
3D 打印用 PP 纤维增强的混凝土,它的抗压强度有很明显的改善。当用纤维掺量是 0.3%、长度大概 6 毫米的 PP 纤维来增强的时候,抗压强度提升效果很显著,抗压强度在不同方向上的差异还降低了;不过材料的抗折强度改善效果不太好,随着纤维掺量和长度增加,抗折强度反而下降了,但是抗折强度在不同方向上的差异变小了;层与层之间的结合强度在早期明显下降,但是到了后期却有明显提升。对于受压状态下的混凝土,可以用 PP 纤维来增强性能,但是对于在受剪状态下使用的混凝土,就不建议用 PP 纤维来增强性能了。用 PVA 纤维来增强 3D 打印混凝土的力学性能时,材料的抗压强度、抗折强度和层间结合强度跟没有加纤维的对照组比起来都明显降低了。因为选的纤维直径比较小(30 正负 10 微米),对材料的流变性能影响很大。这个研究在保证试件能打印得最好的前提下,提高了材料的挤出速度,这样就使得 PVA 组试件的孔隙率变大了。

PVA 纤维弹性模量高、直径小的特点限制了它对裂缝的阻挡作用。这两个方面就是导致 PVA 纤维增强效果不好的主要原因。所以,应该用直径大于 100 微米的合成纤维来增强 3D 打印混凝土的力学性能,这样既能保证对材料打印性能的影响最小,又能增强材料的力学性能,还能降低材料力学性能在不同方向上的差异。用剑麻纤维来增强 3D 打印混凝土的力学性能时,材料的抗压强度、层间结合强度增强效果不好,力学性能在不同方向上的差异还变大了,但是剑麻纤维对材料抗折强度的提升效果很明显。剑麻纤维直径大、弹性模量高,在 3D 打印混凝土里很可能会沿着 X 方向定向排列,而且因为剑麻纤维自身有吸水性,导致在变硬的 3D 打印混凝土里,剑麻纤维自身和它周围形成了强度比较薄弱的区域,所以 3D 打印用剑麻纤维增强的混凝土 X 方向抗压强度会随着纤维掺量和长度增加而下降,双向抗折强度在剑麻纤维掺量是 0.3%、长度是 6 毫米的时候达到最高值。总的来说,对于在受剪条件下使用的 3D 打印混凝土,可以用剑麻纤维来增强抗折强度,这样不但能增强力学性能,还能增强材料的打印性能。