混合纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的動力性能*

楊惠賢 黃炎生，2 李靜，2?

（1.華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640）

混合纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的動力性能*

楊惠賢1黃炎生1，2李靜1，2?

（1.華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣東 廣州 510640；2.華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640）

采用變截面霍普金森桿(SHPB)對不同配比的鋼/PVA纖維混合增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(HFRCC)進(jìn)行了不同應(yīng)變率的沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)，并對其抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變和韌性等動力性能進(jìn)行對比分析.結(jié)果表明：HFRCC材料表現(xiàn)出應(yīng)變率敏感性；隨著PVA纖維的增加，材料的變形性能更好，而鋼纖維的加入則提高了其動態(tài)抗壓強(qiáng)度；PVA纖維含量的增加能降低材料的動態(tài)強(qiáng)度增長因子；在低應(yīng)變率下和峰值應(yīng)力之前，纖維間的相對含量對HFRCC的韌性影響不大，在高應(yīng)變率下，鋼纖維能有效提高其韌性.

鋼纖維；聚乙烯醇纖維；混合纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料；應(yīng)變率；沖擊實(shí)驗(yàn)；動力性能

纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的出現(xiàn)很好地解決了水泥基復(fù)合材料抗裂性能差、抗拉強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，其研究和應(yīng)用正趨向成熟和廣泛.聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯（PE）纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料由于具有韌性好、拉伸應(yīng)變硬化、極限拉應(yīng)變大等優(yōu)點(diǎn)［1-2］，成為了近年來研究的熱點(diǎn).材料承受動力荷載時，不但要求材料擁有高的能量吸收能力，而且還需要有足夠的強(qiáng)度以使結(jié)構(gòu)有足夠的承載能力.研究表明，不同類型的纖維對水泥基復(fù)合材料的增強(qiáng)效果不同，高彈性模量纖維（鋼纖維）可以提高水泥基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度，而低彈性模量纖維（聚乙烯纖維和聚乙烯醇纖維）摻入后可以明顯提高其韌性.國內(nèi)外學(xué)者對纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料在沖擊荷載作用下的動力性能做了相關(guān)的研究，杜修力等［3］對鋼纖維和PVA纖維高強(qiáng)混凝土進(jìn)行了霍普金森桿（SHPB）沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明鋼纖維對混凝土強(qiáng)度的增強(qiáng)效果優(yōu)于PVA纖維，PVA纖維高強(qiáng)混凝土的峰值應(yīng)變明顯高于鋼纖維高強(qiáng)混凝土，在低應(yīng)變率和纖維摻量較低的情況下，PVA纖維高強(qiáng)混凝土具有更好的韌性；張華等［4］對聚丙烯纖維混凝土的動態(tài)性能進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)，纖維混凝土動態(tài)強(qiáng)度及韌性指標(biāo)隨纖維摻量的增加呈拋物線式發(fā)展，損傷演化速度隨應(yīng)變率的增加而降低；Chen等［5］為了提高ECC（Engineered Cementitious Composites）材料的抗壓強(qiáng)度，采用高爐礦渣微粉代替粉煤灰，并通過SHPB實(shí)驗(yàn)對材料的動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明峰值應(yīng)變隨著應(yīng)變率的增加而減小，高爐礦渣微粉摻量對復(fù)合材料的增韌效果不明顯；Mechtcherine等［6］對PVA增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料在應(yīng)變率10-2～50 s-1的條件下進(jìn)行了拉伸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在應(yīng)變率10-2s-1條件下，PVA增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度增強(qiáng)，而極限應(yīng)變和韌性則降低；應(yīng)變率在10～50 s-1應(yīng)變率范圍內(nèi)時，其強(qiáng)度、極限應(yīng)變和韌性都增大.上述研究表明，PVA纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料在高應(yīng)變率下具有很好的韌性，但由于纖維彈性模量低（約40GPa），導(dǎo)致復(fù)合材料的強(qiáng)度增強(qiáng)效果不明顯.為了使PVA纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料具有更好的動力性能，有學(xué)者通過摻入鋼纖維以提高其強(qiáng)度，Soe等［7］進(jìn)行了鋼/PVA混合纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料（HFRCC）的子彈侵徹試驗(yàn)，結(jié)果表明相比鋼纖維混凝土板，HFRCC材料板在子彈侵徹時損壞范圍小、碎片少，對結(jié)構(gòu)的其他部分影響大大減少；Maalej等［8］對摻有1.5%（體積分?jǐn)?shù)）聚丙烯纖維和0.5%（體積分?jǐn)?shù)）鋼纖維的HFRCC材料進(jìn)行了低應(yīng)變率（2×10-6～0.2 s-1）軸向拉伸和高速（300～750m/s）子彈撞擊試驗(yàn)，低應(yīng)變率拉伸試驗(yàn)表明隨著速度的增加拉伸極限應(yīng)力相應(yīng)提高而且出現(xiàn)應(yīng)變-硬化現(xiàn)象，子彈撞擊試驗(yàn)結(jié)果表明這種材料能有效減少破壞時產(chǎn)生的碎片，吸能效果良好.從現(xiàn)階段的研究現(xiàn)狀可以看出，國內(nèi)對于鋼/PVA混合纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的研究較少，現(xiàn)有的研究主要集中在單纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料方面，國外雖然在HFRCC材料的沖擊性能方面有一定的研究，但主要是對構(gòu)件的沖擊性能進(jìn)行研究，缺乏對材料更細(xì)致的分析，這在很大程度上限制了對其動力性能的研究與推廣應(yīng)用.

文中通過對鋼/PVA混合纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料進(jìn)行霍普金森桿沖擊實(shí)驗(yàn)，對比分析了材料在不同纖維摻量下的動力性能，以確定不同纖維在動力荷載作用下對材料性能的貢獻(xiàn)，為今后對該材料的研究提供有價值的參考.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置和原理

霍普金森桿沖擊實(shí)驗(yàn)由于具有實(shí)驗(yàn)裝置簡單、操作簡易、應(yīng)變率能達(dá)到10～103s-1和測試方法簡單等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用.本次實(shí)驗(yàn)采用華南理工大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的分離式變截面霍普金森壓桿裝置，該裝置主要由加載系統(tǒng)、壓桿系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，其尺寸見圖1.SHPB裝置的基本原理為彈性應(yīng)力波傳播理論，通過測量粘貼在壓桿上的應(yīng)變片的電壓從而得出入射、反射和透射應(yīng)變波隨時間變化的過程，根據(jù)一維彈性波假定和均勻性假定，采用三波法公式［9］間接計(jì)算試件的應(yīng)力σs（t）、應(yīng)變εs（t）和應(yīng)變率εs（t）.

圖1 霍普金森桿裝置（單位：mm）Fig.1 Setup of split Hopkinson pressure bar（Unit：mm）

研究表明，在對混凝土等脆性材料進(jìn)行SHPB實(shí)驗(yàn)時，影響測試結(jié)果可信性的主要原因有兩方面：一是由于試件破壞應(yīng)變非常小，試件在應(yīng)力沒有達(dá)到均勻時就發(fā)生了破壞；二是恒應(yīng)變率加載問題.本次實(shí)驗(yàn)過程中，通過采用波形整形技術(shù)［10］，用不同直徑的紫銅整形器來提高入射波的上升沿，使波在試件中傳播3—4個來回達(dá)到試件應(yīng)力均勻，并通過在入射桿與試件之間加入萬向頭來減少非平面接觸問題.典型的波形如圖2所示，其中上升沿達(dá)到了86μs，能在試件內(nèi)部來回多次，圖中的反射波在達(dá)到峰值后，有一個較長的平臺，這說明材料處于恒應(yīng)變率的時間較長，很好地改善了恒應(yīng)變率加載效果.

圖2 SHPB實(shí)驗(yàn)的典型波形Fig.2 Typical waves of SHPB test

1.2 材料和試件制作

水泥，P.O 42.5R普通硅酸鹽水泥；粉煤灰，一級，F(xiàn)類；石英砂，平均粒徑0.11mm、最大粒徑0.25mm；聚乙烯醇纖維（PVA），日本可樂麗公司生產(chǎn)的可樂綸；鋼纖維，Bekaert公司生產(chǎn)的Dramix（佳密克絲），纖維的材料參數(shù)見表1；減水劑，聚羧酸類高效減水劑.

本次實(shí)驗(yàn)的基體材料采用相同的配合比（水泥∶砂∶粉煤灰∶水∶減水劑質(zhì)量比為1∶0.8∶1.2∶0.56∶0.012），制作了3種不同纖維含量（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)）的鋼/PVA混合纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，為了防止纖維摻入過多而導(dǎo)致結(jié)團(tuán)、難于攪拌，纖維總摻量控制在2%，其中，鋼纖維摻量為0.50%、PVA纖維摻量為1.50%的記為P1，鋼纖維摻量為0.75%、PVA纖維摻量為1.25%的記為P2，鋼纖維摻量為1.00%、PVA纖維摻量為1.00%的記為P3.

實(shí)驗(yàn)用試件為直徑70mm、高度35mm的圓盤，采用3種不同應(yīng)變率（50、70、90s-1）進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)，一個應(yīng)變率下每個配比的試件數(shù)為5個，靜載實(shí)驗(yàn)采用直徑為76mm、高度為152mm的圓柱體，每種配比的試件數(shù)為3個.試件按照常規(guī)方法進(jìn)行制作養(yǎng)護(hù).在進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)前先對試件兩端面進(jìn)行磨平，使兩端面的不平行度小于0.05mm.

表1 不同纖維的性能參數(shù)Table 1 Parameters of different fibers

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

通過靜力實(shí)驗(yàn)得到的不同纖維含量的HFRCC材料的靜力抗壓強(qiáng)度如表2所示.沖擊實(shí)驗(yàn)中，每一配比在每種應(yīng)變率下均有5個實(shí)驗(yàn)結(jié)果，去掉離散數(shù)據(jù)，但至少應(yīng)保留3個有效數(shù)據(jù)，最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果取多次實(shí)驗(yàn)的平均值，各試件在不同應(yīng)變率下的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變和動力增長因子DIF（動力壓縮強(qiáng)度與靜力強(qiáng)度的比值）如表2所示.

表2 HFRCC的靜力實(shí)驗(yàn)與沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Experimental results of static and impact-compressive test of HFRCC

試件在50、90 s-1應(yīng)變率下的破壞形態(tài)如圖3所示.

圖3 HFRCC材料在不同應(yīng)變率下的破壞形態(tài)Fig.3 Fracturemodes of HFRCC at different strain rates

從圖中可以看出，隨著應(yīng)變率的增加，試件的破壞程度趨于嚴(yán)重，由低應(yīng)變率時的幾條微裂縫向高應(yīng)變率時的多條寬裂縫發(fā)展；在相近應(yīng)變率下，P3的破壞程度比P1、P2輕，最后能保持很好的完整性，P1破壞最嚴(yán)重（在應(yīng)變率達(dá)到90 s-1時，其裂縫寬度已經(jīng)達(dá)到了1.5mm左右），由此可知，鋼纖維的含量對試件的破壞形態(tài)起到了關(guān)鍵的作用.

2.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析

圖4 各試件在不同應(yīng)變率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.4 Stress-strain curves for specimens at different strain rates

P1、P2和P3在不同應(yīng)變率下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線如圖4所示.由圖4可知，隨著應(yīng)變率的提高，材料的彈性變形段變長，峰值應(yīng)力相應(yīng)提高，同時對應(yīng)的峰值應(yīng)變也有一定的增長；過了峰值應(yīng)力后，3種材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在不同的應(yīng)變率下表現(xiàn)出不同的變化趨勢，P3表現(xiàn)出了不同程度的應(yīng)變硬化現(xiàn)象，這與應(yīng)變速率直接相關(guān)，應(yīng)變率越低其應(yīng)變硬化現(xiàn)象越明顯，與文獻(xiàn)［11-12］的結(jié)果類似，主要是由于在相應(yīng)的應(yīng)變率下，材料的微空隙（孔洞和微裂縫）經(jīng)歷了壓密過程，致使試件的承載力有了一定程度的提升，應(yīng)變率越低，材料的壓密過程持續(xù)時間越長，從而使得應(yīng)變硬化現(xiàn)象越明顯，而在高應(yīng)變率下，相應(yīng)的沖擊速度快、能量大，使得壓縮過程速度快、持續(xù)時間短，材料破壞嚴(yán)重，從而表現(xiàn)出應(yīng)變軟化的現(xiàn)象.應(yīng)變硬化現(xiàn)象還與纖維含量相關(guān)，在相近的應(yīng)變率下，鋼纖維含量高的P3的應(yīng)變硬化現(xiàn)象更明顯，這說明鋼纖維對于材料的空隙、微裂縫的限制作用較PVA纖維強(qiáng)，使得其壓密過程用時更長，需要的沖擊能量也更大.P1由于PVA纖維含量較多，其在90 s-1應(yīng)變率下，出現(xiàn)了應(yīng)變軟化的現(xiàn)象，而P3由于鋼纖維含量較多，相比P2的應(yīng)變硬化現(xiàn)象也更明顯.

2.2 動態(tài)抗壓強(qiáng)度分析

從表2和圖4可知，HFRCC材料的動態(tài)抗壓強(qiáng)度隨著應(yīng)變率的增加而提高，表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變率效應(yīng)，由于裂紋的形成和擴(kuò)展需要很高的能量，加載速率越高，其加載的時間就越短，材料沒有足夠的時間通過裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展或變形來積聚相應(yīng)的能量，根據(jù)能量原理，材料只有通過提高應(yīng)力來達(dá)到能量平衡［13］，因此，材料的動態(tài)抗壓強(qiáng)度表現(xiàn)出隨應(yīng)變率的增加而增加.在相近應(yīng)變率下不同纖維含量的HFRCC材料的動態(tài)抗壓強(qiáng)度不同；在50 s-1應(yīng)變率下P3的動態(tài)抗壓強(qiáng)度比P1高23%、比P2提高11%，P2的動態(tài)抗壓強(qiáng)度比P1提高10.9%；在70 s-1和90 s-1應(yīng)變率下也有類似的提高；這表明隨著鋼纖維含量的增加，動態(tài)抗壓強(qiáng)度相應(yīng)提高，而且說明在動力荷載作用下鋼纖維的阻裂效果比PVA纖維的更突出，PVA纖維由于其抗拉強(qiáng)度較鋼纖維低而且直徑非常小，在動力荷載作用下，主要是以纖維的拉斷破壞為主，而鋼纖維由于其強(qiáng)度高，更多的是發(fā)生與基體間的粘結(jié)破壞，這使得鋼纖維對裂縫間的橋接增強(qiáng)作用明顯，從而提高了沖擊荷載作用下的強(qiáng)度.從表2還可以看出，隨著PVA纖維摻量的增加，DIF減小，說明PVA纖維能降低動態(tài)抗壓強(qiáng)度的應(yīng)變率敏感性.一方面隨著PVA纖維的增加，根據(jù)復(fù)合材料理論，其強(qiáng)度有所下降；另一方面，基體開裂后由于PVA纖維的彈性模量低，使其受力后有較大的變形，起到對沖擊荷載的緩沖作用.

2.3 動態(tài)峰值應(yīng)變分析

學(xué)生口語交際的涉及面廣，如口語交際的能力、思維能力、臨場應(yīng)變能力、社交禮儀等，都屬于學(xué)生口語交際的范疇。小學(xué)語文教師應(yīng)當(dāng)將口語交際訓(xùn)練融入日常的教學(xué)實(shí)踐活動中，在潛移默化中訓(xùn)練學(xué)生的口語交際能力，提升學(xué)生口語交際水平。

鋼纖維和PVA纖維對基體材料的變形能力都有增強(qiáng)作用，而且PVA纖維的效果更加明顯，靜力加載時，PVA纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的峰值壓應(yīng)變可以達(dá)到0.5%左右［14］.不同應(yīng)變率下的峰值應(yīng)變?nèi)鐖D5所示.

圖5 不同應(yīng)變率下的峰值應(yīng)變Fig.5 Peak strains at different strain rates

從表2和圖5可知，隨著應(yīng)變率的增加，3種HFRCC材料的峰值應(yīng)變隨著應(yīng)變率的增加而提高，表現(xiàn)出應(yīng)變率敏感性.隨著PVA纖維含量的增加，HFRCC材料的峰值應(yīng)變相應(yīng)增加，這也證明了PVA纖維增強(qiáng)效果優(yōu)于鋼纖維.在50 s-1應(yīng)變率下，PVA纖維含量較多的P1的峰值應(yīng)變相比P3提高了9%，相比P2提高4%；在70 s-1應(yīng)變率下P1相比P2、P3的峰值應(yīng)變分別提高5%和6%；P2在50 s-1和70 s-1應(yīng)變率下，相比P3的峰值應(yīng)變提高了5%和1%，這說明PVA纖維含量的增加對峰值應(yīng)變的提高有限，這與文獻(xiàn)［3］中PVA纖維混凝土材料的沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似.PVA纖維對基體材料的峰值應(yīng)變的提高作用主要由其性質(zhì)決定，其彈性模量相比鋼纖維低一個數(shù)量級，其受力時具有很高的變形能力，從而提高了復(fù)合材料的峰值應(yīng)變.但隨著應(yīng)變率的提高，PVA纖維的化學(xué)粘結(jié)能力越強(qiáng)，因此纖維更多發(fā)生斷裂破壞，從而限制了其對峰值應(yīng)變的提高作用.在90 s-1應(yīng)變率下，P1的峰值應(yīng)變相比P2和P3有較大的提高，從圖3的破壞形態(tài)可知，P1出現(xiàn)的裂縫較P2和P3多且寬大，相應(yīng)的峰值應(yīng)變比后兩者大，對于沖擊能量的消耗是以變形和裂縫發(fā)展為主，相對于P1，P2和P3的鋼纖維含量多，使得其破壞形態(tài)保持較好的完整性，因此，P2和P3主要靠提高應(yīng)力的方法與沖擊能量取得平衡.

2.4 沖擊荷載下的韌性分析

韌性是材料變形和強(qiáng)度的綜合性能指標(biāo)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積代表了作用力在材料破壞變形上所做的功，能反映出材料的韌性性能［15］.文中以應(yīng)變?yōu)榉逯祽?yīng)變、0.01、0.015、0.02的應(yīng)力-應(yīng)變曲線下的面積作為評價材料的韌性指標(biāo)（分別記為SP、S0.01、S0.015、S0.02），由于P3在50 s-1和70 s-1應(yīng)變率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線沒有軟化段，因此，在這兩個應(yīng)變率下，P3只用應(yīng)力-峰值應(yīng)變曲線下的面積來評價其韌性（峰值韌性指標(biāo)），表3為3種HFRCC材料在不同應(yīng)變率下的韌性指標(biāo)值，并給出了在90s-1應(yīng)變率下類似材料［4-5］的韌性指標(biāo)值以進(jìn)行對比分析.

表3 各試件在不同應(yīng)變率下的韌性指標(biāo)Table 3 Tenacity index values of specimens at different strain rates MJ/m3

P1、P2和P3在不同應(yīng)變率下的峰值韌性指標(biāo)如圖6所示.

圖6 不同應(yīng)變率下的峰值韌性指標(biāo)Fig.6 Tenacity index values of peak strain at different strain rates

從表3和圖6可以看出，HFRCC材料的韌性指標(biāo)隨著應(yīng)變率的增加而增加，表現(xiàn)出應(yīng)變率敏感性，對比分析可知，在50 s-1應(yīng)變率下HFRCC材料的各項(xiàng)韌性指標(biāo)相近，在50、70和90 s-1應(yīng)變率下HFRCC材料的峰值韌性指標(biāo)相差較小，說明纖維含量總量不變的情況下，不同纖維的含量對材料峰值應(yīng)力前和在低應(yīng)變率下的韌性影響不大；而應(yīng)變率為70s-1時，應(yīng)變在0.01～0.02之間，P2相比P1的韌性指標(biāo)分別提高了22%、23%和20%，應(yīng)變率為90 s-1時，P2相比P1提高了13%、5%和3%，P3相比P2提高了2%、6%和12%，比P1分別提高了16%、12%和16%，這表明應(yīng)變率為70 s-1時，鋼纖維的增加對韌性指標(biāo)提高明顯，隨著應(yīng)變率到達(dá)90 s-1，鋼纖維的增韌效果有所降低，摻入更多的鋼纖維才能提高材料的韌性.從上述分析可知，材料的韌性大小，主要體現(xiàn)在應(yīng)力-應(yīng)變曲線的下降段，隨著應(yīng)變范圍的增大，纖維的作用越加明顯，鋼纖維相比PVA纖維更能使下降段變得平緩，以增強(qiáng)材料的韌性，這主要是由于兩種纖維的增韌機(jī)理不同，鋼纖維可以用摩擦塊模型來分析，主要以纖維拔出過程中基體與纖維之間的摩擦來消耗能量，而PVA纖維為彈簧摩擦塊模型，纖維伸長變形所積聚的變形能量相比摩擦耗能大得多.

圖7給出了文獻(xiàn)［4］的聚丙烯纖維混凝土、文獻(xiàn)［5］的PVA纖維混凝土和文中材料P3在相近應(yīng)變率下的各項(xiàng)韌性指標(biāo).

圖7 90s-1應(yīng)變率下的各項(xiàng)韌性指標(biāo)Fig.7 Tenacity index values at strain rate of 90 s-1

3 結(jié)論

通過對3種不同的鋼/PVA纖維混合增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料進(jìn)行SHPB動力沖擊實(shí)驗(yàn)研究，得出了以下結(jié)論：

（1）在動荷載作用下，鋼/PVA纖維混合增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料表現(xiàn)出應(yīng)變率增強(qiáng)效應(yīng)，其動態(tài)抗壓強(qiáng)度、峰值應(yīng)變和韌性隨著應(yīng)變率的增加而提高；隨著鋼纖維含量的增多，應(yīng)力-應(yīng)變曲線的應(yīng)變硬化現(xiàn)象更為明顯.

（2）在應(yīng)變率相近的情況下，隨著鋼纖維含量的增加，材料的動態(tài)抗壓強(qiáng)度相應(yīng)提高；隨著應(yīng)變率的提高，PVA纖維的增加能降低材料的動力增長因子.

（3）PVA纖維能使材料的動態(tài)峰值應(yīng)變提高，在50、70 s-1應(yīng)變率的情況下，提高程度有限，而在90 s-1時能有較大的提高.

（4）鋼/PVA纖維混合增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料是一種很好的韌性材料，在低應(yīng)變率下，鋼與PVA纖維的相對含量對韌性影響不明顯，在高應(yīng)變率下，鋼纖維含量的增大增強(qiáng)了材料的韌性.

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Dynam ic M echanical Properties of Hybrid Fiber-Reinforced Cement-Based Composites

Yang Hui-xian1Huang Yan-sheng1，2Li Jing1，2
（1.School of Civil Engineering and Transportation，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China；2.State Key Laboratory of Subtropical Building Science，South China University of Tehnology，Guangzhou 510640，Guangdong，China）

The impact compression tests of hybrid fiber（steel and polyvinyl alcohol（PVA）fiber）-reinforced cement-based composites（HFRCC）of different ratioswere conducted at different strain rates by using a split Hopkinson pressure bar（SHPB）.Then，their dynamic compressive strength，peak strain and tenacity are compared.The results show that（1）HFRCC is sensitive to strain rates；（2）the peak strain increaseswith the PVA fiber content and the addition of steel fiber can increase the dynamic compressive strength；（3）to increase the PVA fiber content can decrease the dynamic strength increase factor；and（4）ata low strain rate and before the stress reaches up to a peak，the relative contents of two kinds of fibers have little influence on the tenacity of HFRCC.At a high strain rate，however，the steel fiber can effectively improve the tenacity of HFRCC.

steel fiber；polyvinyl alcohol fiber；hybrid fiber-reinforced cement-based composites；strain rate；impact test；dynamic mechanical property

TU528.572

10.3969/j.issn.1000-565X.2015.07.008

1000-565X（2015）07-0050-07

2014-12-29

亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放性課題（2012KB28）

Foundation item：Supported by the Opening Fundation of the State Key Lab of Subtropical Building Science of China（2012KB28）

楊惠賢（1984-），男，博士生，主要從事新型建筑材料研究.E-mail：winerxian@163.com

?通信作者：李靜（1971-），女，博士，副教授，主要從事新型結(jié)構(gòu)、新型建筑材料研究.E-mail：cvjingli@scut.edu.cn