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剑麻纤维的抗压困境与抗折突围之道

更新时间: 2024-11-26 16:46:40  查看次数: 65    
包惠明在他的研究里提到,剑麻纤维的吸水性和润胀性跟混凝土抗压强度的发展是有关系的。因为剑麻纤维吸收的那些游离水,在提供给基体进行水化反应之后还有剩余,这样就在剑麻纤维及其周围形成了混凝土的薄弱地方。剑麻纤维的直径比较大,在 3D 打印的时候,可能会沿着 X 方向有定向分布的情况。当纤维数量增加的时候,由于它和 3D 打印混凝土基体结合得不好,反而连接起来变成了能让裂缝更容易发展的连通缺陷,所以就导致材料的抗压强度下降了。总的来说,对于在受压状态下使用的 3D 打印混凝土,剑麻纤维加进去不但让整个材料力学性能在不同方向上的差异变大了,还降低了抗压强度,所以这种纤维不应该被选来增强材料的抗压强度。随着纤维长度和掺量增加,材料早期的抗折强度是先上升然后又下降的趋势。SF - 0.3% - 6 这一组的双向抗折强度比空白对照组提升效果很明显。
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剑麻纤维和 3D 打印混凝土基体结合得不太好,但是纤维在试件里可能会沿着打印方向分布。抗折强度测试的时候裂缝出现的方式和抗压强度测试时不一样,抗折强度测试时裂缝是在试件中间出现的。当把纤维长度确定为 6 毫米,然后把纤维掺量提高到 0.3%的时候,处在裂缝发展方向上的剑麻纤维数量变多了。虽然有一部分纤维和基体结合不好,但是纤维数量的变化以及定向排列的效果,让剑麻纤维对试件抗折强度的提升效果比较显著。当纤维掺量提高到 0.5%的时候,因为剑麻纤维直径大,而且吸收了材料里的一部分游离水,导致整个材料在打印过程中含气量增加了,这样就使得试件的孔隙率变高了。根据纤维间距理论来分析,当复合材料里剑麻纤维长度是 6 毫米、体积掺量是 0.3%的时候,处在裂缝发展方向上的纤维数量是最合适的,纤维对材料抗裂性的提升效果很明显,所以就提高了试件的抗折强度。但是当纤维掺量太高的时候,材料的含气量增加,试件的孔隙率也跟着增加,这对抗折强度的提升起到了反作用。当把纤维掺量确定为 0.3%,把纤维长度提高到 6 毫米的时候,就相当于把复合材料里的短切纤维连接起来了,这样单位体积复合材料里的纤维数量就减少了,但是单根纤维的长度增加了,纤维和基体结合的表面积也变大了,在抗折强度测试的时候,单根纤维阻挡裂缝发展的作用就增强了,所以整个材料的抗折强度就提高了。但是当纤维长度继续增加到 12 毫米的时候,长纤维之间的物理搭接效果很明显,这让整个材料的含气量增加了,而且长纤维很容易在试件里盘绕折叠,形成缺陷,这样就导致抗折强度下降了。根据上面这些试验结果,应该用长度大概 6 毫米、掺量大概 0.3%的剑麻纤维来增强抗折强度。