呼和浩特3D打印

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PP纤维与抗压强度及各向异性的纠葛

更新时间: 2024-11-26 14:50:52  查看次数: 83    
劈拉强度测试的地方是3D打印试件一层和另一层连接的部位,所以说这个劈拉强度其实就是3D打印混凝土层与层之间连接得牢不牢固的强度啦。7天的强度能表示材料刚开始时的力学性能,28天的强度呢,就可以表示材料后期的力学性能了。除了研究PP纤维能让材料的力学性能增强多少,这部分内容还从不同测试方向上抗压强度的变化率,还有层间结合强度对材料力学性能在不同方向上差异的弱化效果这些方面来进行研究呢。
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有研究发现啊,PP纤维的弹性模量比较低,在受到应力的时候很容易发生形状变化。当试件开始出现小裂缝的时候,PP纤维就通过自己改变形状,把试件被破坏所需要的能量给消耗掉一些,这样就能让试件变形被破坏的速度变慢,进而让整个材料的抗压强度变强。在做抗压强度测试的时候,裂缝出现和变大的情况是比较随机的。在这个过程中,PP纤维就挡在裂缝要变大的方向上,通过改变形状释放出裂缝变大所需要的一部分能量,让试件被破坏的过程变慢,达到增强材料抗压强度的目的。
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PPF - 0.3% - 6这组材料在早期的时候,抗压强度比没有掺纤维的基体明显要高很多。在这个配合比的基础上,如果改变纤维的长度或者掺量,材料的抗压强度和没有掺入纤维的基体相比,变化就比较小了。像PPF - 0.5% - 6组、PPF - 0.3% - 9组和PPF - 0.3% - 12组这三组的三向抗压强度,甚至比没有加纤维的空白对照组还要低呢。根据上面这些试验结果来分析一下啊,当纤维的掺量是0.3%的时候,因为咱们这个研究用的PP纤维直径比较大,单根纤维和基体结合得更好,能变形的量也大,而且纤维的抗拉强度也高,所以最后对试件上小裂缝的控制效果特别好,让试件的三向抗压强度比空白组提升得很明显。当纤维的掺量是0.1%的时候,试件出现小裂缝以后,挡在裂缝要变大方向上的纤维数量太少了,就没办法达到增强性能的效果。当纤维的掺量是0.5%的时候,可能会在混凝土里聚在一起形成有毛病的地方,而且掺量变多了还会让材料好不好打印这个性能下降,为了能达到同样的打印质量就得用更高的挤出速度,这样一来,做好的试件孔隙率就变高了,进而就导致材料的力学性能下降了。所以说3D打印纤维增强混凝土的三向抗压强度随着纤维掺量变多,是先升高然后又下降的趋势。
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在PPF - 0.3% - 6这组的基础上,如果把纤维长度增加到12毫米,就相当于把同样掺量情况下的短切纤维给连接起来了,这样材料里纤维的数量就变少了,而且长纤维还容易在混凝土里盘起来聚成一团形成有毛病的地方,就会让整个材料的抗压强度降低;要是把纤维长度降低到3毫米呢,就相当于把材料里的纤维再切短一些,这样单位体积材料里纤维的数量就变多了,但是单根纤维的表面积变小了,纤维和基体粘在一起的效果就变差了,挡在裂缝要变大方向上的单根纤维起作用的效果也下降了,进而导致PP纤维对材料力学性能的增强效果也降低了。综合这些试验结果来看,在PPF - 0.3% - 6这组的基础上,不管是增加还是减少纤维长度,对材料抗压强度的增强效果都不如原来好了。PP纤维掺量是0.3%,长度是6毫米的时候,对3D打印混凝土抗压强度的增强效果是最好的。
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不管纤维的掺量和长度怎么变,3D打印混凝土的抗压强度在不同方向上始终都有比较明显的差异,按照从高到低的顺序排就是:Z方向大于Y方向大于X方向。上面这些结果和现在在实际工程项目里把Z向抗压强度当作3D打印混凝土实际构件强度的使用方法是相符的,也和文献里的试验结果是一样的。