大量研究表明在混凝土中加入鋼纖維可顯著增強(qiáng)混凝土的延展性與抗拉強(qiáng)度，從而可提高混凝土建筑的抗爆抗沖擊性能. 目前在施工作業(yè)中普遍應(yīng)用的是直鋼纖維或鉤尾鋼纖維. 上述種類的鋼纖維只能在混凝土基體中提供二維平面黏結(jié)，在混凝土構(gòu)件受力開裂下極其容易發(fā)生鋼纖維與混凝土脫離的情況，從而限制了鋼纖維提高混凝土建筑抗爆抗沖擊性能的有效性. 本文針對(duì)建筑的抗爆抗沖擊安全需求設(shè)計(jì)開發(fā)了螺旋鋼纖維混凝土建筑材料，并開展了分離式霍普金森桿(SHPB)和落錘試驗(yàn)，對(duì)材料與梁構(gòu)件在高速?zèng)_擊下的響應(yīng)進(jìn)行了研究. 結(jié)果表明，與傳統(tǒng)鋼纖維相比，螺旋鋼纖維可有效控制混凝土開裂，對(duì)提高防護(hù)建筑抗爆抗沖擊性能有著極大的貢獻(xiàn).

大量試驗(yàn)研究表明，在混凝土中加入離散的短鋼纖維可明顯增強(qiáng)混凝土的抗拉強(qiáng)度、延展性及抗沖擊性能．因此，鋼纖維混凝土(steel fiber reinforcedconcrete，SFRC)復(fù)合材料被越來(lái)越多地用來(lái)建造高層、大跨及防護(hù)建筑．防護(hù)工程要承受可能的沖擊與爆炸作用，設(shè)計(jì)者需要了解 SFRC 材料在動(dòng)載作用下的性能．國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者通過(guò)考慮不同形狀的鋼纖維，對(duì) SFRC 材料的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了大量研究．Lok等[4]采用分離式霍普金森桿(split Hopkinson pressurebar，SHPB)裝置進(jìn)行了鉤尾(hooked-end)SFRC 材料的動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，盡管鉤尾鋼纖維可顯著增強(qiáng)混凝土試件峰后延展性，但當(dāng)應(yīng)變率超過(guò) 50,s－1 時(shí)，由于鋼纖維與混凝土基體的脫離，相對(duì)于素混凝土材料，SFRC 材料的抗沖擊性能提高程度十分有限．另有試驗(yàn)表明，鋼纖維的形狀與長(zhǎng)度都對(duì)SFRC 的抗爆抗沖擊性能有著重要影響．

值得注意的是，無(wú)論在實(shí)際工程應(yīng)用還是實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，目前普遍采用的是直(straight)鋼纖維或鉤尾鋼纖維．此類鋼纖維只能在二維平面的一個(gè)或兩個(gè)方向上為混凝土基體提供黏結(jié)，在高速?zèng)_擊下極易導(dǎo)致鋼纖維與混凝土基體脫離現(xiàn)象的發(fā)生．因此，改進(jìn)鋼纖維的形狀，以提高鋼纖維與混凝土基體之間的錨固與摩擦黏結(jié)，可直接有效地增強(qiáng) SFRC 的抗爆抗沖擊性能．

螺旋形鋼纖維的幾何形態(tài)簡(jiǎn)單，易于加工制作；同時(shí)因其與混凝土基體存在三維接觸，可極大增強(qiáng)鋼纖維與混凝土基體的黏結(jié)力，進(jìn)而減少鋼纖維與混凝土基體脫離情況的發(fā)生，顯著增強(qiáng) SFRC 的抗爆抗沖擊性能．鑒于此，本文提出了螺旋鋼纖維的概念，并對(duì)螺旋 SFRC 材料進(jìn)行了靜力與動(dòng)力沖擊加載的試驗(yàn)研究．試驗(yàn)中設(shè)置了鋼纖維體積分?jǐn)?shù)為 1%,的鉤尾SFRC、螺旋 SFRC 以及不含鋼纖維的素混凝土圓柱試件，利用液壓伺服剛性壓力機(jī)測(cè)試試件在靜態(tài)單軸壓縮及劈裂下的力學(xué)性能；同時(shí)利用 SHPB 裝置，對(duì)SFRC 試件進(jìn)行沖擊試驗(yàn)以測(cè)試在動(dòng)態(tài)荷載下的材料屬性；此外，制作了 SFRC 梁試件，開展了落錘沖擊荷載下 SFRC 梁的抗彎試驗(yàn)，證實(shí)了螺旋鋼纖維對(duì)增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)抗爆抗沖擊性能的有效性．

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