明的方法理论基础成熟，计算过程清晰明了，特别是其拟合结果与试验结果的一致性较好，不仅能够有效表达HBPRC的强度随应变率和围压的变化规律，而且能够有效体现纤维的掺加类型和HBPRC孔结构特征的变化对HBPRC动态力学性能的影响。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种混杂玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土动态强度计算方法。

背景技术

混凝土材料破坏准则的建立对于结构的合理设计和稳定性分析具有重要意义。相关学者建立了多种混凝土材料的破坏准则,如莫尔-库伦(M-C)强度准则等，这些准则合理地确定了混凝土在复杂环境和复杂应力状态下强度的变化规律或破坏时的塑性区范围，有效地保障了混凝土结构的合理设计。然而，上述破坏准则属于混凝土的静力破坏准则，并不能直接体现混凝土在多轴应力条件下动态强度的变化规律。

混凝土是一种典型的准脆性材料，抗冲击性能较差。而纤维的掺加，尤其是混杂纤维的掺加能够显著降低混凝土的脆性，提高混凝土的抗冲击性能。

玄武岩纤维(BF)是由天然玄武岩矿石经熔融、拉丝制成，其制作过程耗能较低，是一种环境友好的纤维，且与水泥基材料之间具有较好的相容性。BF 不仅具有较好的力学性能，而且具有较好的化学、温度稳定性。通过掺加BF，可以显著提高混凝土的抗拉强度、抗冲击性能和耐久性能。

聚丙烯纤维(PF)虽然抗拉强度较低，属于柔性纤维，但却能提高混凝土的延性、抗收缩开裂性能和耐久性能。因此，当BF与PF混杂掺加时，不仅能够有效地提高混凝土的耐久性能，更能有效地提高混凝土的力学性能，特别是抗冲击性能。所以，混杂玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土(HBPRC)在具有高耐久性和抗爆、抗冲击要求的工程结构中具有较好的应用前景。

虽然HBPRC动态力学性能的研究已有所开展，但均是针对HBPRC的一维动力加载条件，受试验条件的限制，HBPRC在围压作用下的三轴动态力学性能的研究成果较少，相关的动态强度准则的研究更是极为匮乏，严重阻碍了混凝土材料动态力学理论研究的发展。为进一步推广HBPRC的应用，深入开展对HBPRC在围压作用下的三轴动态力学性能研究就显得十分必要。

发明内容

针对上述现有技术不足与缺陷，本发明的目的在于，提供一种混杂玄武岩 -聚丙烯纤维增强混凝土动态强度计算方法，解决现有技术中现有混凝土材料破坏准则不能直接体现HBPRC在多轴应力条件下动态强度变化规律，且影响因素考虑不全面，导致所建立的强度破坏准则往往实际应用性不强的技术问题。

为了达到上述目的，本申请采用如下技术方案予以实现：一种混杂玄武岩 -聚丙烯纤维增强混凝土动态强度计算方法，按下式计算：

式中，

σ₁：混杂玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土的最大主应力，取值范围32.72～ 93.56，单位MPa；

σ₃：混杂玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土的围压，取值范围0～12，单位 MPa；

为应变率，取值范围40～140，单位s^-1；

D₁：混杂玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土的毛细孔的孔表面积分形维数，取值范围2.90～2.98；

D₂：混杂玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土的气孔的孔表面积分形维数，取值范围2.56～2.70；

V₁：玄武岩纤维的掺量，取值范围0～0.1，％；

V₂：聚丙烯纤维的掺量，取值范围0～0.1，％；