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《钢纤维自密实混凝土力学性能研究》针对四种不同钢纤维含量的C40、C60两种不同强度等级的钢纤维自密实混凝土（SFRSCC），研究了材料静动态力学性能；通过压汞试验和扫面电镜试验，研究了钢纤维对混凝土孔结构和界面过渡区的影响，分析了钢纤维含量对SFRSCC的应变率效应的影响规律，建立了材料的损伤演化方程，发展了其含损伤的动态本构模型；开展了SFRSCC靶板的水浴爆炸加载实验和抗侵彻实验，结合FEM-SPH耦合算法进行了SFRSCC板的抗爆炸数值模拟，揭示了SFRSCC的抗爆炸和抗侵彻规律；提出了预测SFRSCC靶板侵彻深度的经验公式。

第1 章　绪论　1

1.1　引言 2

1.2　SFRSCC 的制备、工作性能研究现状 3

1.3　SFRSCC 静态力学性能研究现状 7

1.4　SFRSCC 动态力学性能研究现状 11

1.5　含钢纤维SCC 抗爆性能研究现状 15

1.6　SFRSCC 抗侵彻性能研究现状 15

1.7　本书研究工作及目标 16

第2 章　SFRSCC 工作性能及动静态力学行为　18

2.1　引言 19

2.2　SFRSCC 原材料和配合比设计 19

2.2.1　原材料 20

2.2.2　配合比设计 22

2.3　SFRSCC 的工作性能 23

2.4　SFRSCC 的准静态力学性能 25

2.4.1　准静态压缩试验 25

2.4.2　准静态单轴拉伸试验 26

2.4.3　劈裂抗拉强度试验 29

2.5　钢纤维混凝土增强机制分析 32

2.5.1　压汞试验分析 32

2.5.2　界面过渡区微观结构分析 36

2.6　SFRSCC 动态压缩试验研究 38

2.6.1　SHPB 试验装置和原理 38

2.6.2　试验结果与分析 41

2.7　SFRSCC 动态拉伸试验研究 44

2.7.1　试验设备 44

2.7.2　试验结果 48

2.7.3　钢纤维对SFRSCC 抗拉强度的影响 50

2.8　本章小结 51

第3 章　SFRSCC 损伤演化模型及含损伤屈服准则　53

3.1　引言 54

3.2　损伤演化模型 54

3.2.1　压剪耦合损伤演化模型 54

3.2.2　微裂纹拉伸损伤演化模型 59

3.2.3　等效微孔洞拉伸损伤演化模型 61

3.3　含损伤屈服准则 64

3.3.1　Drucker-Prager 型的屈服准则 64

3.3.2　幂次型屈服准则 66

3.3.3　指数型屈服准则 66

3.4　状态方程 69

3.5　本章小结 73

第4 章　SFRSCC 爆炸作用下损伤及断裂行为　74

4.1　引言 75

4.2　SFRSCC 板抗爆试验 75

4.2.1　试验方案 75

4.2.2　试验结果 76

4.3　SFRSCC 板抗爆试验数值模拟 80

4.3.1　混凝土材料模型 81

4.3.2　炸药材料模型 82

4.3.3　水和空气模型 83

4.3.4　FEM-SPH 耦合算法计算模型 83

4.3.5　计算结果 84

4.4　本章小结 93

第5 章　SFRSCC 动能弹侵彻效应及机理研究　94

5.1　引言 95

5.2　SFRSCC 靶抗侵彻试验 95

5.2.1　试验方案 95

5.2.2　试验结果 96

5.2.3　侵彻深度预测模型 98

5.2.4　侵彻深度预测 100

5.3　土盘模型 101

5.4　本章小结 105

第6 章　总结和展望　106

6.1　工作总结 107

6.2　创新 108

6.3　未来研究展望 109

参考文献　110

马剑，江苏科技大学船舶与建筑工程学院院长、副教授，工程力学专业博士，有十多年科研经验，主要研究方向为新型建筑材料与爆炸防护，有绿色高性能混凝土相关发明专利3项。

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编辑推荐

由于建筑对抗震、抗恐袭等要求提高，未来我国超高层建筑和防护工程中密集钢筋结构的建造量会大幅增加，这就会大大增加自密实混凝土、尤其是增强了强度、抗冲击性能的“钢纤维自密实混凝土”的需求。本书介绍了一种新的钢纤维自密实混凝土的研制。

前言

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，未来我国超高层建筑和防护工程中密集钢筋结构的建造量会大幅增加，这就会大大增加不需振捣的自密实混凝土，尤其是增强了强度、抗冲击性能的“钢纤维自密实混凝土”（Steel Fiber Reinforced SelfCompacting Concrete，SFRSCC）的需求。笔者开展了一种新的钢纤维自密实混凝土的研制工作，从配合比设计出发，研究了其工作性能、准静态拉压力学性能；然后，将这种SFRSCC制备成各种型号试件，分别进行了动态拉伸、动态压缩、抗爆、抗侵彻等试验。

本书介绍了以下研究工作和成果：①研制了具有四种不同钢纤维含量的C40、C60两种不同强度等级的SFRSCC，开展了材料动、静态力学性能试验，分析了钢纤维含量对材料力学性能的影响，建立了材料强度与钢纤维含量的关系；②开展了SFRSCC的压汞试验和扫描电镜试验并研究了钢纤维对混凝土孔结构和界面过渡区的影响规律；③分析了钢纤维含量对SFRSCC的应变率效应的影响规律并建立了材料的损伤演化方程，发展了其含损伤的动态本构模型；④开展了SFRSCC靶板的水浴爆炸加载实验和抗侵彻实验，结合FEMSPH耦合算法进行了SFRSCC板的抗爆炸数值模拟，揭示了SFRSCC的抗爆炸和抗侵彻规律；⑤提出了预测SFRSCC靶板侵彻深度的经验公式。

本书对笔者所做的相关科学技术研究成果进行了阶段性的梳理和总结，为钢纤维自密实混凝土的应用和发展提供了翔实的参考资料，也为同类型科学技术研究提供了方法和思路。

本书研究工作的理论分析和试验，离不开中国科学技术大学李永池教授、沈兆武教授、王肖钧教授的亲身指导和时刻督促。李老师对波动力学基础理论一遍又一遍地解释，他渊博的数学、力学知识令笔者印象深刻；在做抗爆试验的时候，沈老师亲自在现场检查各种试验情况，督促试验进度，在此衷心感谢！

感谢文鹤鸣教授、高光发教授、马宏昊副教授、徐松林教授、胡秀章副教授、赵凯副教授、朱祚金副教授无私的帮助和指导；感谢郑航老师在试验上的大力支持。

感谢江苏德丰建设集团有限公司孙樟、张云法、陆正其、张育诚、夏燕勇等领导给予的混凝土试验试件制备、试验场所、试验资金等方面的大力支持！

感谢在中国科学技术大学和江苏科技大学一起奋斗过的同学们、同事们，在此对黄瑞源、孙晓旺、张永亮、叶中豹致以深深的谢意！

本书由江苏科技大学马剑、卞梁、章杰著。本书相关工作得到了国家自然科学基金项目（11502099、11802001）、苏州市科技计划项目（SS2019018）、张家港市科技计划项目（ZKS2001）、江苏科技大学博士科研启动基金的支持，在此一并表示深深的感谢。本书在编写过程中参考了相关的文献资料，在此向各位作者表示衷心的感谢。

由于作者水平有限，本书不足之处在所难免，敬请读者批评指正。

著者

2021年6月

书籍介绍

《钢纤维自密实混凝土力学性能研究》针对四种不同钢纤维含量的C40、C60两种不同强度等级的钢纤维自密实混凝土（SFRSCC），研究了材料静动态力学性能；通过压汞试验和扫面电镜试验，研究了钢纤维对混凝土孔结构和界面过渡区的影响，分析了钢纤维含量对SFRSCC的应变率效应的影响规律，建立了材料的损伤演化方程，发展了其含损伤的动态本构模型；开展了SFRSCC靶板的水浴爆炸加载实验和抗侵彻实验，结合FEM-SPH耦合算法进行了SFRSCC板的抗爆炸数值模拟，揭示了SFRSCC的抗爆炸和抗侵彻规律；提出了预测SFRSCC靶板侵彻深度的经验公式。