不同维度玻璃纤维对GRC抗弯性能的影响

李清海， 赵娇娇， 李清原， 高建伟， 吴玉姣

(中国建筑材料科学研究总院有限公司, 北京 100024)

玻璃纤维增强水泥(GRC)是一种以玻璃纤维为增强材料、水泥砂浆为基体的复合材料[1-2].在GRC材料中，玻璃纤维起配筋作用，可以承受一定的荷载并传递应力，阻止水泥基材开裂，改善水泥基材料抗拉强度低、抗弯强度低、脆性大等问题.GRC常用的玻璃纤维有短切玻璃纤维(一维)和玻璃纤维网格布(二维)2种，但短切玻璃纤维有着不连续、在制品中三维乱向分布和掺杂搅拌不均匀的缺点，而玻璃纤维网格布(二维)的铺设过程相对繁琐，且使用多层二维网格布制备的层压复合材料对分层破坏很敏感，在静态荷载、动态荷载或冲击载荷作用下，其剪切和劈裂回弹性能较差[3-4]；另外，一维、二维玻璃纤维对水泥基材料的增强效果有待提高(GRC的比例极限强度约8MPa，抗弯破坏强度约18MPa)，从而使得GRC材料的应用受到限制.随着纤维编织工艺的进步，3D织物种类日益增多，其应用研究也逐步展开.如本团队在前期探索中研究了3D玻璃纤维织物增强水泥基材料的力学性能和耐久性，以及粉煤灰、矿粉的不同配合比对其性能的影响[5-7].

本文采用一维短切玻璃纤维(1D玻纤)、二维玻璃纤维网格布(2D玻纤)、三维间隔连体玻纤织物(3D织物)作为水泥基材料的增强材料，得到1D玻纤GRC、2D玻纤GRC和3D织物GRC；通过抗弯荷载-挠度曲线分析3种维度GRC在弯曲破坏过程中不同阶段的变化特征，并建立抗弯荷载-挠度曲线拟合方……