鋼-PVA混雜纖維增強(qiáng)工程水泥基復(fù)合材料彎曲性能研究

張品樂(lè),鄧 讓,胡 靜,吳 磊,陶 忠

(昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院,昆明 650500)

0 引 言

傳統(tǒng)混凝土材料抗拉強(qiáng)度低、韌性差的缺陷一方面限制了工程結(jié)構(gòu)在惡劣環(huán)境下的應(yīng)用,另一方面也制約了結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。工程水泥基復(fù)合材料(engineered cementitious composites, ECC)由Li等[1]在20世紀(jì)90年代研發(fā),很大程度上克服了混凝土的以上弱點(diǎn)。與普通混凝土在應(yīng)力條件下表現(xiàn)的脆性不同,ECC具有與金屬材料相似的應(yīng)變硬化現(xiàn)象,裂縫形態(tài)呈多重開(kāi)裂現(xiàn)象,且極限拉伸應(yīng)變?cè)?%以上,是普通混凝土的300～500倍[2-3]。

相較于其他種類的合成纖維,聚乙烯醇纖維(PVA)有較高的彈性模量和抗拉強(qiáng)度,因此PVA纖維增強(qiáng)工程水泥基復(fù)合材料得到了廣泛研究與應(yīng)用[4]。而隨著對(duì)ECC研究的深入和工程應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)單一纖維增強(qiáng)體系不能很好地適應(yīng)復(fù)雜的實(shí)際工程環(huán)境,兩種或多種纖維混摻制備的高延性水泥基復(fù)合材料具有顯著優(yōu)勢(shì),即在水泥基配比相同的情況下采用混雜纖維的力學(xué)性能明顯優(yōu)于單一纖維,這種現(xiàn)象被稱為纖維混雜效應(yīng)[5-6]。王振波等[7-9]通過(guò)試驗(yàn)研究不同纖維摻量下鋼-PVA纖維ECC破壞形態(tài)和力學(xué)性能,建立了基于纖維橋接應(yīng)力理論模型的混雜纖維復(fù)合材料應(yīng)力-裂紋寬度關(guān)系和抗彎力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型。曹明莉等[10-11]在鋼纖維與日產(chǎn)PVA纖維的基礎(chǔ)上引入微米級(jí)的碳酸鈣晶須,配制出能在不同尺度上發(fā)揮多水平阻裂作用的三元混雜纖維增強(qiáng)水泥基材料,加入碳酸鈣晶須后的水泥基材料在降低了生產(chǎn)成本的同時(shí)仍具有優(yōu)良的應(yīng)變硬化特征。

除了材料的力學(xué)性能外,ECC的材料成本對(duì)其在土木工程領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用也至關(guān)重要。日產(chǎn)PVA纖維的市場(chǎng)價(jià)格(約260元/kg)是國(guó)產(chǎn)PVA纖維(約45元/kg)的6倍,這極大限制了日產(chǎn)PVA-ECC在工程中的應(yīng)用[12]。潘鉆峰等[13]和喬治等[14]對(duì)日產(chǎn)PVA纖維和國(guó)產(chǎn)PVA纖維按固定比例混合,配制出成本較低的混雜PVA-ECC材料并研究了混雜PVA-ECC材料的力學(xué)性能,但由于試驗(yàn)組設(shè)置較少,未能進(jìn)一步研究纖維摻量對(duì)ECC材料工作性能的影響及經(jīng)濟(jì)性分析。所以本文基于前人的研究成果,制備了一種鋼纖維(SF)、日產(chǎn)PVA纖維(PVA-K)、國(guó)產(chǎn)PVA纖維(PVA-C)多元混雜纖維增強(qiáng)工程水泥基復(fù)合材料(multicomponent hybrid fiber engineered cementitious composites, MFECC),研究國(guó)產(chǎn)PVA纖維替代率對(duì)MFECC彎曲性能的影響,評(píng)價(jià)MFECC的彎曲韌性和性價(jià)比,并建立非線性回歸模型對(duì)MFECC的極限彎曲性能進(jìn)行分析。

1 實(shí) 驗(yàn)

試驗(yàn)中水泥基的組成材料包括:云南華新水泥廠的P·O 42.5硅酸鹽水泥,密度為3.1 g/cm3;粉煤灰采用貴州興義電廠生產(chǎn)的一級(jí)粉煤灰,表觀密度為2.5 g/cm3,燒失量為3.8%;砂為普通河砂,粒徑大小為0.15～0.21 mm,細(xì)度模數(shù)為2.9,密度為2.66 g/cm3;拌合水為實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水;外加劑為山東宏祥建筑外加劑廠生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑,摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.3%。SF由河北衡水毛勒金屬制品有限公司生產(chǎn),PVA-C由江蘇天怡工程纖維有限公司生產(chǎn);PVA-K是日本Kuraray公司生產(chǎn)的REC-15型PVA纖維。纖維的性能參數(shù)見(jiàn)表1。基體按照m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(砂)=1∶1.8∶0.6的比例混合,水膠比為0.2。本次試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了11組配合比,每組配合比制備三個(gè)薄板試件,各配合比中的纖維摻量見(jiàn)表2。

表1 纖維的性能參數(shù)

表2 纖維的配合比

為使水泥基中的PVA纖維充分分散,采用單臥軸混凝土攪拌機(jī)攪拌,將水泥、粉煤灰和河砂干拌2 min,隨后將水和減水劑倒入攪拌機(jī),攪拌3 min,然后依次均勻加入PVA-K、SF和PVA-C,每種纖維加入時(shí)間間隔為2 min,最后將拌合物攪拌3 min后獲得新拌混雜纖維水泥基材料,整體攪拌時(shí)間為12 min。拌合物裝入模具時(shí)模具置于振動(dòng)臺(tái)上邊振動(dòng)邊加入拌合物,振搗3 min,等待1 d后脫模并在溫度為(20±2) ℃水中養(yǎng)護(hù)28 d后取出試件進(jìn)行彎曲性能試驗(yàn)。

四點(diǎn)彎曲、單軸拉伸和立方體抗壓試驗(yàn)同步進(jìn)行。單軸拉伸試驗(yàn)狗骨形試件尺寸如圖1所示,立方體抗壓試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm,四點(diǎn)彎曲薄板試件制作參照《玻璃纖維增強(qiáng)水泥性能試驗(yàn)方法》(GB/T 15231—2008),尺寸為400 mm×100 mm×15 mm。單軸拉伸和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)在CSS-44100型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行加載,二者均采用位移控制方式加載,其中單軸拉伸試驗(yàn)加載速率為0.15 mm/min,通過(guò)布置在試件測(cè)試段前后的兩個(gè)引伸計(jì)采集數(shù)據(jù)并取平均值,四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)加載速率為0.30 mm/min,通過(guò)布置在試件下方的位移計(jì)(LVDT)采集試件的跨中撓度,如圖2所示。立方體抗壓試驗(yàn)在液壓式壓力機(jī)上進(jìn)行。

圖1 單軸拉伸試驗(yàn)試件

圖2 四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)示意圖

2 結(jié)果與討論

2.1 MFECC單軸力學(xué)性能

MFECC的單軸力學(xué)性能如表3所示。由表3可知,當(dāng)SF摻量增加時(shí),MFECC的抗壓強(qiáng)度呈先下降后上升的趨勢(shì),當(dāng)PVA-C替代率為25%、SF摻量為0.2%和0.4%(文中摻量均為體積分?jǐn)?shù))時(shí)試件的抗壓強(qiáng)度最低。當(dāng)PVA-C纖維替代率為75%和100%時(shí)抗壓強(qiáng)度最高。當(dāng)PVA-C替代率為75%和100%時(shí),PVA纖維與SF能夠產(chǎn)生較好的協(xié)同作用,MFECC的抗壓強(qiáng)度得到提升。當(dāng)PVA纖維總體積摻量為2.0%時(shí),PVA-C替代率為0%、75%或100%時(shí)的抗壓強(qiáng)度最高,而當(dāng)替代率為25%時(shí),抗壓強(qiáng)度反而下降。

表3 MFECC單軸力學(xué)性能

當(dāng)SF摻量為0.4%時(shí),MFECC的極限拉伸應(yīng)變最高為6.88%(S0.4-K2.0-C0),最低為1.90%(S0.4-K1.0-C1.0)。其中S0.4-K0-C2.0組的極限拉伸應(yīng)變?yōu)?.12%,極限抗拉強(qiáng)度也可達(dá)3.64 MPa。當(dāng)SF摻量為0.2%時(shí),MFECC的極限拉伸應(yīng)變最高為5.71%(S0.2-K2.0-C0)。其中S0.2-K0-C2.0組的極限拉伸應(yīng)變?yōu)?.40%,且極限抗拉強(qiáng)度為3.38 MPa。綜上所述,PVA-C與SF混雜時(shí),MFECC的極限拉伸應(yīng)變可達(dá)3%,在適當(dāng)?shù)墓こ虘?yīng)用條件下,可以選擇使用PVA-C代替PVA-K與SF混合,從而降低成本,促進(jìn)MFECC的應(yīng)用。

2.2 MFECC荷載-撓度曲線

圖3～5為各組配合比試件的荷載-撓度曲線,初裂點(diǎn)為薄板試件荷載-撓度曲線上非線性段的起點(diǎn)。表4為各組配合比試件的彎曲性能指標(biāo),包括初裂抗彎強(qiáng)度(初裂強(qiáng)度)和初裂抗彎強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的撓度值(初裂撓度)、極限抗彎強(qiáng)度(極限強(qiáng)度)和極限抗彎強(qiáng)度對(duì)應(yīng)撓度(極限撓度)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

圖3 SF摻量為0.2%時(shí)MFECC的荷載-撓度曲線

圖4 SF摻量為0.4%時(shí)MFECC的荷載-撓度曲線

圖5 不同SF摻量時(shí)MFECC的荷載-撓度曲線

表4 MFECC薄板的彎曲性能指標(biāo)

不同鋼纖維摻量下的MFECC試件荷載-撓度曲線均表現(xiàn)出顯著的應(yīng)變硬化特征,表明兩種PVA纖維在MFECC材料的彎曲應(yīng)變硬化行為中起控制作用。

當(dāng)PVA-C纖維替代率為0%時(shí),MFECC的彎曲性能最優(yōu),而S0.4-K0.5-C1.5和S0.2-K0.5-C1.5組的彎曲性能最低,這是因?yàn)橄噍^于PVA-C,PVA-K在表面進(jìn)行了涂油處理,降低了基體和PVA纖維之間在水化過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)粘接,有利于PVA纖維在試件開(kāi)裂過(guò)程中從基體內(nèi)拔出[15],但PVA-K在經(jīng)過(guò)涂油處理后不僅降低了其親水性,還增加了纖維的彈性模量,這導(dǎo)致在高替代率下PVA-K(摻量為0.5%)被容易結(jié)團(tuán)的PVA-C包裹,當(dāng)微裂縫產(chǎn)生時(shí),與2%摻量的PVA-C相比,有效纖維橋接應(yīng)力偏低[16],所以低摻量PVA-K的MFECC的彎曲性能下降較多。

當(dāng)摻入0.2%和0.4%SF后,MFECC的極限撓度較未摻SF的S0-K1.0-C1.0分別提升了74.6%和70.5%。這是由于在MFECC體系中,大剛度、高彈性模量的SF摻入后一方面能在攪拌過(guò)程中破壞膠凝材料的絮狀結(jié)構(gòu),對(duì)成團(tuán)的PVA纖維起到分散作用[8]。另一方面,PVA纖維還能解決鋼纖維在基體中的沉底問(wèn)題,使SF在MFECC中的分布更加均勻。SF和兩種PVA纖維間的正協(xié)同作用[17]能在裂紋間發(fā)揮良好的橋接作用,從而提高M(jìn)FECC材料的延性。

2.3 彎曲破壞的裂縫形態(tài)

圖6為各組試件發(fā)生彎曲破壞后純彎段的裂縫形態(tài)。可以看出,MFECC薄板試件在彎曲破壞中表現(xiàn)出了明顯的多縫開(kāi)裂特征,各組試件的彎曲裂縫形態(tài)與對(duì)應(yīng)的荷載-撓度曲線所表現(xiàn)出的規(guī)律是一致的,隨著PVA-K摻量的增加,試件的裂縫寬度和間距明顯減小,當(dāng)PVA-K摻量為2%時(shí),彎曲裂縫極為密集。當(dāng)PVA-C摻量為2%時(shí),在加載過(guò)程中僅有1～2條貫穿型裂縫伴隨較少的微裂縫產(chǎn)生,隨后貫穿裂縫迅速擴(kuò)展,試件承載力迅速下降。當(dāng)摻入PVA-K后,加載條件下薄板試件的純彎段先形成大量微裂縫,再隨著微裂縫的擴(kuò)展和局部相互貫通,最后形成貫穿型大裂縫,導(dǎo)致試件喪失承載力。就主裂縫的開(kāi)展情況來(lái)看,當(dāng)PVA-K摻量較多時(shí),貫穿的主裂縫為水平裂縫。當(dāng)PVA-C摻量較多時(shí),試件的主裂縫路徑發(fā)生了明顯的偏轉(zhuǎn)。這是由于當(dāng)PVA-C摻量較多時(shí),柔性的PVA-C纖維更容易結(jié)團(tuán),在試件內(nèi)部形成缺陷,從而影響主裂縫的發(fā)展路徑。

圖6 MFECC的彎曲破壞形態(tài)

2.4 基于彎曲韌性評(píng)價(jià)的性價(jià)比分析

2.4.1 彎曲韌性評(píng)價(jià)

材料的韌性指數(shù)是評(píng)價(jià)其韌性強(qiáng)弱的重要指標(biāo),材料的韌性表示材料在抵抗塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力。采用典型的ECC彎曲韌性計(jì)算方法計(jì)算韌性指數(shù)[18],即定義韌性指數(shù)為薄板試件彎曲破壞的斷裂能與初裂能的比值,能量的大小用荷載-撓度曲線所圍成的面積表示,根據(jù)荷載-撓度曲線上的初裂荷載和極限荷載所圍成的面積可求得初裂能和斷裂能。指定彎曲撓度下的彎曲韌性計(jì)算與上述方法相同,用T0表示初裂能,T5和T10表示薄板試件跨中撓度為5和10 mm時(shí)所吸收的能量,Tf表示斷裂能。用公式(1)計(jì)算MFECC試件的彎曲韌性指數(shù)ηf。

(1)

表5是不同纖維配合比下MFECC的彎曲韌性指標(biāo)值。由表5可知:

1)對(duì)比各試驗(yàn)組試件在不同撓度下的斷裂能,從T0到T5和T10的斷裂能均穩(wěn)定增長(zhǎng),表明MFECC試件具有穩(wěn)定的應(yīng)變硬化特征。當(dāng)SF摻量為0.2%和0.4%、PVA-K摻量為0%時(shí)試件的初裂能均高于PVA-K和PVA-C混摻時(shí)的初裂能,這是因?yàn)橛H水的PVA-C在纖維基體內(nèi)不易被拔出,在試件開(kāi)裂時(shí)需要吸收更多的能量。

2)對(duì)于ηf而言,MFECC薄板試件的彎曲韌性指標(biāo)與荷載-撓度中極限彎曲性能的變化情況不一致,S0.4-K2.0-C0組的斷裂能明顯高于S0.4-K1.5-C0.5組,然而兩組的彎曲韌性指數(shù)僅相差5.827 4。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)S0.4-K2.0-C0組試件在出現(xiàn)裂縫時(shí)的荷載-撓度曲線仍然處于線性增長(zhǎng)段,這是因?yàn)殡S著PVA-K摻量增多,試件韌性隨之增強(qiáng),在彎曲荷載作用下早期裂縫多為細(xì)密的裂縫(見(jiàn)圖4),試件每次開(kāi)裂所釋放的能量也較小,只有當(dāng)裂縫開(kāi)展后釋放的能量增加,曲線才表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變硬化特征,因此荷載-撓度曲線上的初裂撓度與初裂荷載是比實(shí)際值偏大的,最終導(dǎo)致試件的彎曲韌性指標(biāo)偏低。

3)當(dāng)SF摻量為0.2%時(shí),MFECC的彎曲韌性指數(shù)平均值為78.96,大于在SF摻量為0.4%時(shí)的彎曲韌性指數(shù)平均值58.95,說(shuō)明在鋼纖維體積摻量為0.2%和0.4%的兩個(gè)系列中,前者的整體彎曲韌性更好。

2.4.2 性價(jià)比分析

價(jià)值工程(value engineering, VE)是以產(chǎn)品或者作業(yè)的功能分析為核心,以提高產(chǎn)品或作業(yè)的價(jià)值為目的,力求以最低壽命周期成本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或者作業(yè)必要功能的一項(xiàng)有組織的創(chuàng)造性活動(dòng)[19]。材料成本和材料的功能(性能)是建筑材料在應(yīng)用過(guò)程中的決定性因素,因此本文將VE應(yīng)用于建筑材料的生產(chǎn)階段,基于彎曲性能對(duì)MFECC材料進(jìn)行性價(jià)比分析。根據(jù)價(jià)值工程的基本原理,價(jià)值、性能和成本的關(guān)系如式(2)所示[19]。

(2)

式中:V為MFECC材料的價(jià)值系數(shù),價(jià)值系數(shù)越高,性價(jià)比越高;F為MFECC材料的性能;C為材料的生產(chǎn)成本。MFECC薄板四點(diǎn)彎曲的荷載-撓度曲線中對(duì)初裂強(qiáng)度和初裂撓度的選取主觀性較強(qiáng),所以初裂點(diǎn)的選取存在較大誤差,由式(1)可知,初裂點(diǎn)的選取誤差對(duì)彎曲韌性指數(shù)有較大影響,因此對(duì)于公式(2)中的F在本文中用斷裂能Tf表示。對(duì)于材料的生產(chǎn)成本C,由于基體配合比相同,對(duì)MFECC價(jià)值的影響因素僅為不同纖維的摻量,纖維的成本采用價(jià)格比CPVA-K∶CPVA-C∶CSF=260∶45∶7.8表示,并根據(jù)不同配合比下的纖維摻量進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。由于試件的斷裂能較小,為直觀地表現(xiàn)MFECC材料的價(jià)值系數(shù)變化趨勢(shì),對(duì)計(jì)算結(jié)果的價(jià)值系數(shù)進(jìn)行放大處理。

圖7表示不同纖維配合比下MFECC的價(jià)值系數(shù),PVA-C全部替代PVA-K時(shí)的價(jià)值系數(shù)在同SF摻量系列中最高,這說(shuō)明PVA-C在MFECC體系內(nèi)的力學(xué)性能遠(yuǎn)不如PVA-K,但其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于PVA-K。而隨著PVA-C對(duì)PVA-K的替代率降低(PVA-C摻量由1.5%降低到0%),MFECC的價(jià)值系數(shù)整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì),尤其在SF的摻量為0.2%時(shí),價(jià)值系數(shù)分別增長(zhǎng)了60.05%、31.59%和173.53%。故PVA-C替代PVA-K配制的MFECC材料仍然具有一定的性價(jià)比。

圖7 不同纖維配合比下MFECC的價(jià)值系數(shù)

綜上所述,若僅考慮MFECC材料在彎曲荷載作用下的力學(xué)性能,使用PVA-C替代PVA-K具有良好的經(jīng)濟(jì)性,當(dāng)PVA-C完全替代PVA-K時(shí)具有最佳性價(jià)比,S0.2-K0-C2.0組的性價(jià)比最高。需要說(shuō)明的是,建筑材料的成本與力學(xué)性能之間的關(guān)系不是線性的,存在明顯的邊際效用遞減規(guī)律,即當(dāng)力學(xué)性能超出一定的提升范圍后,材料成本將迅速增加,因此MFECC的性價(jià)比分析需要考慮工程應(yīng)用中的力學(xué)性能需求。

2.5 極限彎曲性能的回歸分析

2.5.1 建立預(yù)測(cè)模型

由于MFECC薄板四點(diǎn)彎曲的初裂點(diǎn)選取存在較大誤差,本節(jié)中僅對(duì)試件的極限彎曲強(qiáng)度與極限撓度進(jìn)行回歸分析。所采用的分析方法為非線性回歸分析法,此方法是通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言對(duì)所建立的預(yù)模型進(jìn)行多次數(shù)據(jù)迭代,迭代的步驟和數(shù)量取決于試驗(yàn)中自變量的數(shù)量。本試驗(yàn)中所涉及到的自變量為PVA-K摻量、PVA-C摻量和SF摻量,由于PVA-C和PVA-K的總體積摻量為2%,所以本節(jié)中選取的自變量為PVA-K摻量和SF摻量。在許開(kāi)成等[20]的研究基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)多次對(duì)比,確定以下預(yù)測(cè)模型。

對(duì)于極限抗彎強(qiáng)度,建立的預(yù)測(cè)模型如式(3)所示。

模型1:

y=a1+b1α5+c1β5+d1α4+e1β4+f1αβ

(3)

對(duì)于極限撓度,建立的預(yù)測(cè)模型如式(4)所示。

模型2:

z=a2+b2α2+c2β2+d2α+e2β+f2αβ

(4)

式中:y為MFECC極限抗彎強(qiáng)度預(yù)測(cè)值;z為MFECC極限撓度預(yù)測(cè)值;α為SF摻量;β為PVA-K纖維摻量;ai,bi,ci,di,ei,fi(i=1,2,分別代表模型1、模型2)為預(yù)測(cè)模型參數(shù),均為常數(shù)值。

2.5.2 預(yù)測(cè)模型結(jié)果

經(jīng)過(guò)SPSS軟件對(duì)模型1進(jìn)行非線性回歸分析后,其數(shù)學(xué)表達(dá)式如式(5)所示。

y=956.191α5+0.459β5-362.455α4-0.578β4-2.413αβ+7.069R2=0.903 00

(5)

圖8為模型1的殘差圖。由圖8可知,數(shù)據(jù)點(diǎn)均勻地隨機(jī)分布在0附近,且預(yù)測(cè)值的相對(duì)誤差最大值為12.04%,在可接受的誤差范圍(15%)內(nèi)[20]。圖9為模型1的試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值的對(duì)比圖。極限抗彎強(qiáng)度的試驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值的數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合曲線斜率為0.934 168,接近1,且R2為0.905 46,表明模型1的預(yù)測(cè)值能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)值。

圖8 模型1的殘差圖

圖9 模型1的試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值對(duì)比

模型2回歸后的數(shù)學(xué)表達(dá)式如式(6)所示。

y=-31.752α2+7.056β2+12.521α-10.219β+3.39αβ+10.054R2=0.824 00

(6)

圖10為模型2的殘差圖,其殘差分布與模型1相似,仍隨機(jī)分布在0的附近,但分布較模型1分散。可見(jiàn)模型2雖然能用于MFECC的極限撓度的預(yù)測(cè),但精度有所下降。圖11為模型2的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值對(duì)比圖。預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值對(duì)比數(shù)據(jù)分布在斜率為0.916 222的直線附近,擬合出的直線R2為0.949 27,因此模型2也具有較高的預(yù)測(cè)精度。

圖10 模型2的殘差圖

圖11 模型2的試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值對(duì)比

綜上所述,基于SPSS軟件建立的MFECC材料極限彎曲性能預(yù)測(cè)模型對(duì)彎曲試驗(yàn)結(jié)果具有良好的擬合度。

3 結(jié) 論

1)在MFECC體系中日產(chǎn)PVA纖維對(duì)彎曲性能起控制作用,鋼纖維對(duì)MFECC材料彎曲性能的增強(qiáng)作用明顯。

2)MFECC材料表現(xiàn)出顯著的應(yīng)變硬化力學(xué)行為,薄板試件多縫開(kāi)裂現(xiàn)象隨著國(guó)產(chǎn)PVA纖維替代率的降低而增強(qiáng),當(dāng)國(guó)產(chǎn)PVA纖維的替代率為0%時(shí),MFECC試件呈多縫開(kāi)裂現(xiàn)象,具有極高的延性和彎曲強(qiáng)度。

3)MFECC材料中使用國(guó)產(chǎn)PVA纖維部分替代日產(chǎn)PVA纖維具有良好的性價(jià)比,在一定的材料性能范圍內(nèi),當(dāng)鋼纖維、日產(chǎn)PVA和國(guó)產(chǎn)PVA纖維體積摻量分別為0.2%、0%和2.0%時(shí),MFECC的性價(jià)比最高。

4)建立的MFECC極限彎曲性能非線性回歸模型有較高的擬合精度。