Electrical and Piezoresistive Properties of Steel Fiber Cement-based Composites Aligned by a Magnetic Field

Directionally distributed steel fiber cement-based composites(SFCCs)were prepared by magnetic field(MF)induction technology.The orientation factor of steel fibers in the as-obtained SFCCs was determined.Besides,the electrical resistivity and piezoresistive responses in two directions of aligned steel fiber cement-based composites,i e,parallel and perpendicular to MF,were measured.The effects of several variables,eg,steel fiber content,curing age,humidity,and temperature,on anisotropic electrical property were studied.The cyclic and failure piezoresistive responses in different directions were tested.It is found that the aligned steel fibers in the as-obtained SFCCs have a high orientation factor more than 0.88.Besides,SFCCs with aligned steel fibers exhibit an obvious anisotropic conductivity and piezoelectric sensitivity.The electrical conductivity of SFCCs with aligned steel fibers is less affected by temperature and humidity.At the steel fiber content of 2.5wt%,the piezoelectric sensitivity coefficient of SFCCs in the direction parallel to MF has the highest value of 324.14.In addition,the piezoresistive properties of SFCCs with aligned steel fibers in the direction parallel to MF indicate excellent sensitivity and stability under cyclic loading and monotonic loading.

单向分布钢纤维增强水泥浆的制备与性能研究

研究了制备单向分布钢纤维增强水泥浆的方法及其性能.在成型阶段施加外部磁场,钢纤维可被磁化并受外部磁场作用,使水泥浆拌合物中的钢纤维形成定向分布,制备出单向分布钢纤维增强水泥浆.研究表明,这种方法制备的单向分布钢纤维增强水泥浆中,90%左右的钢纤维方向与磁场方向一致或接近;钢纤维方向系数达到0.95或更高;与乱向分布钢纤维增强水泥浆相比,单向分布钢纤维增强水泥浆抗折强度显著提高;抗折强度相同时,单向分布技术可节省钢纤维25%以上.

定向钢纤维水泥基复合材料断裂理论分析及试验

基于非线性铰模型研究了定向钢纤维水泥基复合材料的裂缝断裂全过程理论分析方法,结合不同尺寸试件的三点弯曲梁断裂试验对本文方法进行了验证。进而利用该方法预测了大尺寸三点弯曲梁试件的裂缝断裂全过程,并研究了试件尺寸对名义强度的影响。通过理论分析与试验结果对比,表明本文方法可较好地预测定向钢纤维水泥基复合材料的裂缝断裂全过程;此外,定向钢纤维水泥基复合材料的名义强度存在一定的尺寸效应,但尺寸效应表现不明显。

钢纤维分布形式及试件尺寸对水泥基复合材料弯曲性能的影响

在掌握了定向钢纤维水泥基复合材料制备方法的基础上,通过3种试件尺寸下,乱向、定向两种钢纤维分布形式的预制缺口梁三点弯曲试验,研究了钢纤维分布形式及试件尺寸对钢纤维水泥基复合材料弯曲性能的影响。结果表明:钢纤维的定向分布进一步提高了材料的弯曲强度,并有效改善了弯曲变形能力。在该试验尺度范围内,定向试件的弯曲强度几乎不受试件尺寸的影响,标准化后的挠度与韧性有随着试件尺寸的增大而增大的趋势。

分散镶铸高锰钢复合材料组织与性能分析

采用分散镶铸工艺在高锰钢铸件内镶铸多状弹簧钢丝骨架,浇注后得到了复合材料试棒.在实验室采用金相.硬度试验、电子探针等手段对复合材料铸态及水韧处理后的组织、性能、元素扩散等进行了分析,并进行了耐磨性试验.金相分析结果表明:分散镶铸后,65Mn钢丝在高锰钢铸件内部产生了良好的冶金结合,水韧处理后形成了网状纤维马氏体组织,从而提高高锰钢件在低冲击磨料磨损条件下的耐磨性.电子探针分析结果显示出锰元素在复合材料界面处有一定的扩散.

混杂纤维增强水泥砂浆的弯曲性能研究

对钢纤维和聚丙烯纤维混杂增强水泥砂浆的弯曲性能进行了研究。试验结果表明,混杂纤维增强水泥砂浆的弯曲性能,比单一纤维增强水泥砂浆的弯曲性能明显地得到改善,这种混杂纤维缯强水泥砂浆的复合材料,能很好地发挥出钢纤维和聚丙烯纤维各自增强水泥砂浆的优点。

钢纤维对水泥基复合材料抗起裂特性的影响

通过不同钢纤维体积分数及不同试件尺寸的预制缺口三点弯曲梁断裂试验,研究了普通乱向及定向钢纤维增强水泥基复合材料的抗起裂特性。利用试验测得的荷载-裂缝口张开位移曲线,分析了钢纤维对水泥基复合材料断裂性能的影响,并基于线性相关系数陡降法计算了起裂韧度。结果表明,定向钢纤维增强水泥基复合材料的起裂韧度明显高于普通乱向钢纤维增强水泥基复合材料;起裂韧度随钢纤维体积分数的增加而逐渐增大,当钢纤维体积分数达到0.9%左右时,定向钢纤维增强水泥基复合材料的起裂韧度值趋于稳定;在本试件高度范围内(40~100mm),起裂韧度随试件尺寸增加而逐渐增大,且定向钢纤维增强水泥基复合材料的增长趋势较为平缓。此外,从裂缝尖端夹杂改变其应力强度因子的角度解释了钢纤维的掺入及定向对起裂韧度的提高作用。

定向钢纤维水泥基复合材料的纤维分布研究

基于定向钢纤维水泥基复合材料的制备方法,研究了三种钢纤维掺量下,乱向、定向钢纤维试件截面上的纤维分布情况,统计了钢纤维在破坏断面上的数量,计算了纤维方向系数,采用分布系数β与纤维间距s定量分析了其分散程度。研究结果表明:钢纤维的分布方向不仅对截面纤维数量有影响,而且对分布系数β及纤维间距s也影响显著。由回归分析发现定向试件中的分布系数与纤维间距之间有较高的线性关系。