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PVA纤维的 “劣势” 博弈与反思

更新时间: 2024-11-26 16:22:09  查看次数: 174    
PVA纤维增强的 3D 打印混凝土,它的层间结合强度大多比没有加纤维的对照组要低。不过其中 PVAF - 0.3% - 6 和 PVAF - 0.3% - 3 这两组材料的层间结合强度和空白对照组差不多。随着硬化时间变长,3D 打印混凝土的基体变得更密实了,纤维和基体的结合效果也更好了。但是因为 PVA 纤维直径小,弹性模量又高,所以当试件在测试的时候出现裂缝,处在裂缝位置的单根 PVA 纤维阻挡裂缝继续变大的作用比较弱,这样最终就对 3D 打印混凝土后期的层间结合强度产生了不好的影响,让它变弱了。
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而且随着纤维长度和掺量增加,对整个材料的流变性能影响很大。为了能让试件打印得好,用 PVA 纤维增强的 3D 打印混凝土就得用比较高的挤出速度,这样就导致材料里的含气量比较大,也提高了材料层间结合界面的孔隙率,所以 3D 打印 PVA 纤维增强混凝土后期的层间结合强度就下降了。总的来说,在这次研究选的掺量和长度范围里,PVA 纤维对 3D 打印混凝土早期和后期的层间结合强度都有不好的影响,让它变差了。
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PVA 纤维和 PP 纤维的增强效果差得很多。要是想增强 3D 打印混凝土的力学性能,不建议用 PVA 纤维来增强强度。分析原因的话,主要是这两点:第一,PVA 纤维直径比较小,弹性模量又大。虽然在混凝土里分布的纤维数量比较多,但是单根纤维在裂缝变大的地方很容易就断开了,阻止裂缝的作用不好。随着 3D 打印混凝土时间变长、强度提高,纤维和 3D 打印混凝土基体的结合效果更好了,这反而导致单根纤维对裂缝变大的阻挡效果更差了,甚至都起不了阻挡作用;第二,在材料搅拌的时候,PVA 纤维加进去对材料的流变性能影响很大,让材料好不好打印降低了很多。为了能让试件有最好的打印质量,这次研究用了比较高的挤出速度来打印,高速转动的螺旋桨挤出叶片让材料内部的含气量增加了,这就造成材料硬化后孔隙率上升了。