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水泥与稻草纤维影响下的性能拼图

更新时间: 2024-12-11 17:08:30  查看次数: 36    
3D 打印粘土试件有个很显著的特点,就是它的强度在不同方向上是不一样的哦。在 z 方向,也就是垂直于试件层间界面的方向,它的力学性能要比 y 方向,也就是平行于试件层间界面的方向要好。要是 3D 打印粘土试件里加了水泥,随着时间推移,也就是龄期增长,还有水泥掺量增多,这个试件的各向异性指数就会变大。要是往里面加稻草纤维呢,3D 打印粘土试件强度在不同方向上的差异就会变小一些,而且还有个最合适的值,当稻草纤维掺量是 3%的时候,各向异性是最低的。
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3D打印粘土试件做单轴抗压试验的时候,把应力和应变的数据都收集起来,然后画出应力 - 应变曲线,这样就搞清楚了 3D 打印粘土试件在被破坏过程中应力和应变是怎么变化的规律。发现大部分 3D 打印粘土试件的应力 - 应变关系曲线都是应变软化型的,和普通的水泥土差不多,都可以把这个应力应变关系曲线分成四个部分哦。第一个是压密阶段,就像是把试件里的小缝隙压紧实;第二个是弹性变形阶段,这时候试件就像个小弹簧一样,受力会变形,不受力又能恢复原来的样子;第三个是塑性屈服阶段,这时候试件开始有点“不听话”了,变形不再那么容易恢复;第四个是软化阶段,这时候试件的强度就慢慢变弱了。还详细地说了在这四个阶段里 3D 打印粘土试件是怎么变形的,应力又是怎么变化的。
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单轴受压的情况下,和加了水泥粉末的 3D 打印粘土试件比起来,加了稻草纤维的试件,它的应力 - 应变曲线在达到最高的峰值应力之后,下降的速度要慢很多哦。这种试件的塑性屈服阶段特别明显,到最后发生塑性破坏的可能性很大。而加了水泥的 3D 打印粘土试件呢,它的曲线上升那一段很陡,达到应力峰值点之后,曲线下降段也很陡,应力一下子就衰减好多,软化阶段很短甚至都没有了,最后很容易发生脆性破坏。加了水泥粉末的 3D 打印粘土试件,它的破坏应变在 1.4%到 3.3%之间,和普通水泥土 1%到 2%的破坏应变相比,差不多提高了 1.5 倍呢。所以啊,试验结果显示 3D 打印粘土试件的材料韧性比普通水泥土要好。还有哦,0.5 和破坏应变都会随着水泥掺量、试件的年龄(也就是龄期)、抗压强度的增加而变小,这就说明 3D 打印粘土试件里的水泥石结构会让它从韧性材料慢慢变成脆性材料,它强度增加了,但是韧性却变差了。
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3D打印粘土试件的平均变形模量,会随着抗压强度变高而直线上升,这两者关系很紧密。对于加了稻草纤维的 3D 打印粘土试件来说,它的破坏应变在 3.1%到 5.5%之间,比普通水泥土的破坏应变高了 3 倍还多,所以 3D 打印粘土试件的韧性比普通水泥土材料好得多。破坏应变随着稻草纤维增加是先变大后变小的。这是因为加了稻草纤维就好像给受压的 3D 打印粘土试件加了个侧向的压力,能很好地阻止它横向变形,也不让纵向裂缝随便出现和变大,这样塑性变形能力就大大提高了。3D 打印粘土试件平均变形模量和抗压强度的关系搞清楚了,在实际工程里就可以参考这个来做事。