玻璃纤维珠链增强水泥砂浆力学性能研究

采用玻璃纤维珠链增强水泥砂浆,旨在解决玻璃纤维增强水泥砂浆界面粘结性差、纤维两端应力集中及因此产生的两相滑移等问题。以在长玻璃纤维上滴加环氧树脂制成珠链的方式增强水泥砂浆,使得玻璃纤维珠链与砂浆之间产生嵌固效应,形成结构约束。微观测试表明,短切玻璃纤维与砂浆之间粘结性极差;通过对比短切玻璃纤维掺加方式与玻璃纤维珠链掺加方式制备的砂浆性能,结果证明,采用玻璃纤维珠链增强水泥砂浆的方式,规避了两相界面粘结性差的弊病,解决了短切玻璃纤维大量掺入砂浆后造成的工作性能差,力学性能提升不明显,甚至降低等问题,具有良好的力学性能。

基于非牛顿流体本构方程的熔喷纤维直径预测

为从理论上精确预测熔喷纤维的直径并揭示其成纤机制,立足于拉格朗日方法的熔喷珠链模型,引入PTT、UCM、Giesekus和Rouse-Zimm这4种非牛顿流体本构方程,分别预测了纤维在气流场中的受力与直径变化。结果表明:采用不同的非牛顿流体本构方程计算获得的纤维黏弹力不同,由此导致模拟结果具有明显差异;纤维的最终直径受到内外应力差和凝固点位置的影响,内外应力差越大,纤维细化速度越快,凝固点距离喷丝孔越远,纤维具有更加充分的空间拉伸,更容易产生较细的纤维;采用UCM非牛顿流体本构方程模拟获得的纤维最粗,而采用Giesekus非牛顿流体本构方程模拟获得的纤维最细;采用Giesekus非牛顿流体本构方程的珠链模型获得的预测结果与实验结果更相符。

纤维珠链在混凝土抗裂性能设计中的应用研究

混凝土因早期干缩与冻融破坏均会产生有害裂缝,影响钢筋混凝土的强度与耐久性。通过在纤维上滴加环氧树脂,树脂凝集成珠粒,使纤维成为纤维珠链;再将纤维珠链经过纤维切断机处理成为短切纤维,在混凝土搅拌过程中将其加入,制成纤维珠链混凝土。通过有限元模拟发现,纤维珠链混凝土依靠珠粒与混凝土之间的结构嵌固,缓解了纤维两端的应力集中,将纤维与混凝土之间的剪应力基本降低为0 MPa,阻止了纤维滑移。材性试验表明:当纤维珠链掺量为0.5 kg/m^3、增强纤维掺量为3 kg/m^ 3时,混凝土的力学性能有所提高,耐久性能改善,裂缝数量减少93%,裂缝长度缩短57%。因此,纤维珠链在混凝土抗裂性能设计中具有可行性与实用性。