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【科普】如何提升纤维与水泥的粘结性能

文章出处:悍马加固材料人气:0发表时间:2023-03-23 09:47:17【
对于纤维增强材料,其力学性能不仅取决于纤维和水泥基材料的性质,还取决于它们之间的粘结,那么影响纤维与水泥基体界面粘结性能的因素有哪些呢?

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△混凝土冲压冲击试验

 

01

纤维类型

 

一般而言,纤维抗拉强度均高于水泥基体抗拉强度两个数量级。对应的,高弹性模量的合成纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维等,与基体有着较高的弹性模量比值,与水泥基体联合受力时,更加有利于应力从基体向纤维的传递,从而可以有效地抑制裂缝的扩展,增大基体的粘结强度;同时弹性模量高的纤维一般又都具有较小的泊松比,在拔出过程中纤维不易发生伸长变形。

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02

纤维长度与长径比

 

当使连续的长纤维时,因纤维与水泥基的粘结较好,可充分发挥纤维的增强作用。当使用短纤维时,其长度和长径比必须大于它们的临界值,纤维增强、增韧以及阻裂效果较为明显。因为在相同的粘结强度下,长径比大的纤维与基体接触面积也大,从而提高粘结性能。

当使用连续的长纤维时,因纤维与水泥基的粘结较好,可充分发挥纤维的增强作用。当使用短纤维时,其长度和长径比必须大于它们的临界值,纤维增强、增韧以及阻裂效果较为明显。

在工程中应用中选择合适的长径比,长径比太小由于接触面积小,复合材料破坏时,纤维易从基体拔出;长径比太长,易导致纤维拌合不均匀,工作性下降所以,在相同的粘结强度下,长径比大的纤维,与基体接触面积也大,可以有效提高粘结性能。

 

03

纤维取向

 

a.当所有连续纤维沿着应力方向排列时,纤维利用率最大,效率系数为1。
b.短纤维在平面上呈二维乱向分布时,纤维总的利用效率取决于所有纤维是否存在一定的取向性。当它们随意分布时,利用效率较低,效率系数仅为0.38;当它们有一定的取向倾向时,利用率可提高到0.76。
c.当连续纤维在二维平面上分别沿着两个正交方向作定向排列时,沿这两个方向纤维的效率系数均可达到1.0。(这种情况通常应用于纤维网格布)

d.当短纤维呈三维乱向分布时,纤维利用率最低,效率系数仅为0.17~0.20。

 

04

纤维形状

 

纤维截面形状、外形、表面粗糙度及表面质量对粘结性能影响也很大。

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水泥混凝土和砂浆用合成纤维 GB_T21120-2007