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纤维增强水泥基复合材料
一、纤维增强水泥基复合材料
二、纤维增强水泥基复合材料的成型工艺
一、纤维增强水泥基复合材料
(1)复合材料的组成
(2)影响纤维增强水泥基复合材料的因素
(3)纤维增强水泥基复合材料的主要研究方向
(4)混凝土基纤维复合材料的组成材料——纤维
(1) 复合材料的组成
水泥混凝土制品具有高的抗压缩强度和好热性能,但抗拉伸能力差、破坏前的许用应变小。为克服这些缺点,采用的方法之一是掺入纤维材料。另一方面,作为总体材料可用硅酸盐水泥,调凝水泥及高铝矿渣水泥等,用砂或粉煤灰之类的质料来代替部分水泥可大大地提高基体的体积稳定性,而且也有可能提高纤维增强水泥基复合材料的耐气候性。
(2)影响纤维增强水泥基复合材料的因素
,所用纤维大都是短纤维,并且是乱向分布,水泥基体所起的作用不仅仅是传递应力,而是作为受力的主体。因此,在纤维增强水泥基复合材料中,水泥基体的力学行为对复合材料的性能影响很大,要获得高性能的纤维增强水泥基复合材料,除了选用合适的增强纤维外,还必须要有高性能的水泥基体。
增强纤维与水泥基体间的相互作用
①,各纤维的界面层将保持自身性状,互无干扰和影响。不因纤维间距改变而变;当纤维间距小于两倍界面层厚度时,由于界面层间互相交错、搭接,产生叠加效应,不同程度地引起界面层弱谷变浅,对界面层产生强化效应。
②纤维间距改变对界面层的影响与纤维—集料间距改变对界面层的影响具有一致的规律性和同类性,诸界面层在水泥基材中将有双重界面随机强化效应,只要纤维、砂粒空间随机间距小于两倍界面层厚度,混合料工作性又能满足要求,界面层,尤其是界面最薄弱层的强化效应就会发生。
③纤维间距改变对界面层性状的影响与对界面力学行为的影响具有相同的规律性。只要纤维间距小于两倍界面层厚度,则界面粘结强度,界面粘结刚度,纤维脱粘与拔出时所做的功等力学行为均有不同程度的提高。而当纤维间距大于两倍界面厚度时,对诸界面力学行为均无明显影响。
性能
由上可知,纤维增强水泥基复合材料中,纤维的掺入,可显著提高混凝上的极限变形能力(抗弯强度)和韧性。从而大大改善水泥浆体的抗裂性和抗冲击能力。使用分散短纤维的增强效果要比连续长纤维的效果差,但因施工较为方便,应用较多。
(3)纤维增强水泥基复合材料的主要研究方向
一、钢纤维混凝土韧性的研究
随着混凝土强度越来越高,它的脆性也表现得愈来愈明显,这使得高强混凝土不适合作结构材料。因此,必须采取有效措施来提高混凝土的韧性,克服其脆性。对钢纤维混凝土的韧性;已有的工作多集中于韧性的计算方法、钢纤维混凝土的各种变形韧性的试验研究、钢纤维混凝土的增韧机理研究、钢纤维混凝土应力一应变全曲线的研究等方面。
二、纤维增强水泥的成型工艺
纤维增强水泥,无论在用途上,还是制法上,都是处于开发的新材料。这里以玻璃纤维为例来介绍纤维增强水泥的成型工艺。
抄造法
纤维增强水泥
直接喷射法
喷射脱水法
预混料浇铸法
压力法
离心成型法

把直径2mm以下的细骨料和水泥以及若干量的外加剂以一定的比例进行拌合,制成水泥砂浆,经泵压送,用喷枪喷到模具面上。同时,操作者手持喷射设备一边用粗纱切割器把耐碱玻璃纤维精纱切成规定的长度(纤维的长度一般为12—50mm,含量为3%—5%),一边重复水泥砂浆的喷吹途径直接将玻璃纤维喷射到模具上而成型的。这种成型方法的关键是玻璃纤维的均匀分散,以及喷射砂浆的脱泡和厚度的均匀性。这是最常用的成型方法。

砂浆和玻璃纤维同时往模具上喷射的机理与直接喷射法相同。但它是把坡璃纤维增强水泥喷射到一个带有减压装置的开孔台上,开孔台铺有滤布。喷射完后,进行减压,通过滤纸或滤布,把玻璃纤维增强水泥中的剩余水分脱掉。这种方法是成型水灰比低的高强度板状玻璃纤维增强水泥的方法。
用喷射脱水法成型的刚脱水的未养护的板具有保持某种程度形状的能力,因此,加上成型模具,可以进行弯曲加工等两次成型。
用喷射脱水法制作的制品,比直接喷射制品强度高,但制品形状仅限于以板状或异形断面等的弯曲加工制造。喷射—脱水过程可通过机械化很容易进行连续操作。