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全面解读剑麻纤维对3D打印混凝土力学的多元 “塑造力”

更新时间: 2024-11-26 17:06:02  查看次数: 101    
剑麻纤维对于 3D 打印混凝土在前期和后期的抗折强度增强作用是比较显著的。剑麻纤维的弹性模量比较高,大概在 7000 到 13000 兆帕之间,直径也比较大,大约是 160 正负 10 微米。在 3D 打印的时候,它可能会沿着打印的反方向也就是 X 方向有定向分布的情况。而且在增加剑麻纤维的掺量和长度的时候,单位复合材料体积里纤维数量变多了,单根纤维和混凝土基体结合的面积也增大了,这些都对整个材料的抗折强度提升起到了好的作用,所以 SF - 0.3% - 6 这一组的抗折强度相比空白对照组有很明显的提高。总的来说,如果选择掺量大概在 0.3%,长度大约 6 毫米的剑麻纤维添加进去,对 3D 打印混凝土抗折强度的提升效果是最显著的,不过抗折强度在不同方向上的差异也会明显变大。
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剑麻纤维对早期材料的层间结合强度有很明显的不好影响,并且随着纤维掺量增加,这种不好的影响变化不大。但是当增加纤维长度的时候,这种不好的影响会缓和一些,不过要是纤维长度超过 12 毫米,不好的影响就又加剧了。在早期,混凝土的水化还没完成,有一部分剑麻纤维在基体内定向排列形成的薄弱地方,会让劈拉测试的时候裂缝发展得更快。只有少数纤维处在裂缝发展的方向上,起到了阻挡裂缝的作用。随着纤维掺量增加,处在裂缝发展方向上的纤维数量变多了,3D 打印混凝土的层间结合强度就会增大一些。在同样掺量的情况下,如果增加纤维长度,纤维在成型的时候更容易弯曲,然后处在裂缝发展的方向上,阻挡裂缝发展。所以当纤维长度从 3 毫米增加到 9 毫米的时候,3D 打印混凝土的劈裂抗压强度会有所提升。但是当长度达到 12 毫米的时候,剑麻纤维就会结成一团,形成缺陷,这样就降低了材料的层间结合强度。
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3D 打印混凝土抗压强度在不同方向上的差异会随着纤维掺量和长度的增加而上升,这就说明剑麻纤维本身对材料在 X 方向的抗压强度产生了很明显的不好影响。结合剑麻纤维对 3D 打印混凝土层间结合强度的影响来看,试件在层间结合强度不变的情况下,X 方向抗压强度降低了,这就表明在 3D 打印混凝土里,剑麻纤维形成的薄弱区域很有可能是沿着 X 方向定向分布的。