玄武岩织物网格-纤维水泥基复合层拉伸性能试验研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20211028.006

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (10): 42-50.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20211028.006

玄武岩织物网格-纤维水泥基复合层拉伸性能试验研究

廖维张^1,2, 王俊杰^1,2*, 王秋婉^1,2

1.北京建筑大学工程结构与新材料北京市高等学校工程研究中心,北京100044;
2.北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心,北京100044

收稿日期:2021-06-10 出版日期:2021-10-28 发布日期:2021-11-03
通讯作者: 王俊杰(1995-),男,硕士研究生,主要从事新型建筑材料方面的研究,3317584231@qq.com。
作者简介:廖维张(1978-),男,博士,教授,主要从事结构抗爆加固与建筑材料方面的研究。
基金资助:
北京建筑大学市属高校基本科研业务费专项资金(X20062,X19007,X20176);国家自然科学基金项目(51878028)

Experiment on basalt fabric reinforced polymer-fiber reinforced cementitious matrix tensile mechanical properties

LIAO Wei-zhang^1,2, WANG Jun-jie^1,2*, WANG Qiu-wan^1,2

1. Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Civil Engineering Structure and Renewable Material,Beijing Advanced Innovation Center for Future Urban Design, Beijing 100044, China;
2. Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China

Received:2021-06-10 Online:2021-10-28 Published:2021-11-03

摘要/Abstract

摘要： 玄武岩织物-纤维水泥基复合材料(BFRP-FRCM)复合层具有拉伸应变硬化、多裂缝破坏、变形能力好等优势,已成为当前结构修复与加固工程的首选材料之一。通过单轴拉伸试验研究不同FRCM配比、不同纤维种类和不同玄武岩网格层数对复合层拉伸力学性能的影响。结果表明:BFRP-FRCM复合层在掺入PVA(聚乙烯醇)纤维、PE(聚乙烯)纤维时具有明显的拉伸应变硬化效应,掺入PP(聚丙烯)纤维的复合层试件呈现拉伸软化效应。掺入PE纤维的BFRP-FRCM复合层最大极限拉应变可达3.95%,远高于普通砂浆材料的极限拉应变。复合层的纤维网格掺入量存在最优值。

关键词: 玄武岩织物, 应变硬化效应, 纤维复合水泥基材料, 变形韧性

Abstract: The excellent mechanical behaviors of Basalt Fabric Reinforced Polymer-Fiber Reinforced Cementitious Matrix (referred as to BFRP-FRCM) composite layer are tensile strain hardening, multi cracking, excellent deformation ability and so on. This makes BFRP-FRCM composite layer as a kind of preferred construction materials for the structural repair or reinforcement. Therefore, this paper presents an experimental study on the significant variables on the mechanical properties of BFRP-FRCM composite layers, including the mixed fibers, FRCM matrix water/binder ratio and basalt mesh layers. Experimental results indicated that BFRP-FRCM composite layers exhibited remarkable tensile strain hardening effect when PVA and PE fibers were mixed, but the layer mixed with PP fibers exhibited tensile softening effect. The maximum ultimate tensile strain of BFRP-FRCM composite layer mixed with PE fibers can reach to 3.95%, which is much larger than that of the mortar materials. The optimal amount of fiber mesh in the composite layers was also presented.

Key words: BFRP, strain-harden, FRCM, deformation toughness

中图分类号:

TB332

廖维张, 王俊杰, 王秋婉. 玄武岩织物网格-纤维水泥基复合层拉伸性能试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(10): 42-50.

LIAO Wei-zhang, WANG Jun-jie, WANG Qiu-wan. Experiment on basalt fabric reinforced polymer-fiber reinforced cementitious matrix tensile mechanical properties[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(10): 42-50.

参考文献

[1] LI V C. Reflections on the research and development of engineered cementitious composites (ECC)[C]//Proceedings of the JCI International Workshopon Ductile Fiber Reinforced Cementitious Composites (DFRCC)-Application and Evaluation (DRFCC-2002). Takayama, Japan: 2002: 1-21.
[2] 刘赛, 朱德举, 李安令. 织物增强混凝土的研究与应用进展[J]. 建筑科学与工程学报, 2017, 34(5): 134-146.
[3] 俞巧珍. 织物铺层铺式对水泥基复合材料力学性能的影响[J]. 建筑材料学报, 2005, 8(4): 378-382.
[4] ORTLEPP R, HAMPEL U, CURBACH M. A new approach for evaluating bond capacity of TRC strengthening[J]. Cement and Concrete Composites, 2006, 28(7): 589-597.
[5] D'ANTINO T, PAPANICOLAOU C C. Comparison between different tensile test set-ups for the mechanical characterization of inorganic-matrix composites[J]. Construction and Building Materials, 2018, 171: 140-151.
[6] LI V C,MISHRA D K,WU H C. Matrix design for pseudo-strain-hardening fiber reinforced cementitious composites[J]. Materials and Structures, 1995, 28(10): 586-595.
[7] YOUNIS A, EBEAD U, SHRESTHA K. Tensile characterization of multi-ply fabric-reinforced cementitious matrix strengthening systems[J]. Structural Concrete, 2020, 21(2): 713-723.
[8] 徐世烺, 蔡向荣. 超高韧性纤维增强水泥基复合材料基本力学性能[J]. 水利学报, 2009, 40(9): 1055-1063.
[9] 刘大智, 沈化荣, 储洪强, 等. 聚合物水泥砂浆的力学性能与微观机理研究[J]. 南京航空航天大学学报, 2010, 42(6): 802-805.
[10] ANNA J D, AMATO G, CHEN J F, et al. Effects of different test setups on the experimental tensile behaviour of basalt fiber bidirectional grids for FRCM composites[J]. Fibers, 2020, 8(11): 1-18.
[11] LI B, XIONG H, JIANG J, et al. Tensile behavior of basalt textile grid reinforced engineering cementitious composite[J]. Composites Part B: Engineering, 2019, 156: 185-200.
[12] 郝彤, 汤晨, 王永海, 等. 不同配合比参数对高延性纤维增强水泥基复合材料的性能影响[J]. 混凝土, 2020(7): 1-4.
[13] 生兆亮, 辛欣, 夏多田, 等. 纤维增强水泥基材料强度和微结构的影响因素研究[J]. 硅酸盐通报, 2020, 39(10): 3108-3114.
[14] 张帅, 张英华. 增稠剂对超高韧性纤维增强水泥基复合材料性能的影响[J]. 混凝土与水泥制品, 2008(1): 34-37.
[15] 周旭, 李晓琴, 丁捷, 等. 矿物掺合料对PVA-ECC性能的影响[J]. 混凝土与水泥制品, 2020(9): 43-46.
[16] ZHU D, LIU S, YAO Y, et al. Effects of short fiber and pre-tension on the tensile behavior of basalt textile reinforced concrete[J]. Cement and Concrete Composites, 2019, 96: 33-45.
[17] BARHUM R, MECHTCHERINE V. Effect of short, dispersed glass and carbon fibres on the behaviour of textile-reinforced concrete under tensile loading[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2012, 92: 56-71.
[18] LIOR N, EREZ G, ALVA P. Tensile behavior of fabric-cement-based composites reinforced with non-continuous load bearing yarns[J]. Construction and Building Materials, 2020, 236: 117432.
[19] 徐世烺, 阎轶群. 低配网率纤维编织网增强混凝土轴拉力学性能[J]. 复合材料学报, 2011, 28(5): 206-213.
[20] 全国水泥制品标准化技术委员会. 高延性纤维增强水泥基复合材料力学性能测试方法: JCT 2461—2018[S]. 北京: 中华人民共和国工业和信息化部, 2018.

玄武岩织物网格-纤维水泥基复合层拉伸性能试验研究

Experiment on basalt fabric reinforced polymer-fiber reinforced cementitious matrix tensile mechanical properties

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[1]	宫唯康, 刘晓阳, 荆玉才, 项俊宁, 李相国, 杨国涛. 预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能的有限元分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 11-19.
[2]	赵雄翔, 孙鹏文, 李建东. 基于应变能的风力机叶片铺层结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 20-24.
[3]	常腾飞, 湛利华, 李树健, 潘阳. 不同成型方法的树脂基复合材料帽形结构共固化成型质量研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 32-38.
[4]	王雅娜, 赵魏. 复合材料Ⅱ型分层ENF试验数据处理方法对比分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 81-92.
[5]	何靓, 朱攀星, 俆小伟, 王金云. 复合材料残余应力与固化变形机理及控制研究进展[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 121-128.
[6]	闫金顺, 孙鹏文, 马志坤, 赵雄翔, 董新洪. 幂函数过滤函数不同参数对层合板拓扑优化收敛率的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 5-9.
[7]	吴毅彬, 许丽华, 金国芳, 欧永辉. 基于Weibull分布函数的FRP退化模型研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 10-16.
[8]	杨智勇, 刘清念, 孙建波, 解永杰, 左小彪, 张建宝. 铺层角度偏差对曲面复合材料层合板形面轮廓的影响分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 17-26.
[9]	黄东辉, 曾少华. 氨基化石墨烯-玻璃纤维增强环氧复合材料的界面黏合性研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 27-32.
[10]	唐永明, 郭晓云, 陈杰. 不同端部锚固FRP-砌体界面黏结性能试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 33-40.
[11]	门树林, 张健敏, 高志浩, 温荣严, 骆林, 崔笑晨. 碳纤维与聚酰胺自增强复合材料协同增强体系的制备及其性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 41-46.
[12]	肖鹏, 李秀琴, 冯霞, 张蓓蓓, 李博轩. BP-GO-AgNPs复合粉末添加量对BP-GO-AgNPs复合涂层抑菌性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 47-52.
[13]	赵宝艳, 陈丽娜, 张利, 包锦标. 填料/基体三维氢键网络提升PHBV复合材料力学性能[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 53-58.
[14]	刘雅奇, 刘运浩, 李普旺, 王超, 宋书会, 杨子明. 菠萝叶纤维增强热塑性淀粉复合材料的性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 59-64.
[15]	史启通, 李冰, 冯聪, 明平文, 张存满. 基于显微CT技术的碳纸微观结构特征分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 65-69.