玄武岩纤维对3D打印混凝土力学性能的影响

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作   者：

裴强;  张禄玺;  崔迪;  杨雨航;  宫泽晨;  胡顺彩;  丁彧; 

作者机构：

大连交通大学 土木工程学院;  大连大学 辽宁省复杂结构系统灾害预测与防治重点实验室; 

关键词：

力学性能;  微观形貌;  3D打印混凝土;  玄武岩纤维;  各向异性; 

期刊名称：

自然灾害学报

i s s n：

1004-4574

年卷期：

2024 年 33 卷 005 期

页   码：

199-209

摘   要：

为探究玄武岩纤维对 3D 打印混凝土力学性能的影响,设计 0%、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%共 5 种不同玄武岩纤维掺量,通过单轴压缩、三点弯曲和层间双剪试验分析玄武岩纤维掺量对3D打印混凝土力学性能的影响,并利用双目倒置金相显微镜和扫描电子显微镜从微观形貌层面分析玄武岩纤维增强混凝土力学性能的作用机制.研究结果表明:掺加玄武岩纤维可显著提升 3D打印混凝土结构的力学性能.随着纤维掺量的增加,抗压和层间抗剪强度呈现出先增加后减小的趋势,掺量为 0.50%时共同达到最优,相较于未掺入玄武岩纤维的混凝土分别提高了 28%和 61%;抗折强度则随着纤维掺量增加一直增加,掺量为 1.00%时效果最佳,相较于未掺入玄武岩纤维的混凝土提高了 21%.打印材料力学性能存在各向异性,沿Z方向加载时抗压和抗折强度最高,Y方向最低;随着纤维掺量增加,力学性能各向异性逐渐增大.结合试验结果和电镜扫描结果可知,玄武岩纤维优异的抗拉性能够抑制裂缝的产生与扩展,从而提升 3D打印混凝土结构的整体力学性能.