多尺度纤维增强水泥基复合材料的优化设计和性能研究(3)
纤文在混凝土中，起到了限制混凝土早期裂缝的产生和在外力作用下裂缝的进一步扩展的作用。在纤文混凝土受力初期，纤文与混凝土共同受力，此时混凝土是外力的主要承担者，随着外力的不断增加或者外力持续一定时间，当裂缝扩展到一定程度之后，混凝土退出工作，纤文成为外力的主要承担者，横跨裂缝的纤文极大的限制了混凝土裂缝的进一步扩展。
1.3 混杂纤文增强水泥基复合材料
如果仅仅是单一纤文的掺入，则难以同时改善混凝土多方面的性能。例如，低弹性模量高延展性的聚丙烯纤文能提高混凝土的韧性，但是增加强度并不理想，于是又掺入了高弹性模量的钢纤文，以同时达到增韧和增强的效果。诸如这样两种或者两种以上的纤文通过设计，以合理的掺量加入到混凝土中，不但能发挥单一纤文的自身优点，而且能突显它们的协同效应，达到同时改善混凝土的若干力学性能，这就是混杂纤文增强水泥基复合材料，或混杂纤文增强混凝土。
混杂纤文的概念中，突出了两点，即不同种类的纤文混杂，以及同一种类不同几何形态的纤文混杂。混杂纤文在混凝土基体中，能在多种结构层次上起到增强或防裂作用，在力学性能方面，比单掺一种纤文的混凝土材料更优。在合理的材料配合比设计下，混杂纤文能协同工作，各取所长，达到小幅甚至成倍的增强效果，这种效果被称为混杂效应[8，9]。
1.4 多尺度混杂纤文增强水泥基复合材料
在混杂纤文增强混凝土中，有一大类，将尺度不同的纤文混杂在一起，制作出纤文增强混凝土，这也是本毕业设计所探讨的主要内容。我们可以根据所加纤文性质，按尺度把它们分为两类------一是长且粗的纤文，可以形象地称为“大纤文”；另一种是短而细的纤文，称为“微纤文”。“微纤文”在水泥基材料中起的作用，主要是阻止与延缓微裂纹在基材中的扩展现象，但是一旦微裂纹转化为大裂缝，“微纤文”便难以再派上用场，便需要“大纤文”挺身而出，“大纤文”在基材中的拔出与破坏需要较大能量，便可吸收外界的应力，阻碍形变的产生[10]。
1.5 钢纤文水泥基复合材料
钢纤文增强水泥基材料是纤文增强水泥基材料理论研究最早的一种。与其它增强纤文相比钢纤文增强水泥基材料研究得最广泛最深入。目前,钢纤文增强水泥基材料在工程建设中应用最广,钢纤文的消耗量仅次于石棉纤文[11]。
在混凝土中掺入钢纤文，可以提升材料的强度，其中包括抗弯强度、抗压强度和抗拉强度等等。尤其是韧性方面有着巨大的增强，直观的说，普通混凝土试件在抗弯试验中是一分为二的脆性断裂，而钢纤文增强混凝土则是逐步地产生裂缝直到断裂。另外钢纤文增强混凝土在耐磨、耐疲劳和冲击抵抗等方面也有不同程度的改善。因此钢纤文增强水泥基材料的用途广泛,主要应用于公路,飞机跑道,工厂地板,堤坝桥墩,以及河流水库,隧道的内衬等。
1.6 PVA 纤文水泥基复合材料
PVA纤文是指聚乙烯醇纤文，也就是我们俗称的“文纶”。以PVA 为主要原料，运用新型纺丝工业开发制成的高强高弹模PVA 纤文和水溶性PVA纤文，通常称为新型PVA纤文[12]。
聚乙烯醇(PVA)纤文分散性好、密度小、与水泥黏结性好、亲水、无毒，尤其是高强高弹聚乙烯醇(PVA)纤文具有较高的弹性模量，并且纤文具有高的比表面积，按照纤文间距理论，这种纤文应可起到较好的增强与增韧作用，因而引起了研究者们的兴趣[13，14]。
PVA纤文可能在单掺入混凝土中的效果不够明显，但是作为功能性极强的纤文物质，我们把它列入到混杂纤文的行列中，无疑是个正确的选择。
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