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3D打印混凝土性能的关键密码

更新时间: 2024-11-26 11:14:28  查看次数: 70    
剑麻纤维因为表面积比较大,还有一定的吸水性,所以能让 3D 打印混凝土的静态剪切应力提高一些。在做流变性能测试的时候,剑麻纤维那种特殊的管状中空结构,能让它在搅拌的时候把水分释放出来,这样就可以降低材料的塑性粘度和动态剪切应力,让材料更好打印,也更符合 3D 打印过程对材料性能的要求。
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3D 打印混凝土的静态剪切应力会随着三种柔性纤维长径比的增加而增加,而且趋势线的拟合系数都快到 1 了,这说明拟合得很好,也就是三种纤维长径比的变化对 3D 打印混凝土的静态剪切应力影响很大。其中 PVA 纤维长径比变化对材料静态剪切应力的影响是最大的,剑麻纤维和 PP 纤维的影响差不多,而且比 PVA 纤维的影响要小。
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PVA 纤维的直径是 30±10 微米,当纤维长度从 3 毫米增加到 12 毫米的时候,长径比变化很大,从 100 变成了 400。剑麻纤维和 PP 纤维跟 PVA 纤维不一样,它们的直径比较大,分别是 160±10 微米和 130±10 微米,所以它们的纤维长度变化时,长径比变化就比较小。就像前面说的,PVA 纤维长度变化对材料静态剪切应力的影响最明显,这是因为它的直径最小。在同样的掺量和长度条件下,直径小的外掺纤维在单位体积的浆体里分布的纤维数量比较多。把纤维长度增加,就相当于把材料里短切的纤维连接起来,变成长纤维。虽然纤维数量会减少一些,但是跟直径大的外掺纤维比起来,还是比较多的。就像图里对应的点(PPF 趋势线,(100,2300);PVAF 趋势线(100,2890))显示的那样,在相同长径比的情况下,PVA 纤维对材料静态剪切应力的提升效果比 PP 纤维明显得多。这些研究结果还告诉我们,在研究 3D 打印柔性纤维增强混凝土的静态剪切应力指标的时候,只考虑掺入纤维长度的变化是不行的,得把纤维直径也考虑进去,用纤维长径比作为变量来深入研究,因为纤维直径大小对材料可打印性的影响也非常大。在同样的掺量条件下,纤维长度增加会让单根纤维和基体的结合表面积变大,摩擦力也就变大了。长纤维在基体里更容易弯曲、折叠,这样就能提高单位体积浆体之间的连接效果,让材料抵抗干扰的能力变强,所以整个材料的静态剪切应力就提高了。