文摘

介绍一个实验调查的结果进行了评估机械性能,包括强度和弯曲韧性的混合纤维增强砂浆(农场)包含的各种组合钢和碳纤维与不同的材料特性。迫击炮标本与钢筋和碳纤维混合的混合比例100 + 0%,75 + 25%,50 + 50%,25 + 75%,0 + 100%总体积分数为1.0%。弯曲性能(抗弯强度和韧性)砂浆标本获得使用规定的第三点加载安排测试方法的ASTM C 1609 C / 1609 F / M和k 2566。此外,抗压强度也测量根据KS F ISO 679测试方法。他们的机械性能检验并与普通砂浆(PM) 28岁的天。测试结果显示最高的抗压和抗弯强度混合农场钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维,确认钢的协同增强效应和碳混合纤维。然而,混合纳钢筋钢纤维为50% + 50%碳纤维取得挠曲强度略低但拥有最高的弯曲韧性,因此可以判断为最合适的组合使用在混合纳提高抗弯韧性。此外,纳表面断裂也通过扫描电子显微镜(SEM)观察到铂涂层后真空。这些结果将会很大的帮助建立微观结构的增强纤维在水泥基体混合机制。

1。介绍

水泥基复合材料,由于其优良的抗压强度,被广泛使用在世界范围内作为土木工程结构的主要建筑材料和建筑(1- - - - - -3]。然而,水泥基复合材料有两个著名的弱点:他们不仅很容易弯曲·抗拉强度也较低变形性能(4- - - - - -7]。为了弥补这些缺点,纤维增强水泥复合材料(FRCC)不连续和切碎的不规则地分散在水泥复合材料、纤维材料开发和应用越来越8- - - - - -14]。

纤维用于FRCC分为长纤维和超细纤维根据他们的尺寸(长度和直径)。一般来说,超细纤维的长度5 - 10毫米,直径7 - 30μm,根据材料,他们分为碳纤维(15- - - - - -19)、玻璃纤维(20.- - - - - -22],玄武岩纤维(23- - - - - -25]。另一方面,长纤维是25∼80 mm长,0.2∼0.8毫米直径,他们分为钢纤维(6,26- - - - - -30.)和合成纤维(31日- - - - - -36按大小。超细纤维是越来越硬,并提供合理的第一裂纹强度和极限强度,而长纤维相对灵活,导致改善韧性和应变能力在postcracking区。

图1显示结构的大型和短纤维控制裂纹扩展的一个水泥矩阵(37- - - - - -39]。如图1,超细纤维可以大大提高抗弯强度、短而柔软的超细纤维控制微裂隙和相对较大的和强大的长纤维更有效地控制宏观裂纹。预计FRCC的弯曲和拉伸性能将得到改善。


图1
结构的大型和短纤维控制裂纹扩展。

不过,总体而言,FRCC一直与单纤维,限制使用和各种研究进行混合FRCC最大化单一纤维的影响不能通过混合两种或两种以上类型的纤维与不同材料特性在一个适当的比率(40- - - - - -46]。对于混合纤维增强与不同材料的特征,与单个纤维增强效果,无法预计仅可以获得,这不仅有效地控制裂缝,还增加了强度和弯曲韧性同时,从而提高机械性能。迫击炮钢筋与steel-carbon混合纤维有效的增加强度和弯曲韧性,但信息的正确混合比这些纤维仍然太有限。目前,混合纤维增强砂浆(农场)主要用于混凝土结构使用纤维的纤维混合比小于1.0%考虑提高施工效率和经济可行性,虽然研究混合农场实际上有些不足(47- - - - - -49]。因此本研究的最终目的是开发一个优秀的混合农场,可以同时提高砂浆的强度和弯曲韧性钢筋steel-carbon混合纤维有不同的材料特性,获得协同效应,无法获得与单纤维。

因此,这就是为什么,在这项研究中,力学性能,包括强度和弯曲韧性纳钢筋与钢或单碳纳钢筋与钢纤维和混合和碳纤维,检查并与普通砂浆(PM)。此外,强度试验后,纳表面SEM图像的断裂进行了分析。

2。实验程序

2.1。实验计划

在这项研究中,一个实验性的计划是评价机械性能,包括强度和弯曲韧性的一个农场只有钢筋或碳纳钢筋与钢纤维和混合碳纤维。检查混合的影响,砂浆标本分为5个级别的砂浆混合,用于100 + 0%的比例,75 + 25%,50 + 50%,25 + 75%,0 + 100%体积的总体积分数1.0%,普通砂浆。为此,3立方标本准备40×40×160毫米大小的抗压强度测试和3束标本的大小为100×100×400毫米的弯曲性能测试。一项实验计划,计划测量28天抗压强度时,检查弯曲韧性和行为通过弯曲性能测试。强度测试后,扫描电镜照片的纳表面纳表面断裂的单一和混合。

2.2。材料

本研究中使用的水泥公司的普通硅酸盐水泥(OPC) I型,比重为3.13,一个特定的表面面积3860厘米2/ g。细骨料,Jumunjin标准砂收集在Jumunjin-eup Gangneung-si,原是用来制作统一的砂浆。比重的细骨料表面干燥饱和条件是2.65。掺合料是多羧酸的酸碱度产品由D公司在韩国,和一个淡黄色的高性能AE减剂的比重1.04和pH值为5.0±1.5。在这项研究中使用的钢纤维的直径0.5毫米,30毫米的长度和拉伸强度1100 MPa。钢纤维,hooked-end类型由K公司在韩国用钩子两端被用来增加砂浆的附着力,和包类型由附加几股相互促进物质输入采用。另一方面,碳纤维,由原料的聚丙烯腈(PAN) T公司在日本,有一个直径0.007毫米和6毫米的长度,和它的抗拉强度和弹性模量是4900 MPa和230 GPa,分别。碳纤维,钢的抗拉强度明显高于纤维,纤维长度是短,但长宽比是典型的大。的物理性质在这项研究中使用的钢铁和碳纤维表所示1,图2照片显示的形状纤维用于这项研究。

表1
物理性能的纤维。
(一)
(一)
(b)
(b)
图2
纤维的照片。(一)钢纤维。(b)碳纤维。

与此同时,图3显示的照片使用SEM钢纤维和碳纤维。数据3(一个)和3 (b)SEM照片显示150倍和50倍放大的钢纤维用于这项研究。如图3(一个),钢纤维的直径大约是561.72μm,纤维表面比较粗糙。等钢纤维的粗糙表面看到预计将表现出优异的附着力性能,因为它有一个在水泥矩阵增加附着力的影响。然而,数据3 (c)和3 (d)显示表面形态拍摄的10000倍和500倍放大microcarbon纤维,显示如图3 (c),碳素纤维的直径大约是7.03μm和表面形态的纤维非常软,表明水泥基体的附着力很差。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图3
扫描电镜的图像放大的钢铁和碳纤维(a)钢纤维(150×),(b)钢纤维(50×),(c)碳纤维(10000×)和(d)碳纤维(500×)。
2.3。混合的比例

表2显示了单纤维砂浆混合比例和混合纤维。:水灰比(W / C)被设置为0.46,和灰浆混合比(质量比)水泥:标准砂:混合物的数量= 1:2:0.46。外加剂的添加量是1.5%的水泥的质量,和一个单独的外加剂不用于普通砂浆。

表2
混合比例的砂浆。
2.4。混合和固化过程

准备所有的普通砂浆和纳标本,第一次与水泥混合砂浆和细集料,在低速和混合物进行了30秒。确保纤维分散性,他们添加了90秒和混合进一步干燥的混合物的一种方式。后立即添加水和掺合料,混合为90秒。停止搅拌30秒后,坚持灰浆被删除,最后,搅拌机又经营高速混合60秒钟。总混合时间大约是5分钟。平整后表层均匀混合物,一侧的模具是用木锤打过的30倍,直到表面充分压实没有违规。砂浆后模具制作,所有的标本都用塑料薄膜,防止突然水分损失。他们模具demolded 48小时内,保存在一个固化水房间保持在20±2°C 28天前测试。

2.5。实验方法
2.5.1。抗压强度测试

抗压强度测试,模具制作的测试方法KS L ISO 679 (50),抗压强度测定28岁的天。治愈立方标本40×40×160毫米大小的测量对于抗压强度使用100 kN万能试验机(MTDI有限公司、韩国、ut - 100 f),和一个常数加载速度的条件下应用加载速度为2400 N / s。

2.5.2。弯曲性能测试

弯曲性能测试,梁标本的大小为100×100×400毫米ASTM C 1609 / C规定的1609 / M (51)和国内监管的KS F 256652准备,测试了所有的28天的时代。图4显示了标本和设置测试设备的第三点加载弯曲性能测试方法。测量应用负载,所有光束标本检测弯曲性能英斯特朗5597 (EI-F3)使用一个万能试验机。图4(一)显示了试样的几何和测试设置,和数字4 (b)和4 (c)显示数据测量系统和挠度测量装置的一个例子在装载点,分别。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图4
试验装置的标本和设置。(一)试样和设置。(b)数据测量系统。(c)的例子在装载点挠度测量装置。

梁的抗弯性能测试标本应用在第三点加载方法,和破坏载荷和挠度测量使用两个变量线性位移传感器(线性)安装在双方的标本的中心。这个时候,偏转率控制在一个恒定负载率0.2毫米/分钟,直到样品被位移控制在1/1,500每分钟跨度的1/3000,并通过负载加载测量电池容量850 kN。通过第三点加载方法,在最大负载的挠曲强度可以获得 在哪里fr抗弯强度(MPa),P最大负荷(N),l跨度(毫米),b是断裂的试样的平均宽度(毫米),然后呢h是断裂的试样的平均身高(mm)。

弯曲韧性,否则称为能量吸收能力,计算载荷挠度曲线下总面积的偏转跨度的1/150规定1609年ASTM C 1609 / C / M (51)和KS F 2566 (52国内监管)。载荷挠度曲线下的面积测量弯曲韧性计算从方程(2),用来评估等效抗弯强度。使用第三点加载方法等效抗弯强度计算如下: 在哪里 相当于挠曲强度(MPa),δ结核病的偏转跨度的1/150(毫米)l跨度(毫米),b是断裂的试样的平均宽度(毫米),然后呢h是断裂的试样的平均身高(mm)。一个b从载荷挠度曲线的面积吗δ结核病。(J, kNㆍ毫米)。

因此,等效抗弯强度表示为平均抗弯强度在给定偏转(跨度的1/150)载荷挠度曲线和作为一个指标来评估弯曲韧性或承载力由应变软化行为或应变硬化后最大挠曲强度。

2.5.3。弯曲性能的评价方法

因为有很多困难在决定第一个裂缝和挠度测量准确ASTM C 101853抗弯性能评价,这个规定是取代ASTM C 1609 / C 1609 / M (51)和KS F 2566 (52]。因此,在这项研究中,ASTM C 1609 C / 1609 F / M和k 2566 (52)被应用于确定农场的抗弯性能。图5图表显示1609年ASTM C 1609 / C / M (51)和国内监管KS F 2566 (52),显示载荷挠度曲线获得梁的抗弯性能标本。见图5,弯曲韧性可以评估能量吸收能力通过积累载荷挠度曲线下的面积之和当偏转达到1/600和1/150的跨度和挠曲强度系数表示为。在这项研究中,f600年和f150年由阅读的负载值吗P600年和P150年从载荷挠度曲线对应的挠度值1/600和1/150的跨度和替换成挠曲强度方程(1)。的弯曲韧性T600年测量挠度的0.5毫米,这是净跨300毫米长度的1/600,和弯曲韧性T150年以2.0毫米,净跨300毫米长度的1/150。


图5
抗弯韧性的定义根据ASTM C 1609 C / 1609 F / M和k 2566。
2.5.4。扫描电镜观察

执行摘要,SEM图像分析观察纳表面,纤维断裂的分布状态和使用的设备是TESCAN米拉LMH高分辨率扫描电镜模型。骨折标本被削减获得面积20毫米×20毫米(在不影响断裂表面),测试标本被清洗和干燥;然后,断裂表面涂上一层薄薄的铂涂层(导电材料)和SEM扫描获取的图像。在这项研究中,这些图像描述为扫描电子显微摄影(SEM)。

3所示。结果与讨论

3.1。抗压强度

的抗压强度测试结果纳比较单一和混合与普通砂浆和总结在表3和图6。可以在表中找到3和图6的平均抗压强度普通砂浆28天为45.9 MPa时,和一个农场的平均抗压强度增强,只有钢或碳纤维测量45.3 MPa和35.6 MPa,分别。然而,混合农场的平均抗压强度钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维为46.9 MPa,这个实验是最大的。抗压强度增加的原因是,碳纤维被用来加强microcarbon纤维,这与钢纤维相比,规模相对较小。结果,所有的农场除了混合纳钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维显示有些比普通砂浆抗压强度低,和力量随着碳纤维的增加,往往会显著降低。一个农场的平均抗压强度与碳纤维增强仅为35.6 MPa,结果,平均抗压强度明显与普通砂浆相比,减少了约22.4%。判断,抗压强度下降,因为纤维和基体之间的界面结合强度在硬化后砂浆疲软是由于nonhydrophilic材料在纤维表面。这样的结果也在先前的研究报告(54,55],它指出,当大量的纤维,纤维的可分散性下降,产生越来越多的纤维球结果,大大减少抗压强度的影响。在这个实验中,因此,优化纤维组合获得的最大抗压强度75%钢纤维+ 25%碳纤维。因此,混合纳钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维被认为是最合适的混合比例获得抗压强度。增加/减少百分比纳与普通砂浆的抗压强度呈现在图7。

表3
纳和普通砂浆的抗压强度测试结果。

图6
农场的平均抗压强度在不同纤维组合和普通砂浆。

图7
在农场的平均抗压强度的百分比增加普通砂浆。
3.2。抗弯强度

表4和图8总结的抗弯强度测试结果单纳纳相比,纯和混合砂浆。如表所示4和图8的平均挠曲强度普通砂浆28天为3.09 MPa时,纳了一个只有钢或碳纤维测量5.85 MPa和4.96 MPa,分别。增加/减少的百分比在纳与普通砂浆抗弯强度呈现在图9。混合农场的平均挠曲强度钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维为7.68 MPa,揭示挠曲强度最高,这是与普通砂浆相比提高149%。同时,混合农场的挠曲强度钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维以及50%钢纤维+ 50%碳纤维增加了31.3%和28.2%,分别与一个农场的挠曲强度钢筋钢纤维。认为抗弯强度提高了控制的微裂隙相对较大的纤维,而短纤维控制微裂隙。然而,混合农场的平均挠曲强度钢筋钢纤维为25% + 75%碳纤维测量是5.88 MPa,和一个农场的平均抗弯强度钢筋只有碳纤维显示有点下降。这样的结果也在先前的研究报告(54,55),它被认为是因为增强纤维阻止裂缝的增长发挥了交联作用,因此,提高了抗弯强度通过再分配的压力。可以获得一个相互协同效应的纤维增强结合macrosteel纤维具有较大的长度和直径microcarbon纤维有小的长度和直径,因为挠曲强度会增加一次纤维混合在一个适当的比例即使混合纤维的比例很小。特别是,它是判定microcarbon纤维有效的微裂纹的角色功能控制在最大负载。在这个实验中,因此,优化纤维组合获得最大挠曲强度75%钢纤维+ 25%碳纤维。因此,混合纳钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维被认为是最合适的混合比例获得挠曲强度。

表4
纳和普通砂浆抗弯强度试验的结果。

图8
农场的平均挠曲强度在不同纤维组合和普通砂浆。

图9
百分比增加农场的平均挠曲强度超过普通砂浆。
3.3。能量吸收能力(抗弯韧性)

弯曲韧性测量结果的单一和混合农场与普通砂浆相比如表所示5和图10。从表可以看出5和图10,普通砂浆的平均抗弯韧性的年龄28天为1.2 J由于脆性断裂行为最大负载后,和一个农场的平均抗弯韧性钢筋只有钢或碳纤维测量27.7 J和8.2,分别。另一方面,混合农场的平均抗弯韧性钢筋钢纤维为50% + 50%碳纤维最高32.7 J,约为27.2倍,4倍和1.2倍,分别与普通砂浆和一个农场钢筋只有碳素纤维和钢纤维。与普通砂浆相比,所有的农场就显示明显高于弯曲韧性。然而,混合农场的挠曲强度钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维是最高的,但是它的弯曲韧性稍低是因为在postcracking强度承载力降低。相反,混合农场的挠曲强度钢筋钢纤维为50% + 50%碳纤维略低,但其抗弯韧性在postcracking强度大大提高,表明承载力是最高的。这意味着microcarbon纤维的用量少,使用macrosteel纤维越多,弯曲韧性变得越大,确定macrosteel纤维对改善弯曲韧性的影响超过了microcarbon纤维。在这个实验中,因此,优化纤维组合获得的最大弯曲韧性是50%钢纤维+ 50%碳纤维。结果,判断,混合纳钢筋钢纤维为50% + 50%碳纤维是最适当的混合比保护弯曲韧性。混合农场如此高的能量吸收能力被认为是更有效,如果正确使用的钢筋结构需要动态加载的,比如地震,影响或爆炸荷载、风载等。

表5
纳和普通砂浆抗弯韧性测量的结果。

图10
纳在不同纤维平均抗弯韧性的组合和迫击炮。
3.4。等效抗弯强度比和残余挠曲强度/比率

等效抗弯强度定义为平均抗弯强度在给定偏转(跨度的1/150)获得的载荷挠度曲线的弯曲性能测试。等效抗弯强度比率是指价值获得等效抗弯强度除以最大挠曲强度。残余挠曲强度的抗弯强度试样的横截面可以承受后发生开裂,在1/150的跨度和压力测量的载荷挠度曲线称为残余挠曲强度和挠度。残余挠曲强度比率意味着价值获得残余挠曲强度除以最大挠曲强度。得到等效抗弯强度和残余挠曲强度,ASTM C 1609 / C规定的计算公式1609 / M (51)和国内监管KS F 2566使用52]。方程(1)是用于获取最大挠曲强度和残余挠曲强度,而方程(2)采用等效抗弯强度,即平均强度高达2.0毫米偏转(跨度的1/150)。从这些计算等效抗弯强度的平均值/率和残余挠曲强度/比率最大挠曲强度和残余挠曲强度得到了比较和总结在表6。显示在表6纳钢筋,一个只有碳纤维和普通砂浆未能达到2.0毫米的偏差,但由于脆性骨折的行为,而一个农场钢筋只有着钢筋钢纤维和混合农场和碳纤维被摧毁超过2.0毫米从挠度由于韧性行为。尤其是混合纳钢筋钢纤维为50% + 50%碳纤维证明了等效抗弯强度和等效抗弯强度比率最高,似乎因为,当发生初始开裂时,microcarbon纤维熊压力一起macrosteel纤维,达到裂缝强度后,macrosteel纤维独自承受压力,因此应力集中由钢纤维是松了一口气,导致更高的等效抗弯强度。单个农场的残余挠曲强度钢筋只有碳纤维和普通砂浆不能获得,但它已经表明,残余挠曲强度增加高度的纳钢筋只有单一纳钢筋钢纤维和混合75%钢纤维+ 25%碳纤维和碳纤维50%钢纤维+ 50%。这让我们明白macrosteel纤维裂纹限制效应和能量吸收能力高于microcarbon纤维当标本被摧毁。当比较单一纳纳与普通砂浆和混合,最大挠曲强度和等效抗弯强度表现出显著增加的趋势和混合农场的等效抗弯强度钢筋钢纤维为50% + 50%碳纤维增加了约27.3倍。与此同时,等效抗弯强度比被评估为0.71一个农场钢筋只有钢纤维,和0.45∼0.65混合纳钢筋与钢筋和碳纤维。特别是等效抗弯强度比被发现的最高的一个农场钢筋与钢纤维只。另一方面,如果一个农场钢筋只有碳纤维,等效抗弯强度比被评估为0.25,与普通砂浆被评估为最低的0.06。因此,为什么等效抗弯强度值小于最大挠曲强度是因为载荷挠度曲线下的面积计算,给出挠度(跨度的1/150)规定的测试方法的ASTM C 1609 / C 1609 / M (51和国内监管KS F 256652]。从表可以看出6应用等效抗弯强度,判断是一个相当保守的评价方式,因为它收到一个预先确定的剩余载荷甚至在偏转2.0毫米或更多和有大量的弯曲韧性。

表6
平均值的等效抗弯强度比和残余挠曲强度/比率。
3.5。弯曲性能的评价

寻找梁的抗弯性能参数标本,一些评价方法已经被开发出来,使用各种评价方法和参数取得了(51- - - - - -53,56]。在这项研究中,第三点加载方法应用于评估梁的抗弯性能标本符合ASTM C 1609 / C规定的测试方法1609 / M (51)和国内的KS标准F 2566 (52]。表7显示的数据比较和总结的平均抗弯性能试验结果参数,如P600年,P150年,f600年,f150年,T600年,T150年。可以从表7相对比较困难,由于快速脆性断裂行为初始开裂后的纯砂浆,和偏转被毁之前达到0.5毫米或2.0毫米或1/600跨度的1/150。纳钢筋也,一个只有碳纤维被毁之前达到2.0毫米,这是跨度偏转的1/150。但在一个农场的钢筋只有纳钢筋与钢纤维和混合钢铁和碳纤维,他们摧毁了超过2.0毫米的偏转。其抗弯韧性T600年原来是最低的4.4 J。另一方面,在50%的情况下钢纤维+ 50%碳纤维、抗弯韧性T600年和T150年最高8.1 J和32.7,分别。在达到裂缝强度,抗弯韧性大大提高承载力是最高的。的一个农场钢筋只有钢纤维,然而,弯曲韧性T600年和T150年略减少到5.5 J和27.7,分别。

表7
平均抗弯性能指标使用ASTM C 1609 C / 1609 F / M和k 2566。
3.6。行为的载荷挠度曲线

图11礼物的平均弯曲载荷挠度曲线单一和混合纳标本与普通砂浆试样相比。在普通砂浆试样如图11同时,快速脆性断裂和弯曲裂缝发生,所以几乎没有偏转后的最大负载。同时,单个农场标本与碳纤维增强只有未能达到2.0毫米的偏转和被毁而压力下降到一定水平后的最大负载。另一方面,一个纳标本钢筋只有钢纤维和纳标本混合钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维,碳纤维50%钢纤维+ 50%,25%钢纤维+ 25%碳纤维都摧毁由于韧性行为偏差超过2.0毫米。所以,很明显,随着钢纤维的用量增加,它仍然保留着大量的弯曲韧性甚至在2.0毫米的偏转。这被认为是由于macrosteel纤维交联之间的宏观裂纹,非常影响撤军的纤维通过粘合纤维和基体之间的界面。


图11
载荷挠度曲线的单/纳和普通砂浆混合标本。
3.7。仔细观察下抗弯性能测试

图12显示了一个典型的近距离观察结果纳标本在裂纹表面宏观裂纹的弯曲性能测试。如图12(一个)纳标本,在一个钢筋只有钢纤维、钢纤维分布在很宽的间隔沿裂缝表面,并观察撤军对钢纤维的混合物。相反,在一个农场标本钢筋只有碳纤维如图12 (b)碳纤维分布在狭窄的区间,拉的混合物和打破的碳纤维被观察到。对于纳着钢筋标本和碳混合纤维。图12 (c)特性,钢纤维沿着裂纹表面广泛分布,而碳纤维分布在狭窄的区间。如图12,表面裂纹的断裂机理不仅是纤维的断裂,但撤离现象引起的纤维是由于降低了粘附强度。也看到,裂缝宽度明显扩大,保持宏观裂纹。纳标本与普通砂浆标本,达到负荷下宏观裂纹和失败,而钢筋纤维抑制裂缝和传播张力纤维,增加力量,让他们达到最大负载。因此,纤维开始拿出一个接一个附近的拉伸区域,而抗拉强度逐渐降低了。这似乎是因为纤维抑制水泥之间的内部裂缝发生的矩阵,同时,他们充当了交联的作用,整个裂缝传播的抗拉强度,从而抑制裂缝的发展。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图12
密切观察纤维的桥梁。(一)钢纤维。(b)碳纤维。钢铁和碳(c)混合纤维。
3.8。扫描电镜图像的分析

图13显示了纳表面SEM图像的分析断裂的单一和混合后纳表面强度测试。以防砂浆一般来说,骨料和水泥界面之间的厚度高达约10μ米或50μm在最大,据报道,该接口的厚度影响砂浆的强度和耐用性(15,57,58]。在数据(13日)和13 (b),我们可以观察到水泥水化产物或大或小的椭圆形钢纤维表面形成,几乎完全覆盖整个表面。可以看出,纤维和基体之间的界面结合强度相当改善由于水泥水化产物的形成和提高。相对C-S-H凝胶(硅酸钙hydrate-white凝胶状水化产品)被观察到。证据,请参考数据13 (b)和13 (f)。然而,如图13 (c)和13 (d),很明显,碳纤维的表面在一个圆的圆形看起来很干净,很光滑。看来,纤维球团和凝结发生因为碳纤维很难结晶水泥水合物和低亲和力,所以纤维和基体之间的界面结合力较低。在这里,我们可以看到撤军和脱胶纤维或纤维横向裂缝。如图13 (d),所有的失败机制观察,但撤军和脱胶纤维更主要。另一方面,很明显,如图13 (e)和13 (f)杂化纤维形成肿块,碳纤维相互纠缠在一个薄的形式像针和钢纤维的形状略弯曲的弯曲形状。这一现象被认为是相当有利的而一个农场钢筋与钢纤维或碳纤维的纤维和水泥基体之间的界面结合力。原因是纤维抑制微裂隙的存在和发展在纤维和水泥基体之间的界面,同时,纤维抑制宏观裂缝的存在和发展发挥作用的发射拉伸应力在裂纹通过纤维的交联效果。纳证明了这一事实的失效机理撤军或纤维脱胶等现象发生,而不是纤维断裂。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
(f)
(f)
图13
断裂的农场就表面的扫描电镜图像的放大(a)钢纤维(50×),(b)钢纤维(150×),(c)碳纤维(150×),(d)碳纤维(500×),(e)钢+碳混合纤维(50×),和(f)钢+碳混合纤维(150×)。

4所示。结论

在这篇文章中,力学性能,包括强度和弯曲韧性的单一和混合,检查并与普通砂浆,结果可能是总结如下:(1)混合纳钢筋钢纤维为75% + 25%碳纤维显示无显著提高抗压强度与普通砂浆相比,但对提高抗弯强度高149%。(2)虽然混合农场的挠曲强度钢筋钢纤维为50% + 50%碳纤维略低,它证明了弯曲韧性最高,确认,此外,协同增强效应,改善钢铁和碳纤维抗弯性能的杂化。(3)与普通砂浆相比,单一和混合农场就大大提高了最大挠曲强度、弯曲韧性和抗弯强度。特别是,它是被认为是一个相当保守的评价应用等效抗弯强度,因为它有一个预先确定的剩余负载和大量的弯曲韧性甚至在2.0毫米或更多的挠度的状态。(4),普通砂浆的标本,载荷挠度关系曲线表现出强烈的倾向于脆性断裂行为,所有的农场标本显示稳定后韧性断裂行为的最大负载。(5)扫描电镜的分析断裂的农场就表面的图像,观察主要是撤军或纤维的脱胶。但在一个农场的钢筋只有碳纤维,碳纤维有许多互相接近,导致纤维球团和凝结。

我们认为,在未来的研究中,化学治疗效果的碳纤维增强水泥复合材料的性能应该另外混杂纤维增强。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究受到了基础科学研究项目通过韩国国家研究基金会(NRF)由教育部资助(批准号nrf - 2018 r1a6a1a03025542)。此外,它是研究经费的支持下从Moowang建筑行业作为一个联合项目。