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纤维增强改性发泡水泥板综述

返回列表 发布日期:2021-05-11 11:04
 
  纤维增强改性发泡水泥板综述
  发泡水泥板(FC)最近已成为广泛用于保温和结构用途的建筑材料。FC日益增长的兴趣导致了其出色的热隔离性能、处理各种废物的能力和其他重要特性。FC的核心是由混凝土混合物和预制备的泡沫制成,在硬化的复合材料内形成一个封闭的空隙系统。FC是细胞混凝土的品种之一,引起了全球建筑商的广泛关注。发泡水泥板具有良好的可加工性,属于轻质复合材料。FC可用于隔声、防火、爆炸粘度;然而,FC的低力学和物理特性却显著限制了其在混凝土结构中的应用范围。与所有其他混凝土一样,它的抗拉强度比抗压强度低一个数量级。此外,由于大量的吸入空气,硬化混合物在很大程度上容易收缩。与其他微观结构混凝土一样,FC的弯曲和抗拉强度为其抗压强度的15%至35%。已经发现,在混凝土系统中使用不同的纤维可以减少收缩裂缝,提高机械性能,特别是拉伸和弯曲纤维。最近至关重要的节能和环保的建筑技术正在推动绿色复合材料的发展。开发广泛的这些轻质复合材料的基础是纯水泥结合细砂和离散、均匀间隔的微或宏观空气单元。因此,FC提供了上述优势,降低了施工成本,并允许进行低重量的可持续设计。通常,在施工现场条件下生产的发泡水泥板显示出可怕的抗压强度,不能用作支撑结构的材料。为了将目标抗压强度至少提高到25MPa,工程师们采用了各种有益环保的现代方法。建议制作高强度、低水与粘合剂比(w/b)以及加入粉煤灰、硅粉和超细硅粉作为砂的替代品。为了提高FC的机械特性,通常尽量减少w/b的水结合比,以及使用精细分散的喷嘴原料来代替细骨料。
纤维增强改性发泡水泥
  将随机定向纤维加入发泡水泥板可以改善不同方向的荷载传递,而弹塑性复合材料会使抗拉强度增加。这种增强功能可以驱动利用承重结构制造发泡水泥板。本文提供了一种通过在水泥矩阵中加入不同性质和不同含量的纤维,来提高FC力学性能的策略。纤维增强混凝土具有微纤维和纳米纤维,即使在较薄的细胞壁中也能了微结构的加强。纤维的存在增加了FC的弯曲强度,并有效地降低了收缩荷载。考虑到玻璃纤维也能增加机械强度,这是FC稳定性的一个重要因素。通过将聚丙烯(PP)纤维加入原拌料,得到高强度发泡水泥板。许多目前使用的纤维已经被研究,包括PP、聚丙烯与玻璃的混合物、纤维素、kenaf、钢、棕榈油、椰子和其他纤维在之前列出的研究中,这些纤维的体积为0.2-1.5%的混凝土混合物;然而,在本文中,纤维含量范围的上限已扩展到5%。作为传统钢筋的替代方案,还研究了一种针对轻型发泡水泥板(LWFC)的复合策略
  在FRFC中使用合成纤维和天然纤维(玻璃纤维和碳纤维)具有优异的耐久性,可以降低干燥收缩、高弹性模量和提高机械强度[26]。同时,研究表明,纤维增强发泡水泥板的主要目标指标是密度;因此,几乎所有的研究都旨在研究纤维和发泡剂对密度的影响。除一些论文外,所开发的FRFC分别具有28天的抗拉强度和抗压强度,甚至不超过2.5MPa和50MPa。然而,纤维却很少存在用于增强FC的固化特性,而关注其对传统混凝土性能和沙土固结的影响。
  FC可用于应用于各种土木工程应用中的潜在建筑材料,如岩土工程应用、声学和隔热材料以及耐火材料。然而,由于被充分使用的结构混凝土材料,它在支撑拉伸载荷方面有弱点,而且在塑料状态下,它通常会在干燥收缩过程中和硬边缘状态下出现裂缝。因此,报告将纤维(例如合成、金属和天然纤维)作为增强作为添加到纤维增强FC(FRFC)基质中的有效材料,从而从延伸连接裂缝,减少收缩裂缝,增强载荷转移,并通过将特征脆性行为改变为弹塑性行为来提高硬化性能,特别是弯曲和拉伸特性。纤维矩阵界面和矩阵密度化可以根据纤维的韧性提供更大的纤维纤维承载能力。即使在重复加载循环的情况下,FRFC也会延长裂纹后的延性。然而,FRFC高效轻质建筑材料的生产对全球建筑工程具有重要兴趣

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