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基于数字图像方法的混掺纤维应变硬化水泥基复合材料力学性能及变形特征
作者:郭伟娜 鲍玖文   孙燕群 马衍轩 赵铁军 
单位:青岛理工大学土木工程学院 山东 青岛 266033 
关键词:粉煤灰 玄武岩纤维 应变硬化水泥基复合材料 抗压强度 数字图像相关 应变演化 
分类号:
出版年,卷(期):页码:2022,50(5):1401-1409
DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.20210548
摘要:
为揭示混掺纤维对应变硬化水泥基复合材料力学性能和变形行为的影响规律,研究了玄武岩–聚乙烯醇(PVA)纤维应 变硬化水泥基复合材料的抗拉、抗压性能及压应变演化特征。设计了纤维掺量为材料体积分数的 2%,玄武岩纤维和 PVA 纤 维掺量比分别为 3:1、1:1 和 1:3,同时控制粉煤灰与水泥掺量的比值(FA/C)分别为 1.2、1.5 和 2.0。对不同粉煤灰掺量的混掺 纤维应变硬化水泥基复合材料进行直接拉伸和抗压实验,利用数字图像相关技术(DIC)对试样压缩过程中的水平、竖向应变 演化及裂缝开展进行了分析。结果表明:混掺纤维试样的抗压强度要明显高于单掺纤维试样的抗压强度,表明混掺纤维能够 有效改善材料的抗压强度;在 FA/C(粉煤灰与水泥掺量的比值)为 1.2 和 1.5 时,最佳纤维类型为 B0.5P1.5(玄武岩纤维体积分 数 0.5%,PVA 纤维体积分数 1.5%),FA/C 为 2.0 时,最佳纤维类型为 B1P1,即粉煤灰掺量不同,材料最佳纤维类型也不同, 表明粉煤灰掺量影响最佳纤维类型;在混掺纤维试样中,玄武岩纤维主要起提高材料强度的作用,但其对材料的延性发展不 利,而 PVA 纤维的掺入能够有效改善材料的延性,混掺纤维使材料的力学性能更加优越;同时 DIC 技术可以有效表征材料 应变演化及裂缝形成和扩展过程,为研究受力过程中材料损伤和裂缝演化提供一种有效手段。
基金项目:
国家自然科学基金项目(51922052);国家重点研发计划项目 (2021YFB2600704);山东省杰出青年基金(ZR2021JQ17)。
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