黃麻纖維用于混凝土增強的研究.pdf

1、水泥混凝土是近代最廣泛使用的建筑材料，一直為工程界所青睞。但混凝土的脆性等自身缺陷也限制了它的應(yīng)用范圍和效果。在混凝土中摻入纖維能夠從微細(xì)觀機制上改善材料的性能，提高混凝土的抗拉強度、韌性及抗裂性等性能。對于高強高模即高性能纖維混凝土和某些合成纖維混凝土已有較多的研究，而天然植物纖維增強混凝土無論是在理論還是在工程應(yīng)用方面的研究和比較成熟的成果還非常少見。隨著國際上對環(huán)保纖維重視程度的日益提高，利用天然植物纖維增強混凝土有著非常廣闊的發(fā)

2、展前景。
　　 本文首次選用了黃麻纖維（落麻）作為混凝土的增強材料，研究了黃麻纖維對混凝土增強（抗裂）的細(xì)觀機理及細(xì)觀機理和宏觀特性之間的關(guān)系。建立了黃麻纖維混凝土的纖維橋聯(lián)應(yīng)力分析和預(yù)測纖維混凝土的單拉曲線的細(xì)觀力學(xué)模型，運用該模型預(yù)測了黃麻纖維混凝土單拉試件的應(yīng)力-位移全曲線。
　　 首先研究了黃麻纖維的基本性能和黃麻纖維混凝土的抗裂性能。分析了黃麻纖維改善混凝土抗裂性的細(xì)觀機理以及纖維混凝土的細(xì)觀結(jié)構(gòu)對其抗裂性的影

3、響。研究表明黃麻纖維的性狀有利于改善纖維混凝土的抗裂性能，摻入黃麻纖維的砂漿與素砂漿相比其平均開裂指數(shù)降低了82.1％，抗裂性能明顯改善，其效果取決于纖維的性狀，同時也取決于纖維砂漿的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征，具有一定的規(guī)律性，即纖維模量高的纖維砂漿的開裂指數(shù)顯著低于纖維模量低的纖維砂漿的開裂指數(shù);纖維體積含量高的抗裂效果明顯好于纖維含量低的;其它條件相同，纖維細(xì)度變細(xì)，其抗裂效果也隨之明顯改善，而纖維長度變長，其抗裂效果變差。根據(jù)建立的纖維阻裂力

4、學(xué)模型，利用ANSYS軟件，采用了有限元分析方法計算并總結(jié)了纖維的性狀，纖維砂漿的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征對基體抗裂性能的影響規(guī)律，其結(jié)果與上述試驗結(jié)果規(guī)律一致，說明利用ANSYS軟件，建立相關(guān)的有限元模型對纖維砂漿的抗裂機制進(jìn)行分析不失為一種有效的方法。又從界面力學(xué)角度研究了纖維與混凝土基體之間的粘結(jié)性能以及纖維的表面性質(zhì)對混凝土抗裂性能的影響，通過對黃麻纖維和聚丙烯纖維的軸向拉拔曲線適當(dāng)處理得到了兩種纖維局部粘結(jié)和局部滑移曲線，建立了四線性和三

5、線性兩種纖維的簡化粘結(jié)本構(gòu)模型，較好的模擬了纖維從混凝土中的拔出過程。
　　 其次對黃麻纖維混凝土的劈裂拉伸性能進(jìn)行了研究。摻入黃麻纖維的砂漿與素砂漿相比其劈拉強度有10％～15％的提高。黃麻纖維砂漿本身各個方向的劈拉強度無顯著差異，即黃麻纖維砂漿的力學(xué)性質(zhì)是各向同性的。說明基于本文試驗方法黃麻纖維在砂漿中是三維隨機分布的。而纖維的性狀和纖維砂漿的細(xì)觀結(jié)構(gòu)對劈拉強度的影響規(guī)律與其對纖維砂漿抗裂性能的影響規(guī)律相同。