纤维珠链增强水泥基复含材料制备及性能研究

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1、中文图书分类号：TU528密级：公开UDC：691学校代码：10016论文题目：纤维珠链增强水泥基复合材料制备及性能研究论文作者：吴昊宇学科：结构工程指导教师：李地红论文提交日期：2018年6月15日分类号TU528学号2108140215016学位论文纤维珠链增强水泥基复合材料制备及性能研究Preparationandpropertiesoffiberbeadchainreinforcedcementitiouscomposites吴昊宇指导教师姓名李地红教授北京建筑大学申请学位级别硕士学位类别学术硕

2、士专业名称结构工程年级2015论文答辩时间2018年6月学位授予单位和日期北京建筑大学2018年7月答辩委员会主席蔡光汀教授论文评阅人李崇智教授、朋改非教授I北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明

3、确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签字：日期：年月日北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：校内导师签名：年月日年月日校外导

4、师签名：年月日II摘要本课题提出了一种新型纤维增强水泥制品的方式——纤维珠链增强水泥制品。其制备方法为，首先将连续纤维制成珠链，即在连续纤维特定长度上，将树脂滴加其上，树脂固化后形成纤维-树脂珠链，然后将该珠链取特定长度，在浆体装模过程中，按特定规律分层定向地铺设入浆体中。纤维珠链增强方式可以解决现阶段纤维增强混凝土遇到的纤维掺量受限问题，即纤维大掺量掺加时，混凝土工作性能变差，力学性能不升反降，以及纤维与水泥相界面性能差的问题，即纤维增强水泥制品承受外力作用时，纤维易发生滑移，无法与水泥基体变形协调。

5、文中通过显微观察与数值模拟探究传统掺加方式无法有效改善复合材料性能的根本原因，通过超景深显微镜对搅拌完成的短纤维增强砂浆浆体与初凝结束后的短纤维增强砂浆断面进行观察发现：短纤维在浆体中乱向分布，部分纤维未被浆体有效包裹，发生聚集成团的现象。砂浆成型后，纤维与水泥基体之间存在明显的界面薄弱区；通过ANSYS模拟纤维增强混凝土在承受外力时，复合材料内部的内力分布情况发现：纤维增强混凝土在承受外力时，纤维两端存在高度的剪应力集中，这是纤维易发生滑移，无法与基体变形协调的主要原因。通过三种纤维增强方式下，玻璃纤

6、维增强水泥基复合材料与玄武岩纤维增强水泥基复合材料的工作性能与力学性能的对比，得出结论：纤维珠链增强技术通过在浆体装模时，将纤维定向分层铺设入浆体中，使纤维在浆体中均匀分布，提高了纤维增强水泥基复合材料中的纤维掺量；依靠珠粒与水泥基体之间的相互嵌固，变两相之间的界面约束为结构约束，解决了纤维增强混凝土遇到的界面薄弱问题。当纤维体积掺量达到1%时，玻璃纤维珠链增强砂浆对比基准组砂浆28天抗折强度提升202%，抗压强度提升50%，玄武岩纤维珠链增强砂浆对比基准组砂浆28天抗折强度提升204%，抗压强度提升1

7、7%，两种纤维增强砂浆的抗裂性能均得到显著改善；玻璃纤维珠链增强混凝土的抗折强度相对基准组提升121%，抗压强度下降仅为8%，混凝土破坏时的裂缝较小，早期即可拥有较高的抗折强度且不影响抗压强度的长期增长。因此可以得知:虽然两种纤维材料特性之间，砂浆与混凝土骨料组成之间存在差异，但纤维珠链增强技术同时适用于玻璃纤维增强水泥基复合材料与玄武岩纤维增强水泥基复合材料；其在显著改善水泥砂浆力学性能的同时，也在混凝土中表现良好；仅需提升不到总成本10%的支出，即可提升试件的各项力学性能。因此纤维珠链增强技术具有工

8、程实用性，可行性和良好的发展前景。关键词：纤维珠链；增强；水泥基复合材料；结构约束；制备及性能对比IIIAbstractAnewwayoffiberreinforcedcementproducts---Fiberbeadchainreinforcedcementproductsisputforwardinthesubject.Itspreparationmethodisthat:First,thecontinuousfiberismadei