合成粗聚丙烯纤维与水泥砂浆界面黏结力学性能

作     者：李长辉 陈雪芳 张献民 王慧颖 LI Changhui;CHEN Xuefang;ZHANG Xianmin;WANG Huiying

作者机构：中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2023年第40卷第4期

页      面：2427-2440页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0814[工学-土木工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFB2600500) 天津市技术创新引导专项基金企业科技特派员项目(21YDTPJC00470) 中央高校基本科研业务费项目中国民航大学专项资助(3122019106) 

主　　题：粗聚丙烯纤维 单纤维拉拔试验 界面黏结性能 ABAQUS有限元 数值模拟 

摘      要：纤维嵌入水泥基材料中的界面黏结力学性能对纤维增强混凝土材料的力学性能起着重要作用。单纤维拉拔试验可以较好地模拟纤维与水泥基体材料界面间的受力条件,因此考虑3种纤维直径(0.2 mm、0.6 mm、0.8 mm)、3种纤维埋置长度(10 mm、20 mm、30 mm)和3种纤维表面性状(压痕型、波浪型、光圆型)与3种水泥砂浆基体水胶比(0.66、0.51、0.41)影响因素,进行了单根粗聚丙烯纤维从水泥砂浆基体中的拔出试验,使用SEM观测了纤维被拔出后的形貌特征,通过ABAQUS有限元建立了纤维拔出过程的数值模型,以研究单根纤维与水泥基界面间的剪切应力。同时将试验结果和模拟结果进行了数值拟合,得到了各因素对界面黏结力学性能的影响规律:(1)水泥砂浆的最佳水胶比为0.41~0.49;(2)合成粗聚丙烯纤维埋置长度最佳为8~10 mm,最佳纤维直径在0.26~0.39 mm范围;(3)纤维表面性状为压痕型时,纤维在水泥基材料中的利用率较大,并且与水泥砂浆的界面黏结性能良好。