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纤维性能主导的破坏模式差异

更新时间: 2024-11-26 14:49:31  查看次数: 93    
在受到荷载的时候,用 PVA 纤维增强的 3D 打印混凝土试件,在试件中间直接就断开了,没有出现纤维被拉长从而延缓断裂的情况。而和 PVA 纤维不一样,PP 纤维和剑麻纤维对 3D 打印混凝土裂缝的发展起到了很明显的阻挡作用。在试件产生裂缝并且开裂的过程中,纤维在和混凝土基体相连的界面那里被从基体里拉出来了,没有直接断开。
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对 3D 打印 PVA 纤维增强混凝土试件做抗折强度测试之后,发现试件断裂的面上几乎看不到有纤维被拉出来或者是纤维被拉长后断裂的情况,断裂面非常整齐。3D 打印 PP 纤维增强混凝土的断裂面上有很多被拉长后断裂的 PP 纤维,但是没有很明显的纤维被拉出来的痕迹。3D 打印剑麻纤维增强混凝土试件的断裂面上有比较多纤维被拉出来的痕迹,只有少数纤维的断裂部位和断面是重合的。从纤维的直径、弹性模量以及表面是亲水还是疏水这些方面来分析,PVA 纤维虽然表面亲水,和混凝土基体结合得比较好,但是它的弹性模量比较高,在比较大的应力作用下变形比较小,而且在这个研究里选用的 PVA 纤维直径大概是 30±10 微米,在裂缝发展的方向上,单根纤维更容易快速断裂,这样就形成了很平滑的断面。和 PVA 纤维不同,PP 纤维虽然表面疏水,但是它的直径比较大,大概是 130±10 微米,在长度相同的情况下,和单根 PVA 纤维相比它的表面积更大,所以和基体结合得也不错。同时 PP 纤维的弹性模量比较低,大概是 3500MPa,在有应力作用的时候特别容易变形,所以在试件断裂面上经常能看到被拉得变细的纤维丝,而不是整根纤维被拉出来,断裂面也不平整。和这两种合成纤维不一样,剑麻纤维表面很粗糙,而且亲水,它的直径是最大的,大概 160±10 微米,但是剑麻纤维有一定的吸水性,在混凝土硬化的时候会把在搅拌过程中吸收的游离水释放出来,这样就会让基体和纤维结合部位的水胶比变高,强度就下降了,而且剑麻纤维的弹性模量比较高,大概是 7000 - 13000MPa,在试验过程中不容易变形,所以在断裂面上经常能看到纤维被拉出来,而很少有沿着断面断裂的纤维。总的来说,从试件抗折强度测试的破坏结果以及断面纤维分布的情况来看,PP 纤维和 PVA 纤维和基体结合得比较好,在试件失去作用的过程中,纤维都能对材料裂缝的发展起到阻挡作用,而有一部分剑麻纤维和基体结合得不好,会直接被拉出来,所以它对整个材料力学性能的增强效果和能起到作用的纤维数量比例有关系,并不是所有的剑麻纤维都有阻挡裂缝的功能。