抗爆结构中水泥基吸能材料研究综述-《混凝土与水泥制品》杂志社

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抗爆结构中水泥基吸能材料研究综述

A review of research on cement-based energy absorbing materials in anti-explosion structures

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关键词：

水泥基吸能材料；泡沫混凝土；陶粒混凝土；陶粒泡沫混凝土；橡胶混凝土；抗爆结构

Key words：

Cement-based energy absorbing material; Foamed concrete; Ceramsite concrete; Ceramsite foamed concrete; Rubber concrete; Anti-explosion structure

刊期：

2025年第12期

DOI：

10.19761/j.1000-4637.2025.12.016.08

文章编号：

基金项目：

国家自然科学基金项目（52422808、52378401）；中国博士后科学基金第76批面上资助项目（2024M764220）。

作者：

屈津疆，李硕标，王振*

单位：

南京理工大学，江苏南京 210094

摘要

摘要：选取了抗爆结构中较有代表性的水泥基吸能材料（泡沫混凝土、陶粒混凝土、陶粒泡沫混凝土、橡胶混凝土），介绍了国内外关于这几种材料在吸能能力方面的研究进展，讨论了目前水泥基吸能材料研究存在的不足，并展望了未来的发展趋势。

Abstract: The representative cement-based energy absorbing materials (foamed concrete, ceramsite concrete, ceramsite foamed concrete, rubber concrete) in anti-explosion structures are selected, and the research progress of these materials in energy absorpting capacity at home and abroad is introduced. The shortcomings in the current research on cement-based energy absorbing materials are discussed, and the future development trends are prospected.

结论

（1）FC是一种较好的水泥基吸能材料，其密度、孔隙率、厚度、波阻抗等均会影响其吸能性能。掺入适量陶粒可以改善混凝土的内部结构，提高其吸能能力，故CC尤其是CFC是较有潜力的新型水泥基吸能材料。RC也是具有潜力的吸能材料，在较小比例距离或较大威力爆炸时，RC表现出良好的吸能效果。
（2）如何确定水泥基吸能材料的最佳防护厚度有待深入研究。由于实际工程情况通常较复杂，计算最佳防护厚度时需要考虑的因素较多，使得通过纯理论计算最佳防护厚度较为困难，完全依靠大规模爆炸试验，成本又太高。因此，可以考虑在确定所选用的材料后，开展有限次数的吸能试验，以此为基础建立吸能试验的仿真模型，通过试验数据验证仿真模型的可靠性后，在既有试验基础上设置更多不同工况，计算分析该材料的吸能效果。
（3）由于自身强度低加上外界环境腐蚀、温湿度变化等原因，水泥基吸能材料表面或内部往往容易产生裂缝。传统的人力维护修复方法费时费力，甚至有时不便施工。因此，可以在水泥基吸能材料中适当掺入矿物掺合料、纤维，防止裂缝产生、扩展，或掺入微生物制备具有自修复功能的水泥基吸能材料。但这些方法在工程实际中大规模应用的可行性或性价比问题，有待进一步验证和优化。
（4）爆炸后不仅会产生应力波，往往还会发生燃烧，引发火灾。FC、CC、CFC为无机材料，具有良好的耐火性能，能有效降低火灾损失。但RC不同，由于橡胶属于有机易燃材料，加入混凝土后可能会使混凝土的耐火性能降低。因此，在选用RC作为抗爆结构时需尤其注意其综合性能是否均符合工程要求。

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引用本文

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QU J J,LI S B,WANG Z.A review of research on cement-based energy absorbing materials in anti-explosion structures[J].China Concrete and Cement Products,2025(12):16-23.

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