大量研究表明在混凝土中加入鋼纖維可顯著增強混凝土的延展性與抗拉強度，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. 本文針對建筑的抗爆抗沖擊安全需求設(shè)計開發(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，對材料與梁構(gòu)件在高速沖擊下的響應(yīng)進行了研究. 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，對提高防護建筑抗爆抗沖擊性能有著極大的貢獻.

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

值得注意的是，無論在實際工程應(yīng)用還是實驗室試驗中，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或兩個方向上為混凝土基體提供黏結(jié)，在高速沖擊下極易導(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 SFRC 的抗爆抗沖擊性能．

螺旋形鋼纖維的幾何形態(tài)簡單，易于加工制作；同時因其與混凝土基體存在三維接觸，可極大增強鋼纖維與混凝土基體的黏結(jié)力，進而減少鋼纖維與混凝土基體脫離情況的發(fā)生，顯著增強 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，并對螺旋 SFRC 材料進行了靜力與動力沖擊加載的試驗研究．試驗中設(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測試試件在靜態(tài)單軸壓縮及劈裂下的力學(xué)性能；同時利用 SHPB 裝置，對SFRC 試件進行沖擊試驗以測試在動態(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，證實了螺旋鋼纖維對增強混凝土結(jié)構(gòu)抗爆抗沖擊性能的有效性．

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