一种具备弹体偏航功能的混凝土结构及其制备方法技术

技术编号：40574417 阅读：8 留言：0更新日期：2024-03-06 17:15

本发明专利技术公开了一种具备弹体偏航功能的混凝土结构及其制备方法，属于建筑防护结构技术领域；包括交替排列的正泊松比结构胞元和负泊松比结构胞元，正泊松比结构胞元和负泊松比结构胞元均为六边形结构；正泊松比结构胞元内填充有第一自密实自应力混凝土，所述负泊松比结构胞元内填充有第二自密实自应力混凝土，第一自密实自应力混凝土和第二自密实自应力混凝土的抗压强度不相等；本发明专利技术结构在受到弹体冲击时，蜂窝栅管结构会将弹体引导至抗侵彻性能较好的节点位置，能够起到引导弹体偏转的作用；解决了现有混凝土防护结构在面对钻地弹侵彻时抗冲击能力弱的问题。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑防护结构，涉及一种具备弹体偏航功能的混凝土结构及其制备方法。

技术介绍

1、现阶段，空对地武器向精确化、高能化、战术化发展，其中的典型代表就是由载体和侵彻战斗部构成的动能攻坚武器，也称“钻地弹”。其具有深侵彻与延时爆炸的特征，其在战术空袭中带来了巨大的破坏力。此类武器实现深侵彻的根本原因在于其弹头由高硬度合金制备而成，其材料强度、韧度与硬度均远超混凝土，可保证高速运动的侵彻弹头不仅难以被撞裂，还能依靠自身巨大动能对防护结构由表及里持续侵入。

2、目前，在研究钻地弹对混凝土的侵彻问题上，为了有效削减钻地弹的冲击动能，急需研制一种能够高效抗侵彻的防护结构。在地面或半地面的国防工程中，仅通过增大混凝土防护层厚度来抵御精确制导的打击，不仅对防御力的提升有限，效率低下，而且会导致工程体量与结构自重的显著增加。

技术实现思路

1、本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种具备弹体偏航功能的混凝土结构及其制备方法。解决现有混凝土防护结构在面对钻地弹侵彻时抗冲击能力弱的问题。

2、为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。

3、一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，包括交替排列的正泊松比结构胞元和负泊松比结构胞元，所述正泊松比结构胞元和负泊松比结构胞元均为六边形结构；所述正泊松比结构胞元内填充有第一自密实自应力混凝土，所述负泊松比结构胞元内填充有第二自密实自应力混凝土，所述第一自密实自应力混凝土和第二自密实自应力混凝土的抗压强度不相等。</p>

4、优选的，所述正泊松比结构胞元的内壁和负泊松比结构胞元的内壁均设置有贴合的肋板。

5、优选的，所述的抗压强度为100mpa-150mpa。

6、优选的，第一自密实自应力混凝土的抗压强度为100mpa，第二自密实自应力混凝土的抗压强度为150mpa。

7、更优的，第一自密实自应力混凝土和第二自密实自应力混凝土内均填充有刚玉球。

8、优选的，第一自密实自应力混凝土和第二自密实自应力混凝土内均填充有金属纤维。

9、更优的，采用外壁缠绕有电磁线圈的灌注管对第一自密实自应力混凝土和第二自密实自应力混凝土进行灌注。

10、优选的，所述正泊松比结构胞元和负泊松比结构胞元的材质均为低碳钢压型钢板。

11、优选的，交替排列的正泊松比结构胞元和负泊松比结构胞元形成蜂窝栅管胞元结构，所述蜂窝栅管胞元结构的上下表面设置有便于施工的夹板。

12、一种具备弹体偏航功能的混凝土结构的制备方法，包括以下步骤：

13、1）采用折弯机将钢板折弯成内角角度为60°和120°的两种压型钢板，在压型钢板内壁焊接六边形肋板作为强化芯层；

14、2）将压型钢板相互连接形成组构为空心的正泊松比结构胞元和负泊松比结构胞元；正泊松比结构胞元和负泊松比结构胞元交替排列连接形成蜂窝栅管胞元结构；

15、3）将蜂窝栅管胞元结构置于底夹板基座上并固定，再用斜支架支撑起来；

16、4）使用缠有通电电磁线圈的硬管将第一自密实自应力混凝土和第二自密实自应力混凝土依序浇筑进所有蜂窝管后，在蜂窝栅管胞元结构上部放置顶夹板；

17、5）待自密实自应力混凝土完全硬化成型并形成自应力后，撤去顶底夹板，则制备成型蜂窝栅阵式自应力混凝土结构。

18、本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：

19、1、本专利技术具有蜂窝栅阵式自密实自应力结构。在混凝土硬化时，发生微膨胀使薄壁蜂窝栅阵张拉并于薄壁金属材料内部产生预拉应力；部分混凝土添加了刚玉球后，该预紧力进一步增强，该预应力在硬化结束后，形成对核心自密实自应力的持续挤压，在受到弹体侵彻时，预应力有利于沿弹壁方向的摩阻力并抑制空腔膨胀效应，将弹体动能从弹体周围弥散传递至结构内部较大范围内，起到快速消耗弹体能量的作用。

20、2、本专利技术所设计的迎弹面坡面在受到弹体冲击时，蜂窝栅管结构会将弹体引导至抗侵彻性能较好的节点位置，能够起到引导弹体偏转的作用；迎弹面为填充自密实混凝土的负泊松比六边形结构，可以改变弹体侵彻方向，迎弹面节点处受到弹体冲击时，能够大幅耗散弹体能量，节点处受到侵彻破坏后，弹体将继续沿着蜂窝结构坡面被引导至下一个节点处，能够达到持续引导弹体偏转的目的。

21、3、本专利技术中填充的混凝土强度为不同强度的自密实自应力混凝土，能够在交界处更好地改变弹体的侵彻角度和侵彻路线。

22、4、本专利技术中浇筑的混凝土中钢纤维能够在通电线圈的作用下形成定向钢纤维，能够最大程度上发挥钢纤维的抗拉能力，增强构件的抗冲击抗弯能力。

23、5、本专利技术中的负泊松比六边形结构在受到弹体冲击时会产生径向和环向应力，进一步增强填充混凝土的密实挤压力，提高混凝土与弹体的摩擦力。

24、6、本专利技术中的大量周期性胞元迫使弹头对侵彻路线上的多个完整胞元体重复开坑，降低弹体的侵彻稳定性。

25、7、本专利技术中刚玉球能使自密实混凝土进一步增强密实度，产生更大的预紧力，提高弹体与填充混凝土之间的摩擦力，增强抗侵彻效果。

26、8、蜂窝壁将裂纹有效限制在蜂窝胞元范围，避免径向裂纹的快速扩展，提高结构的整体抗侵彻性能。

27、9、在弹体侵蚀混凝土过程中，弹体近端非接触区的韧性蜂窝壁组件产生牵连撕扯或错位变形以消耗弹体的动能，补偿了混凝土的脆性特征。

28、10、本专利技术将背弹面反射拉伸波致裂的混凝土约束于蜂窝壁内部，使结构兼具抗穿透与抗碎裂性能。

29、11、本专利技术进行周期性纵向排列后，可单独作为防护结构，也可作为遮弹层并通过定位锚栓与混凝土主体结构锚定，加覆于现有地面工事钢筋混凝土主体结构表面，有利于工程环境下受损建筑的快速修复，是能够用于工程实际且兼具成本低、工艺简单的防护结构。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，包括交替排列的正泊松比结构胞元（51）和负泊松比结构胞元（52），所述正泊松比结构胞元（51）和负泊松比结构胞元（52）均为六边形结构；所述正泊松比结构胞元（51）内填充有第一自密实自应力混凝土（9），所述负泊松比结构胞元（52）内填充有第二自密实自应力混凝土（11），所述第一自密实自应力混凝土（9）和第二自密实自应力混凝土（11）的抗压强度不相等。

2.根据权利要求1所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，所述正泊松比结构胞元（51）的内壁和负泊松比结构胞元（52）的内壁均设置有贴合的六边形肋板（6）。

3.根据权利要求1所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，所述的抗压强度为100MPa-150MPa。

4.根据权利要求3所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，第一自密实自应力混凝土（9）的抗压强度为100MPa，第二自密实自应力混凝土（11）的抗压强度为150Mpa。

5.根据权利要求4所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，第一

6.根据权利要求1或5所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，第一自密实自应力混凝土（9）和第二自密实自应力混凝土（11）内均填充有金属纤维。

7.根据权利要求6所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，采用外壁缠绕有电磁线圈的灌注管对第一自密实自应力混凝土（9）和第二自密实自应力混凝土（11）进行灌注。

8.根据权利要求1所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，所述正泊松比结构胞元（51）和负泊松比结构胞元（52）的材质均为低碳钢压型钢板。

9.根据权利要求1所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，交替排列的正泊松比结构胞元（51）和负泊松比结构胞元（52）形成蜂窝栅管胞元结构，所述蜂窝栅管胞元结构的上下表面设置有便于施工的夹板。

10.如权利要求1所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

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【技术特征摘要】

3.根据权利要求1所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，所述的抗压强度为100mpa-150mpa。

4.根据权利要求3所述的一种具备弹体偏航功能的混凝土结构，其特征在于，第一自密实自应力混凝土（9）的抗压强度为100mpa，第二自密实自应力混凝土（11）的抗压强度为150mpa。

5.根据权利要求4所述的一种具备弹体偏航...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波，马钢，张佳寅，张周，卓国威，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：

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