碳纤维混杂纤维混凝土抗冲击性能研究

对比美国混凝土学会的混凝土落锤冲击试验装置,自行设计了混凝土落锤弯曲冲击试验装置,进行了不同几何尺寸及弹性模量的碳纤维、钢纤维和聚丙烯纤维混凝土的抗冲击力学性能试验研究。分析比较了不同纤维几何尺寸和弹性模量、种类和掺量对混杂纤维混凝土抗冲击性能的影响和增强机理。本文通过定义混杂效应系数,可定量评价混凝土抗冲击力学性能的正混杂效应。研究表明纤维可以明显提高混凝土的抗冲击强度,其中碳纤维混杂纤维混凝土的提高幅度更为显著。     

聚丙烯-钢纤维增强高强混凝土高温性能

通过对聚丙烯-钢纤维增强高强混凝土(混杂纤维/高强混凝土)试块的高温试验, 研究不同目标温度后混凝土表观特征、高温爆裂、质量损失及力学性能。结果表明: 高强混凝土在600 ℃时发生爆裂, 混杂纤维/高强混凝土直至800 ℃未出现爆裂, 混杂纤维有效抑制了高强混凝土的高温爆裂。混杂纤维/高强混凝土的质量损失随所受温度的升高而增大, 其抗压强度、抗折强度随温度的升高而降低, 并且400 ℃以后显著降低。相同温度下, 混杂纤维的加入提高了高强混凝土高温后强度。通过对试验结果的统计分析, 分别建立了混杂纤维混凝土质量损失、抗压强度和抗折强度随温度变化的关系式。     

纤维混杂效应对混凝土复合材料的力学及耐久性能的影响

以研究混杂纤维增强混凝土复合材料的力学性能及耐久性能为出发点,利用碳纤维(CF)、钢纤维(UR)和玻璃纤维(SGF)3种纤维按照不同比例掺入混凝土中,制作了对比试件CF-1和混杂纤维混凝土试件CF-2、CF-3及CF-4.通过弯拉强度试验和弯曲韧性试验,分析了混杂纤维混凝土试件的抗折性能和抗弯性能;通过抗冻试验和抗渗试...     

三维编织超高分子量聚乙烯纤维/碳纤维/环氧树脂混杂复合材料力学行为及混杂效应

采用复合处理工艺对三维混杂超高分子量聚乙烯纤维/碳纤维编织体进行表面处理, 通过RTM工艺制备了环氧树脂基混杂复合材料（UHMWPE/CF/ER）, 并研究了其力学性能及混杂效应。结果表明, 在纤维总体积分数一定的情况下, 随着超高分子量聚乙烯纤维/碳纤维混杂比的减小, 复合材料的弯曲强度、 弯曲模量及压缩强度增大, 而其纵向剪切强度及冲击韧性降低。三维编织混杂复合材料的断裂机制由混杂纤维的混杂比及其性质决定, 通过调节混杂比可实现对复合材料力学性能的有效调控。      

混杂纤维复合材料的静态力学性能(Ⅰ)

本文对混杂纤维复合材料领域的研究工作进行了评述,着重介绍了连续纤维混杂复合材料的基本静态力学性能:拉伸和压缩性能及其评估模式.     

玻璃/苎麻纤维混杂复合材料力学性能研究

混杂纤维增强复合材料由于可以综合利用各种纤维的优点,极大的提高了复合材料的性能,拓展了复合材料的适用范围。本文采用玻璃纤维和苎麻纤维混杂酚醛树脂制备复合材料,研究了复合材料混杂比和铺层顺序对混杂纤维复合材料力学性能的影响。从结果可以看出,玻璃纤维和苎麻纤维的不同比例对混杂复合材料的力学性能有着显著的影响,而采用玻璃纤维作为芯层的时候可以获得较好的拉伸性能,采用苎麻纤维作为芯层的时候可以获得较好的弯曲和剪切性能。     

混杂纤维网络失效机制

纤维网络材料是一类广泛存在且具有重要应用前景的多功能轻质材料。目前研究主要集中于单一纤维网络材料,但实际应用中大部分纤维网络都是由不同性质纤维构成的混杂纤维网络,其性能和功能的设计空间更大,但失效机制也更复杂。为了进一步提升纤维网络材料的力学性能,深入研究混杂纤维网络的失效过程及失效机制非常重要。为此,本文建立了综合考虑纤维和纤维间连接力学性能的混杂纤维网络模型,系统地研究了混杂纤维网络的失效过程,并讨论分析了纤维混杂比例、纤维间连接强度及纤维总体积分数等因素的影响。结果表明,对于典型混杂纤维网络而言,随着纤维组分的变化,网络的失效存在连接损伤主导、连接与纤维损伤共同主导及纤维损伤主导三类不同的失效模式。其中,由连接和纤维损伤共同主导的失效,损伤分散于整个网络,连接和纤维会表现出协同作用,因此网络具有更好的韧性和强度。由此可见,混杂纤维网络力学性能的设计空间远大于单一纤维网络,具有更广阔的应用前景。     

混杂纤维增强混凝土材料的力学性能和耐久性能研究

采用聚丙烯纤维和碳纤维掺杂的方法制备了单纤维和混杂纤维增强混凝土材料.利用电子万能试验机对单纤维和混杂纤维增强混凝土材料样品进行了抗弯强度和劈裂抗拉强度试验;采用扫描电子显微镜(SEM)对样品的拉伸断口形貌进行了观察;采用NEL扩散试验测试了样品的氯离子扩散系数.结果表明,混杂纤维增强混凝土材料HFRC-B的抗弯性能、...     

混杂纤维对大掺量矿物掺合料混凝土干燥收缩的影响

通过测定混凝土的长期干燥收缩值,研究了单掺聚丙烯(polypropylene,PP)纤维、聚酯纤维和钢纤维及其混杂技巧对大掺量矿物掺合料混凝土干燥收缩的影响.结果表明,大掺量矿物掺合料混凝土的干燥收缩比较大,纤维及混杂技巧有利于降低其干燥收缩,纤维的弹性模量越高,其抑制干燥收缩的效果越好;(0.05%PP纤维 0.05%聚酯纤维)的有机纤维混杂效果优于(0.1%PP纤维 0.7%钢纤维)和(0.1%聚酯纤维 0.7%钢纤维)的有机与无机纤维混杂;混杂纤维对混凝土干燥收缩的抑制效果与纤维之间的搭配有关.综合分析表明,(PP纤维 聚酯纤维)的二元混杂技术具有良好的工程应用价值.     

钢纤维对玄武岩纤维编织网增强混凝土板双向弯曲性能的影响

为了研究钢纤维对玄武岩纤维网格布增强混凝土方板双向受弯性能的影响,借鉴欧洲EFNARC标准,利用四边简支方板试验,分别对素混凝土方板、玄武岩纤维网格布增强混凝土方板、钢纤维增强混凝土方板及钢纤维与玄武岩纤维网格布混杂增强混凝土方板的弯曲性能进行研究,同时与传统钢筋网混凝土方板的弯曲性能进行对比,分析了网格布对混凝土方板的双向增强效果,探讨了钢纤维与玄武岩纤维网格布混杂使用代替传统钢筋网的可行性。结果表明:玄武岩纤维网格布可以改善方板的内力重分布,显著提高其承载力,但是破坏时脆性特征明显;钢纤维与玄武岩纤维网格布混杂使用表现出显著的正混杂效应,方板的韧性明显提高;在正常使用极限状态下,30 kg/m3的钢纤维与玄武岩纤维网格布混杂方板的弯曲性能高于传统钢筋网混凝土方板,说明钢纤维与玄武岩纤维编织网混杂使用可以代替传统钢筋网。      

混杂工艺对椰壳-大麻/聚丙烯复合材料力学性能的影响

采用正交分析法,讨论混杂工艺和复合工艺对椰壳-大麻/聚丙烯（PP）复合材料力学性能的影响。结果表明,混杂处理后的椰壳-大麻/PP复合材料的力学性能均比相同复合工艺条件下的大麻/PP复合材料有较大程度的改善。椰壳纤维与大麻纤维质量比对混杂椰壳-大麻/PP复合材料力学性能影响最大,且混杂椰壳-大麻/PP复合材料的力学性能随椰壳纤维含量的增加而线性增大;混杂针刺毡中PP纤维质量分数对混杂椰壳-大麻/PP复合材料的抗弯强度影响较大,最初混杂椰壳-大麻/PP复合材料的抗弯强度随PP纤维质量分数的增加而减小,随后又随PP纤维质量分数的增加有一定程度的增大,而混杂椰壳-大麻/PP复合材料的抗拉强度则随PP纤维质量分数的增大而线性减小;混杂椰壳-大麻/PP复合材料的力学性能随复合层压温度的升高呈下降趋势。      

混杂比对碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料力学性能的影响

利用层内混杂的方式制备碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物,通过对材料进行拉伸、三点弯曲等实验研究该织物增强复合材料的力学性能及混杂比对其力学性能的影响。结果表明,按照一定的混杂比加入芳纶纤维后复合材料的拉伸性能提高,表现出积极的混杂效应。由于延伸性好的芳纶纤维的加入,使复合材料的拉伸断裂伸长率明显提高,材料破坏模式出现了完全脆性断裂模式(C12材料破坏形式)和“扫帚”形纤维断裂模式(C8A4,C6A6材料破坏形式)。此外,按照一定的混杂比加入芳纶纤维也有效改善了碳纤维增强复合材料的破坏韧性,碳/芳纶纤维混杂MBWK织物增强复合材料的弯曲强度和弯曲模量随混杂比的提高而呈下降趋势,当复合材料中芳纶含量从42%(体积分数,下同)(C6A6)到59.2%(C4A8)的变化过程中,弯曲强度和弯曲模量的降低率较高。0°试样在混杂比为59.2%(C4A8)时,弯曲挠度最大,达到7.49 mm,远高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料。所有90°混杂复合材料试样的弯曲挠度均高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料,表现出积极的混杂效应。     

Special manufacturing and characteristics of basalt fiber reinforced hybrid polypropylene composites: Mechanical properties and acoustic emission study

Basalt fiber reinforced, polypropylene matrix hybrid composites were manufactured in the process of carding, needle-punching and pressing. Hemp, glass and carbon fibers were applied besides basalt fiber in these composites. In order to achieve a sufficient interfacial adhesion, the fibers were treated with the reaction mixture of maleic acid anhydride and sunflower oil. The hybrid effect in these composites was examined as a function of fiber content and fiber combination. The strength properties of hybrid composites improved owing to surface treatment and this was proven by mechanical tests and microscopic analysis, as well. Acoustic emission methods revealed that there is a correlation between the physical parameters of sound waves that occurred during failure and the mechanical properties.     

Study on the mechanical properties and thermal properties of jute and banana fiber reinforced epoxy hybrid composites

The aim of the present study is to investigate and compare the mechanical and thermal properties of raw jute and banana fiber reinforced epoxy hybrid composites. To improve the mechanical properties, jute fiber was hybridized with banana fiber. The jute and banana fibers were prepared with various weight ratios (100/0, 75/25, 50/50, 25/75 and 0/100) and then incorporated into the epoxy matrix by moulding technique to form composites. The tensile, flexural, impact, thermal and water absorption tests were carried out using hybrid composite samples. This study shows that addition of banana fiber in jute/epoxy composites of up to 50% by weight results in increasing the mechanical and thermal properties and decreasing the moisture absorption property. Morphological analysis was carried out to observe fracture behavior and fiber pull-out of the samples using scanning electron microscope.     

高分子乳液/蒙脱土杂化物对废纸纤维的增强作用

通过乳液聚合制备了高分子乳液/蒙脱土杂化物,采用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)等表征了杂化物的结构。研究了高分子乳液/蒙脱土杂化物对废纤维物理性能和防水性能的影响。结果表明,高分子乳液/蒙脱土杂化物中蒙脱土的分散主要以插层型、剥离型和聚集体的形式存在。当高分子乳液/蒙脱土杂化物中蒙脱土含量为质量分数3%时,它对废纸纤维物理性能的增强效果最好,并能大大提高废纸纤维的防水性能。     

单向连续碳纤维-玻璃纤维层间混杂增强环氧树脂基复合材料的力学性能

为了研究连续单向纤维的层间混杂方式对复合材料力学性能及破坏方式的影响,采用碳纤维-玻璃纤维体积比为1∶1,以拉-挤成型法制备了具有不同层间混杂结构的连续单向纤维增强环氧树脂基复合材料,并研究了不同层间混杂结构的连续单向碳纤维-玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的力学性能及破坏形式。结果表明：具有层间混杂结构的复合材料抗拉强度处于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料之间,复合材料的拉伸断裂方式为劈裂;具有层间混杂结构的复合材料的层间剪切强度均优于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料,复合材料的剪切断裂方式为层间断裂。     

聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维混杂复合材料 Ⅱ: 混杂复合材料的静态及动态力学性能

对具有良好液晶聚合物微纤结构的聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维 (PP/TLCP/GF) 混杂复合材料,使用静态拉伸和动态力学分析 (DMA) 的方法研究了材料的力学性能。拉伸实验结果表明,混杂复合材料的拉伸强度和模量随着PP和TLCP挤出后的牵伸速率增大而上升,并且含有增容剂PP-g-MAH的体系,力学性能更优异。DMA测试结果表明,混杂复合材料的动态模量E'随着体系中玻纤的含量增加而增大;当体系中加入增容剂后,复合材料的刚性得到进一步提高。但无论是否使用了增容剂PP-g-MAH,当体系中玻纤含量高于20%后,模量随玻纤含量增大的趋势变缓。当体系中增强相的含量增加,以及加入增容剂使增强相与基体的界面粘结得到改善后,PP基体的损耗因子 (tanδ) 峰值都有一定的减小。      

Properties enhancement using oil palm shell nanoparticles of fibers reinforced polyester hybrid composites

Oil palm shell (OPS) nanoparticles were utilized as filler in fibers reinforced polyester hybrid composites. The OPS nanoparticles were successfully produced from the raw OPS using high-energy ball milling process. Fundamental properties including morphology, crystalline size, and particle size of the OPS nanoparticles were determined. Tri-layer natural fiber reinforcement (kenaf–coconut–kenaf fiber mat) polyester hybrid composites were prepared by hand lay-up techniques. The influences of the OPS nanoparticles loading in the natural fibers reinforced polyester hybrid composites were determined by analyzing physical, mechanical, morphological, and thermal properties of the composites. Results showed that the incorporation of the OPS nanoparticles into the hybrid composites enhanced the composite properties. Further, the natural fibers reinforced polyester hybrid composite had the highest physical, mechanical, morphological, and thermal characteristics at 3 wt.% OPS nanoparticles loading.