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3D打印混凝土中纤维影响流变性能之深度剖析

更新时间: 2024-11-26 10:48:45  查看次数: 58    
童伟光在他的研究里发现,如果用直径是 12 微米的聚乙烯醇(PVA)纤维,混凝土的流动性就会明显降低;要是用直径 150 微米的 PVA 纤维或者束状的 PVA 纤维,对混凝土流动性的影响就比较小,这种情况就比较好。于婧的研究提到,聚合物纤维因为尺寸小,比表面积就大,这样就需要更多的砂浆去包裹它。
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李轶慧在相关文献里说,混凝土里分散得比较好的聚丙烯纤维会互相搭接起来,让混凝土的空隙变大,这样就阻碍了颗粒之间的相互滑动,也会使拌合物的流动性变差。所以说纤维影响新拌混凝土性能主要有两个原因:一是纤维在混凝土里互相搭接形成像支架一样的体系,挡住了混凝土的流动;二是纤维和骨料比起来,长径比大,比表面积大,在混凝土里会吸附很多泥浆和自由水,这样就降低了材料的流动性。考虑到柔性纤维弹性模量比较低,在实际搅拌的时候,材料会因为浆体和骨料的挤压而发生明显变形,所以纤维搭接形成空隙对材料流变性能的影响其实没那么大,主要是纤维比表面积大,吸附了流动的浆体才让材料流动性下降了。和合成纤维不一样,天然的剑麻纤维有很多孔,是能吸水的。
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覃峰等人的研究表明,混凝土的坍落度会随着剑麻纤维掺量增加而降低。因为能用来 3D 打印的混凝土材料,它的流变性能变化范围比较小,干燥的剑麻纤维对 3D 打印混凝土的流动性有很明显的不好影响。所以在这次研究里,在使用剑麻纤维之前,把它放在空气相对湿度是 80%的自然环境里,还没有风,让它吸收水分 24 小时,然后用吸了水的剑麻纤维来增强 3D 打印混凝土的性能,这样就能减少剑麻纤维掺到 3D 打印混凝土基体里时的吸水量,降低纤维对 3D 打印混凝土流变性能的影响,让它能掺加的量范围更大一些。到现在还没有学者用吸了水的剑麻纤维做研究呢。在 18.5 分钟以内,3D 打印混凝土流变性能的变化不大。但是随着放置时间变长,材料的静态剪切应力还是会稍微升高一点。所以 3D 打印混凝土的流变性能测试时间应该控制在材料加水搅拌后的 11 分钟之内。图里材料的动态剪切应力变化比较小,这就说明 3D 打印混凝土基体是有一定触变性的。虽然随着放置时间增加,材料的静态剪切应力上升了,但是在测试叶片搅动的时候,对叶片产生的阻力还是比较稳定的。