定量分布PVA纤维增强水泥基复合材料连续梁抗弯性能数值模拟

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作者 王晓伟 栾魁亮 +3 位作者 陈娇 詹兆钰 慕儒 许航铭 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第3期87-91,共5页

纤维增强是有效改善水泥基复合材料抗拉性能的方法之一,掺加聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol Fiber,PVA)纤维可以提高水泥基复合材料的抗裂性能和韧性,根据构件拉应力大小配制PVA纤维体积掺量,即定量分布PVA纤维,能够充分发挥纤维的增强作... 纤维增强是有效改善水泥基复合材料抗拉性能的方法之一,掺加聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol Fiber,PVA)纤维可以提高水泥基复合材料的抗裂性能和韧性,根据构件拉应力大小配制PVA纤维体积掺量,即定量分布PVA纤维,能够充分发挥纤维的增强作用。为研究PVA纤维定量分布的增强机理,开展了定量分布PVA纤维增强水泥基复合材料(Adaptively Distributed Polyvinyl Alcohol Fiber Reinforced Cement-based Composites,AD-PFRC)连续梁的抗弯性能数值模拟研究,对比分析了不同PVA纤维分布方式连续梁的应力云图及梁底部拉应力较大区域的合力。数值模拟结果表明:平均PVA纤维体积掺量为1.3%时,AD-PFRC的拉应力值相比PFRC明显提高,且达到极限荷载时,AD-PFRC梁跨中截面底部拉应力较大区域的合力相比PFRC提高了12%,AD-PFRC的PVA纤维增强作用明显提高。 展开更多

关键词 定量分布pva纤维增强水泥基复合材料 增强机理 数值模拟

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数字化分布钢纤维增强水泥基复合材料方凳数值模拟研究

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作者 慕儒 范春豪 +5 位作者 王晓伟 陈向上 卿龙邦 梅少林 曹诚祥 刘海洋 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第8期2827-2834,共8页

掺入钢纤维可以改善水泥基复合材料的抗拉性能及韧性,通过主拉应力分布设计钢纤维方向及掺量,实现钢纤维数字化分布,能充分发挥钢纤维在基体中的增强作用。本文以方凳为研究对象,通过数值模拟建立了拉应力大小、方向和钢纤维分布的关系... 掺入钢纤维可以改善水泥基复合材料的抗拉性能及韧性,通过主拉应力分布设计钢纤维方向及掺量,实现钢纤维数字化分布,能充分发挥钢纤维在基体中的增强作用。本文以方凳为研究对象,通过数值模拟建立了拉应力大小、方向和钢纤维分布的关系,确定了方凳中钢纤维的数字化分布,并进行了方凳控制截面受力性能分析。在方凳面板跨中截面处,数字化分布钢纤维分布数量分别比定向、随机分布钢纤维提高了187%、514%,钢纤维合力分别提高了276%、888%;在侧板上端正截面处,数字化分布钢纤维分布数量分别比定向、随机分布钢纤维提高了113%、355%,钢纤维合力分别提高了218%、775%。结果表明,与定向、随机分布钢纤维相比,数字化分布钢纤维增强作用明显提高,方凳面板跨中截面及侧板上端正截面处的钢纤维数量更多,钢纤维合力更高。 展开更多

关键词 数字化分布钢纤维 水泥基复合材料 数值模拟 纤维应力 增强机理

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PVA纤维对超高韧性纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响 被引量：37

3

作者 王海超 张玲玲 +2 位作者 高淑玲 顾士文 陈庆 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期4-7,14,共5页

通过对超高韧性纤维增强水泥基复合材料制作的立方体试件、棱柱体试件,进行了抗压、抗折和I型断裂试验,研究了不同配合比下各组试块的抗压强度等力学指标与纤维掺量及基体材料强度的关系,研究了荷载与变形的关系、及不同切口高度试件的... 通过对超高韧性纤维增强水泥基复合材料制作的立方体试件、棱柱体试件,进行了抗压、抗折和I型断裂试验,研究了不同配合比下各组试块的抗压强度等力学指标与纤维掺量及基体材料强度的关系,研究了荷载与变形的关系、及不同切口高度试件的抗裂性能等。试验结果表明:合理的配合比及最佳PVA掺量能提高纤维增强水泥基复合材料的抗压强度、抗折强度以及抗裂韧度;研究了国产PVA纤维与进口PVA纤维的合理掺量,在相同力学指标的前提下,利用国内PVA纤维造价低的优势,可实现部分代替超高性能水泥基复合材料中的进口PVA纤维,从而达到这种复合材料国产化、本地化的目的。 展开更多

关键词 超高韧性纤维增强水泥基复合材料 pva纤维 配合比 抗压强度 抗弯强度 断裂能

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PVA纤维增强水泥基复合材料:性能与设计 被引量：18

4

作者 李艳 梁兴文 刘泽军 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期54-57,共4页

PVA纤维成为制备高延性纤维增强水泥基复合材料的首选而被广泛应用。综述了PVA纤维以及PVA纤维增强水泥基复合材料的基本性能,指出PVA-ECC性能设计应借助微观力学模型,从纤维的几何特性、纤维基体界面特性以及基体自身特性三方面进行研... PVA纤维成为制备高延性纤维增强水泥基复合材料的首选而被广泛应用。综述了PVA纤维以及PVA纤维增强水泥基复合材料的基本性能,指出PVA-ECC性能设计应借助微观力学模型,从纤维的几何特性、纤维基体界面特性以及基体自身特性三方面进行研究分析,在此基础上,提出需要进一步研究的问题。 展开更多

关键词 pva 纤维增强水泥基复合材料 延性 界面

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利用水平外力总功研究PVA纤维增强水泥基复合材料韧性 被引量：10

5

作者 高淑玲 徐世烺 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期324-329,共6页

为了研究对比PVA纤维、玻璃纤维、钢纤维水泥基复合材料和高强(钢纤维)混凝土的韧性,采用楔入劈拉法利用荷载与裂缝张口位移曲线(P-WCMOD)下包围的面积值并考虑夹具影响后水平外力做的总功作为评价指标进行对比.实验结果表明:水泥基体... 为了研究对比PVA纤维、玻璃纤维、钢纤维水泥基复合材料和高强(钢纤维)混凝土的韧性,采用楔入劈拉法利用荷载与裂缝张口位移曲线(P-WCMOD)下包围的面积值并考虑夹具影响后水平外力做的总功作为评价指标进行对比.实验结果表明:水泥基体发生脆性断裂,从加载到试件破坏P-WCMOD曲线一直呈线性;高强(钢纤维)混凝土和钢纤维、玻璃纤维水泥基复合材料发生半脆性断裂,P-WCMOD曲线在峰值荷载附近有较小的非线性区;而在PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCCs)中观察到韧性断裂,在P-WCMOD曲线中出现明显的假应变硬化现象;脆性和半脆性材料的试件从起裂到破坏,预制缝端部仅出现一条裂缝,且最终沿这条裂缝贯通,对于PVA-FRCCs,预制缝端出现多条细小裂缝,并最终沿着主裂缝贯通.比较几种材料的水平外力总功值可知,PVA-FRCC s韧性最好,钢纤维混凝土次之,钢纤维水泥基复合材料稍差,玻璃纤维水泥基复合材料最差. 展开更多

关键词 楔入劈拉 pva纤维增强水泥基复合材料 假应变硬化 多缝开裂

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聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料单纤维拔出细观机理研究 被引量：2

6

作者 谷凡 王凯 +2 位作者 包忠彬 胡世超 应傲 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第6期1092-1099,共8页

目的 探索聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)高韧性、应变硬化宏观力学行为的细观机理,为其材料特性设计奠定理论基础。方法 基于黏聚力单元和非线性弹簧连接器,建立单PVA纤维/水泥基体的ABAQUS有限元模型,对单PVA纤维拔出水泥... 目的 探索聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)高韧性、应变硬化宏观力学行为的细观机理,为其材料特性设计奠定理论基础。方法 基于黏聚力单元和非线性弹簧连接器,建立单PVA纤维/水泥基体的ABAQUS有限元模型,对单PVA纤维拔出水泥基体的全过程进行数值模拟分析。结果 PVA-ECC单纤维拉拔力-拉拔位移曲线可细分为线弹性阶段、连续脱黏阶段、整体滑移阶段、机械咬合硬化阶段和纤维磨损断裂阶段;纤维与水泥基体之间的传力机制包括剪滞切应力和机械咬合力;随着拉拔力的增加,机械咬合力逐渐成为主要传力机制。结论 水泥基体与纤维之间的机械咬合作用以及纤维表面的磨损是导致纤维断裂的根本原因,通过对纤维表面进行适当处理,可以降低水泥基体在机械咬合硬化阶段对纤维表面的磨损,使纤维断裂模式转变为纤维拔出模式,以更好地控制水泥基体的微裂纹失稳扩展,从而进一步提高PVA-ECC的韧性。 展开更多

关键词 pva纤维增强水泥基复合材料 单纤维拔出 粘结界面 细观机理

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SMA/PVA混杂纤维增强水泥基复合材料拉伸性能 被引量：6

7

作者 杨曌 钟奕岚 +1 位作者 杨智 熊浩 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期555-562,共8页

为研究形状记忆合金(SMA)/聚乙烯醇(PVA)混杂纤维增强水泥基复合材料(SMA/PVA-ECC)的拉伸性能,开展单轴拉伸试验,分析了SMA/PVA-ECC试件的破坏现象、应力-应变曲线及特征参数,比较了SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能的影响.结果表明:S... 为研究形状记忆合金(SMA)/聚乙烯醇(PVA)混杂纤维增强水泥基复合材料(SMA/PVA-ECC)的拉伸性能,开展单轴拉伸试验,分析了SMA/PVA-ECC试件的破坏现象、应力-应变曲线及特征参数,比较了SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能的影响.结果表明:SMA/PVA-ECC试件卸载后残余裂缝宽度显著减小;SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能影响显著,当SMA纤维直径为0.2 mm、掺量为0.2%时,试件综合拉伸性能最好,其初裂强度、极限拉伸应力及应变较工程水泥基复合材料(ECC)试件分别提高56.4%、23.6%及13.4%. 展开更多

关键词 SMA/pva混杂纤维增强水泥基复合材料 超弹性 拉伸性能 自复位

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钢筋增强PVA纤维水泥基复合材料梁裂缝宽度的计算方法 被引量：1

8

作者 孙伟 刘曙光 闫长旺 《混凝土》 CAS 北大核心 2017年第6期52-55,共4页

在钢筋增强PVA纤维水泥基复合材料梁相关试验数据的基础上,对现行GB50010—2010《混凝土结构设计规范》、SL191—2008《水工混凝土结构设计规范》和JTJ 267—1998《港口工程混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土梁最大裂缝宽度计算公式进... 在钢筋增强PVA纤维水泥基复合材料梁相关试验数据的基础上,对现行GB50010—2010《混凝土结构设计规范》、SL191—2008《水工混凝土结构设计规范》和JTJ 267—1998《港口工程混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土梁最大裂缝宽度计算公式进行改进,提出了钢筋增强PVA纤维水泥基复合材料梁最大裂缝宽度的计算方法与设计建议。与基于JTJ 267—1998《港口工程混凝土结构设计规范》的计算方法相比,基于其他两种规范的建议公式的最大裂缝宽度计算值与试验值更为吻合。 展开更多

关键词 水泥基复合材料梁 裂缝宽度 pva纤维 钢筋增强 计算方法

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PVA纤维直径对水泥基复合材料抗拉性能的影响 被引量：40

9

作者 张君 居贤春 郭自力 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期706-710,共5页

研究了由2种性能相似、直径不同的聚乙烯醇(PVA)纤维增强的水泥基复合材料的单轴抗拉性能.试验结果表明:材料抗拉性能受纤维直径影响显著,在基材配比、纤维掺量均相同时,采用直径较大(df=39μm)PVA纤维的复合可获得应变硬化与多点开裂模... 研究了由2种性能相似、直径不同的聚乙烯醇(PVA)纤维增强的水泥基复合材料的单轴抗拉性能.试验结果表明:材料抗拉性能受纤维直径影响显著,在基材配比、纤维掺量均相同时,采用直径较大(df=39μm)PVA纤维的复合可获得应变硬化与多点开裂模式,其极限抗拉应变可达到2.6%;而采用直径较小(df=15μm)PVA纤维的复合材料却表现出明显的应变软化与单点开裂模式,其极限抗拉应变仅为0.1%左右;当采用细PVA纤维时,复合材料的抗拉强度有所提高;其主要原因是纤维的粗细影响了纤维的桥接应力.保证纤维从水泥石中拔出而非断裂是优化纤维桥接性能的基本条件. 展开更多

关键词 纤维增强水泥基复合材料 聚乙烯醇(pva)纤维 单轴拉伸 极限抗拉应变

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再生砂浆粉纤维增强水泥基复合材料拉伸及开裂性能研究

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作者 吴瑞雪 赵铁军 郭得阳 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2023年第4期24-32,共9页

将建筑垃圾研磨筛分成再生粉(再生砂浆粉、再生混凝土粉等)并替代胶凝材料制备水泥砂浆基体,是建筑垃圾再利用的有效途径。通过扫描电子显微镜对再生砂浆粉(RMP)的微观结构进行观测并利用X射线荧光对RMP的矿物组成进行了测定,将RMP替代... 将建筑垃圾研磨筛分成再生粉(再生砂浆粉、再生混凝土粉等)并替代胶凝材料制备水泥砂浆基体,是建筑垃圾再利用的有效途径。通过扫描电子显微镜对再生砂浆粉(RMP)的微观结构进行观测并利用X射线荧光对RMP的矿物组成进行了测定,将RMP替代水泥(替代率分别为12.5%、25%、50%)制备纤维增强水泥基复合材料(FRCC),研究其单轴拉伸应力应变行为及不同应变状态下裂缝宽度及分布情况。结果表明:相较于水泥,RMP的SiO 2含量较多,而CaO含量相对较少,一定程度上降低了胶凝材料的水化反应和基体强度;RMP粒径分布比水泥更广,较小粒径的颗粒可有效填充基体缝隙,因此当RMP替代率较大时,其对基体强度的影响较小;3种再生砂浆粉纤维增强水泥基复合材料(RMP-FRCC)试件均表现出了优异的应变硬化特性和多缝开裂控制能力,极限应变均达到了8%以上,裂缝分布均匀,极限应变状态下的平均裂缝宽度均在100μm以下;25%的RMP替代水泥可显著增加FRCC的应变硬化特性,但较大的替代率(50%)则会降低其力学性能及应变指标。 展开更多

关键词 再生砂浆粉 建筑垃圾 纤维增强水泥基复合材料 拉伸性能 裂缝分布

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纤维增强水泥基复合材料弯曲性能与纤维作用机理研究 被引量：6

11

作者 龚宏伟 江世永 +1 位作者 陈进 陶帅 《玻璃钢／复合材料》 CAS 北大核心 2019年第10期19-25,共7页

通过四点弯曲试验,研究了5组不同PVA纤维掺量的纤维增强水泥基复合材料试件的弯曲性能。试验结果表明,纤维掺量对试件的弯曲性能有着显著影响,掺入适量纤维可以明显改善试件的脆性破坏特征,裂缝呈现出细而密的特点。当纤维体积掺量V f... 通过四点弯曲试验,研究了5组不同PVA纤维掺量的纤维增强水泥基复合材料试件的弯曲性能。试验结果表明,纤维掺量对试件的弯曲性能有着显著影响,掺入适量纤维可以明显改善试件的脆性破坏特征,裂缝呈现出细而密的特点。当纤维体积掺量V f不超过2.0%时,初裂弯曲强度、峰值弯曲强度、等效弯曲强度值和韧性指标均随纤维掺量的增加而增大;而V f为2.5%的试件流动性能较差,部分纤维结团,弯曲强度较V f=2.0%组试件有所下降。结合荷载-挠度曲线,采用电镜扫描定性分析了复合材料中纤维的作用机理,对影响纤维桥联作用发挥的因素进行了研究。 展开更多

关键词 pva纤维 纤维增强水泥基复合材料 弯曲强度 韧性指标 电镜扫描

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基于图像处理的纤维分布与取向分布对水泥基材料弯曲性能的影响 被引量：4

12

作者 武文红 牛恒茂 +1 位作者 赵燕茹 邢永明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期140-146,共7页

聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料的弯曲性能与纤维在水泥基体内的分布和取向分布相关。采用抛光断面后涂荧光粉的显微成像法,基于图像处理程序对PVA纤维在水泥基材料中的分布和取向分布进行量化测定,对不同基体结构特征影响纤维分布的... 聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料的弯曲性能与纤维在水泥基体内的分布和取向分布相关。采用抛光断面后涂荧光粉的显微成像法,基于图像处理程序对PVA纤维在水泥基材料中的分布和取向分布进行量化测定,对不同基体结构特征影响纤维分布的机理进行了讨论。结合弯曲试验结果,研究了纤维分布和取向分布对材料弯曲性能的影响。纤维分布测定结果表明,均匀的基体结构特征利于纤维的分布,同时对于材料组分和加工制作过程完全相同的试件,纤维分布系数越大,试件的弯曲强度与韧性越大;纤维取向分布测定结果表明,乱向分布的纤维当其长度方向与抛光断面方向的角度接近90°分布概率越大,试件的弯曲韧性也越大。 展开更多

关键词 pva纤维水泥基复合材料 荧光显微成像法 纤维分布 纤维取向分布 弯曲性能

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纤维水泥基材料中纤维分布均匀程度与弯曲性能关系的研究 被引量：7

13

作者 牛恒茂 武文红 米力 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期325-330,共6页

对配合比和加工制作过程完全相同聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料,通过采用一种对试件断面抛光,涂荧光粉的显微成像法对PVA纤维在水泥基材料中的分布状况进行量化测定;通过3点弯曲试验并结合测定结果研究了纤维分布对材料弯曲性能... 对配合比和加工制作过程完全相同聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料,通过采用一种对试件断面抛光,涂荧光粉的显微成像法对PVA纤维在水泥基材料中的分布状况进行量化测定;通过3点弯曲试验并结合测定结果研究了纤维分布对材料弯曲性能的影响。纤维测定结果表明:荧光显微成像法在划分网格适当的条件下可以准确的量化测定PVA纤维的分布,3点弯曲试验和纤维分布测定结果表明:纤维分布对材料的开裂强度没有影响,但是却决定了开裂强度到弯曲强度的提高幅度和弯曲韧度。纤维分布越均匀,提高幅度和弯曲韧度越大,同时材料的弯曲强度及相应的挠度也越大。 展开更多

关键词 pva纤维 水泥基复合材料 纤维分布测定 弯曲性能

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高韧性PVA-FRCC单轴受压力学性能及本构关系 被引量：41

14

作者 李艳 刘泽军 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期606-612,共7页

通过单轴受压强度和变形特性试验,研究了聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量、粉煤灰及硅灰掺量对高韧性PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)受压性能的影响;依据测得的抗压强度、弹性模量、泊松比以及单轴受压应力-应变全曲线,分别建立了立方... 通过单轴受压强度和变形特性试验,研究了聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量、粉煤灰及硅灰掺量对高韧性PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)受压性能的影响;依据测得的抗压强度、弹性模量、泊松比以及单轴受压应力-应变全曲线,分别建立了立方体抗压强度与轴心抗压强度以及弹性模量的关系式;利用扫描电镜技术,对高韧性PVA-FRCC的微观结构进行了初步研究;基于实测应力-应变曲线的特点,提出了单轴受压本构方程,为高韧性PVA-FRCC结构非线性有限元分析及结构设计提供了理论依据. 展开更多

关键词 韧性 pva 纤维增强水泥基复合材料(FRCC) 受压性能 本构方程

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PVA-FRCC抗压强度增长规律灰色理论分析 被引量：1

15

作者 刘曙光 张彦波 +2 位作者 张菊 闫长旺 马飞 《人民黄河》 CAS 北大核心 2016年第12期136-140,共5页

为评价龄期对PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)立方体抗压强度的影响,采用灰色系统理论对非等时距(14、28、56、90 d)的抗压强度原始序列进行等时距(9、35、61、87 d)处理,并构建微分模型,得到非等时距GM(1,1)模型。采用残差和后验... 为评价龄期对PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)立方体抗压强度的影响,采用灰色系统理论对非等时距(14、28、56、90 d)的抗压强度原始序列进行等时距(9、35、61、87 d)处理,并构建微分模型,得到非等时距GM(1,1)模型。采用残差和后验差检验验证了该模型的合理性,并对抗压强度作了进一步预测。结果表明:非等时距GM(1,1)模型符合PVA-FRCC抗压强度的发展规律,精度较高,预测值与试验值相吻合且收敛,可以方便可靠地预测PVA-FRCC的立方体抗压强度。 展开更多

关键词 pva纤维增强水泥基复合材料 龄期 抗压强度 非等时距GM(1 1)模型 灰色系统理论

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氯盐环境干湿循环作用下PVA-FRCC强度退化分析与寿命预测

16

作者 刘曙光 刘思剑 +1 位作者 王志伟 闫长旺 《混凝土》 CAS 北大核心 2016年第2期1-4,共4页

采用灰色理论GM(1,1)模型,研究氯盐环境干湿循环作用下PVA纤维增强水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced composites composite简写为PVA-FRCC)强度退化规律和使用寿命,分析干湿循环次数和纤维体积掺量对材料强度退化的影... 采用灰色理论GM(1,1)模型,研究氯盐环境干湿循环作用下PVA纤维增强水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced composites composite简写为PVA-FRCC)强度退化规律和使用寿命,分析干湿循环次数和纤维体积掺量对材料强度退化的影响,并基于强度退化规律预测氯盐环境干湿循环作用下PVA-FRCC的使用寿命。结果表明:GM(1,1)模型能很好的预测氯盐环境干湿循环作用下PVA-FRCC强度退化规律,且模型精度高而稳定;当PVA纤维体积掺量为1.5%时,材料表现出较高的抗氯盐侵蚀能力和较长的使用寿命。 展开更多

关键词 pva纤维增强水泥基复合材料 灰色理论GM(1 1)模型 强度退化 使用寿命

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