1.具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土,其特征在于:所述纤维增强多孔防爆混凝土包括具有连通孔结构或内凹孔结构的多孔混凝土基材、以及若干个特殊形态的纤维结构单元构建的增强体阵列;所述纤维结构单元由平行排布的2-4层纤维铰链组成,层间距为10mm-50mm,所述纤维铰链为具有内凹角的轴对称多边形结构;
所述轴对称多边形结构为六棱内凹结构、八棱内凹结构、十棱内凹结构或十二棱内凹结构;所述六棱内凹结构的内凹角为β1,所述八棱内凹结构的内凹角为β2,所述十棱内凹结构的内凹角为β3,所述十二棱内凹结构的内凹角为β4;所述内凹角分别为β1=90°-150°,β2=100°-160°,β3=110°-160°,β4=110°-170°,所述轴对称多边形的外接圆直径为9mm-
54mm。
2.根据权利要求1所述的具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土,其特征在于:
所述多个纤维结构单元之间为有序排列;所述有序排列为定向有序密集阵列、定向有序隔层阵列或定向有序层间交叉镶嵌阵列。
3.根据权利要求1所述的具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土,其特征在于:
所述每个纤维结构单元还包括垂直方向的固定纤维束,每层所述纤维铰链的平面与固定纤维束垂直;所述内凹角的方向与爆炸载荷的传播方向一致。
4.根据权利要求1或2所述的具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土,其特征在于:所述多孔混凝土基材由以下几种组分制备得到:胶凝材料、减水剂、激发剂、稳泡剂和发泡剂;按重量份数计,所述发泡剂的用量为所述胶凝材料的3-14%,所述稳泡剂和发泡剂的重量比为0.6-4.2。
5.根据权利要求4所述的具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土,其特征在于:
所述胶凝材料为石膏、硅酸盐水泥、掺混合材料的硅酸盐水泥、快硬水泥、膨胀水泥、自应力水泥、磷酸镁水泥和抗硫酸盐水泥中的一种或几种;所述发泡剂为双氧水;所述稳泡剂为羧甲基纤维素、纤维素钠和硬脂酸钙中的一种或几种;所述激发剂为质量分数为0.3-0.6%的KMnO4溶液;所述减水剂为聚羧酸系减水剂;
按重量份数计,所述胶凝材料为280-320份;所述KMnO4溶液为0.5-1份,所述聚羧酸系减水剂为0.5-0.7份。
6.根据权利要求5所述的具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土,其特征在于:
所述纤维为直径为0.05mm-5mm的钢纤维、抗碱玻璃纤维和芳族聚酰亚胺纤维中的一种或几种。
7.如1-6任意一项所述的具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土的制备方法,其特征在于:所述制备方法为预制骨架法,包括以下步骤:(1)准备:根据纤维铰链的需要,将纤维纺成直径为1mm-20mm的纤维束,并对纤维束进行弯曲、切割处理;(2)固定:将切割好的纤维束固定为具有内凹角的轴对称多边形结构,然后将2-4层具有内凹角的轴对称多边形结构固定得到纤维结构单元,最后将纤维结构单元有序排列,得到预制纤维结构模板;
(3)浇筑:根据多孔混凝土基材的配比设计拌合混凝土,并将其浇筑到步骤(2)制备的预制纤维结构模板中,静置养护,得到具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土。
8.根据权利要求7所述的具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土的制备方法,其特征在于:当稳泡剂为羧甲基纤维素或纤维素钠时,步骤(3)所述的拌合混凝土包括以下步骤:(a)将胶凝材料倒入搅拌装置中,低速搅拌至混合均匀;然后缓慢加入适量水,继续低速搅拌至胶凝材料均匀分散在水中;(b)向搅拌装置中加入减水剂,低速搅拌25-40s;(c)继续高速搅拌20-40s,并在搅拌时加入激发剂和稳泡剂;(d)转为低速搅拌,并在搅拌时加入发泡剂;继续搅拌5-20s开始发泡;
当稳泡剂为硬脂酸钙时,步骤(3)所述的拌合混凝土中,稳泡剂在步骤(b)中加入搅拌装置中;
所述低速搅拌的转速为30-100r/min,所述高速搅拌的转速为200-350r/min;所述水与胶凝材料的重量比为0.5-0.6:1。
9.根据权利要求8所述的具有负泊松比效应的纤维增强多孔防爆混凝土的制备方法,其特征在于:所述防爆多孔混凝土具备连通孔结构时:按重量分数计,所述发泡剂为胶凝材料的8-14%;步骤(d)所述的低速搅拌的转速为30-70r/min;步骤(3)所述的浇筑在发泡完成以后进行;
所述防爆多孔混凝土具备内凹孔结构时:按重量分数计,所述发泡剂为胶凝材料的3-
8%;步骤(d)所述的低速搅拌的转速为50-100r/min;步骤(3)所述的浇筑在发泡开始时进行;浇筑完成后,在发泡阶段的2/5-2/3时间施加外部压,所述外部压强为该试样抗压强度的10-20%。