单向钢纤维增强水泥砂浆的各向异性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文单向钢纤维增强水泥砂浆的各向异性研究论文作者：王成学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：结构工程指导教师：慕儒职称：高级工程师DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofStructuralEngineeringSTUDYONTHEANISOTROPYPROPERTIESOFALIGNEDSTEELFIBERREINFORCEDCEMENTMORTARbyWangChengSupervisor:SeniorEngineerMuRuOctobe

2、r2014摘要对钢纤维水泥基拌合物施加磁场，可使其中钢纤维方向与磁感应方向趋于一致，硬化后制备出单向钢纤维增强水泥基材料。单向钢纤维水泥基材料在纤维增强方向上，韧性、延性、强度等得到极大增强和提高。然而，由于钢纤维的规律性分布，单向钢纤维水泥基材料成为一种各向异性材料。目前的研究主要集中在纤维增强方向上的性能变化，非纤维增强方向上的性能尚待进一步分析研究。针对这种情况，本文对制备的单向钢纤维水泥基材料力学性能的各向异性性能进行试验研究。主要内容如下：1.研究电磁定向阶段钢纤维在水泥基材料中的运动规律，分析了磁场强度、钢纤维特征、水泥浆体粘度对钢纤维定向运动过程的影响，确定了控制水泥基中钢纤

3、维方向的方法。2.分析了钢纤维方向性对水泥砂浆劈裂抗拉性能的影响，测试了单向钢纤维砂浆不同方向的劈裂抗拉强度，分析其各向异性，并对其破坏特征进行分析研究。钢纤维掺量和不同基体强度时钢纤维增强砂浆的劈裂抗拉强度各向异性，分析了不同纤维方向上的拉压比与抗压强度和劈裂抗拉强度之间的关系。3.分析了单向钢纤维对水泥砂浆抗弯性能的增强机理，根据机理建立单向钢纤维增强砂浆的抗弯强度模型。对单向钢纤维增强水泥砂浆抗弯各向异性进行了试验研究，测试了不同纤维方向时的弯曲荷载-挠度曲线、弯曲强度、弯曲韧度等性能。4.试验研究单向钢纤维增强水泥砂浆不同方向的抗剪性能，分析其抗剪各向异性，同时与普通钢纤维水泥砂浆

4、的抗剪性能对比，并对单向钢纤维水泥砂浆不同纤维方向上的破坏形态进行分析研究。5.分析了钢纤维方向性对水泥砂浆抗压强度的影响机理，并对抗压强度各向异性进行试验研究，测试了不同纤维方向时的抗压强度，同时与普通钢纤维水泥砂浆的抗压性能对比，并对其破坏形态进行分析。关键词：单向钢纤维增强水泥基复合材料，纤维定向，纤维方向效应系数，劈拉强度，弯曲强度，抗剪强度，各向异性IABSTRACTThealignedsteelfiberreinforcedcementbasedcompositesmaterialcanbepreparedthoughauniformconstantmagneticfieldw

5、hichcancontrolthedirectionofthesteelfiber，accordingtothedirectionofmagneticinduction.Inthefiberreinforceddirection，itsperformancehadgreatenhancedandimprovedsuchastoughness，ductility，andstrength.However,duetotheorientationofsteelfiber,thealignedsteelfiberreinforcedcementbasedcompositesmaterialhadbe

6、comeanewkindofanisotropicmaterial.Nowthemajoritystudyfocusedontheperformancechangeinthefiberreinforceddirection，buttheperformanceonthenonfiberreinforceddirectionstillneedfurtheranalysisandresearch.Inviewofthissituation,theanisotropypropertisofthealignedsteelfiberreinforcedcementmortarwerestudied,t

7、hemainresearchcontentincluding:1.Thepaperanalyzedthemovementruleofthesteelfiberinthefreshcementpastethatappliedamagneticfield.Determinetheinfluenceofthemagneticfieldstrength，steelfibercharacteristics,theviscosity