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水泥与稻草纤维的力学性能博弈

更新时间: 2024-12-11 13:47:21  查看次数: 67    
稻草纤维在空间上交织在一起,对试样的变形能起到一定的限制作用。粘土颗粒和稻草纤维之间的粘结力也能限制纤维在土样里的相对滑动。当土体发生变形的时候,稻草纤维能有效地约束土体的侧向变形,就好像给 3D 打印粘土试件加了一个随着试件变形增大而不断变强的围压,这样就很好地改善了 3D 打印粘土试件的破坏模式,减少了残余强度的损失。所以呢,就提高了 3D 打印粘土试件的抗压强度和变形能力。 
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不同稻草纤维掺量下的花岗岩残积土 3D 打印试件在试验刚开始的时候,应力上升得特别快,随后上升速度变慢并趋于稳定。在竖向荷载刚开始增加,轴向应变还比较小的时候,不同稻草纤维掺量下 3D 打印粘土试件的增长曲线都很接近,这就说明在这个阶段,稻草纤维掺量增加对 3D 打印粘土试件增强效果不明显,也就是说在轴向压力刚开始增加的时候,不同稻草纤维掺量下的花岗岩残积土试样的抗压刚度值都差不多。随着轴向荷载持续增加,3D 打印粘土试件发生了一定的变形后,曲线的形状才开始有差别。这是因为只有当稻草纤维伸展长度超过它自然状态的长度时,花岗岩残积土颗粒和稻草纤维、稻草纤维和稻草纤维之间的相互作用才会开始起作用。所以,只有达到一定的轴向应变时,稻草纤维对 3D 打印粘土试件强度的影响才会更明显。和没有掺稻草纤维的花岗岩残积土相比,掺了稻草纤维的花岗岩残积土 3D 打印试件的应力 - 应变曲线是应变软化型的,残余强度比较大。这就说明虽然稻草纤维的掺入没有从根本上改变花岗岩残积土的应力 -     土试件在应力峰值点后的曲线下降得比较缓慢,还有残余强度,表现出很好的塑性变形性能。特别是当稻草纤维掺量为 3%时,它的韧性比其他四种纤维掺量的 3D 打印粘土试件都要好。随着稻草纤维掺量增加,3D 打印粘土试件的峰值抗压强度是先变大后变小的。当稻草纤维掺量为 3%时,3D 打印粘土试件抗压强度达到最大值,和没有掺稻草纤维的花岗岩残积土相比,抗压强度提高了 152.17%。当稻草纤维掺量超过 3%时,3D 打印粘土试件的抗压强度就降低了,当掺量达到 5%时,抗压强度降低幅度大概是 12.07%。当稻草纤维掺量为 3%时,能得到最大的残余强度值,比没有掺稻草纤维的花岗岩残积土试件大 340.54%。当稻草纤维掺量超过 3%时,3D 打印粘土试件的残余强度就开始下降了,当掺量达到 5%时,残余强度降低幅度大概是 11.77%。所以,可以认为 3D 打印粘土试件最佳的稻草纤维掺量是 3%。