本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究的科学论文。以下是针对该研究的学术报告：

1. 研究作者与发表信息

本研究由 Ivelina Ivanova（第一作者兼通讯作者）、Cheikhna Diagana、Jules Assih 和 Isabelle Titeux-Peth 合作完成，作者单位均为法国兰斯香槟-阿登大学（Université de Reims Champagne-Ardenne）的材料力学与热学研究所（ITHEMM, UR 7548）。论文发表于 Elsevier 旗下期刊 Procedia Structural Integrity 第72卷（2025年），开放获取，遵循CC BY-NC-ND 4.0许可协议。

2. 学术背景

研究领域：本研究属于土木工程中的可持续建筑材料领域，重点关注天然纤维增强水泥基复合材料（Natural Fiber Reinforced Cementitious Composites, NFRC）的力学性能。
研究动机：近年来，降低碳排放和推广环保材料成为全球趋势。天然纤维（如大麻纤维）因其可再生性、生物降解性及生产过程中的负碳效应（吸收CO₂），被视为合成纤维的潜在替代品。然而，关于大麻纤维织物（hemp fiber fabrics）在砂浆中的增强效果（尤其是层数与位置的影响）缺乏系统性研究。
研究目标：
- 探究大麻纤维织物不同铺设方式（单层/双层、不同位置）对砂浆抗弯性能的影响；
- 验证天然纤维织物能否延迟砂浆裂缝扩展并提升极限荷载。

3. 研究流程

研究分为以下四个关键步骤：

步骤1：材料制备

• 砂浆试样：制备四组棱柱体试样（160×40×40 mm³），基材为波特兰水泥（CEM II 32.5 R）与砂（比例1:3），水灰比（w/c）固定为0.5（表1）。
  
• 纤维增强：使用3×3 mm网孔的大麻纤维织物（图2a），按图1设计四种增强方案：
  
  • C组（对照组）：无增强；
    
  • F0组：单层织物贴附于试样底部（0 cm）；
    
  • F1组：单层织物距底部1 cm；
    
  • F2组：双层织物（0 cm + 1 cm）。每组至少3个试样，共12个。
    

步骤2：力学性能测试

• 纤维与织物拉伸试验：通过拉伸试验机测定单根大麻纤维（图3a）和纤维织物（图3b）的极限抗拉强度，验证其基本力学行为（图5显示两者破坏模式相似）。
  
• 砂浆三点抗弯试验：养护28天后，采用液压压力机加载（跨距100 mm，图4a），记录荷载-位移曲线及极限荷载（表2）。
  

步骤3：数据分析

• 计算各组试样的极限荷载提升率（以C组为基准）；
  
• 对比荷载-位移曲线（图6-8），分析裂缝出现时间与扩展规律；
  
• 结合破坏模式（图9），评估纤维位置对裂缝路径的影响。
  

步骤4：方法创新

• 纤维织物直接嵌入法：区别于传统短纤维分散混合，本研究将织物直接铺设在模板中（图2b），简化工艺并提升纤维-基体界面结合力。
  

4. 主要结果

• 极限荷载提升：F0组（单层底部增强）极限荷载较C组提升48.5%，而F1组（1 cm位置）因远离受拉区，效果不显著（表2）。
  
• 裂缝延迟效应：F0组的荷载-位移曲线（图6）显示，纤维织物显著延缓了弯曲裂缝的出现，且承载能力更高；F2组（双层）因纤维重叠导致界面缺陷，提升有限（10%）。
  
• 破坏模式：纤维织物改变了裂缝路径（图9d），在F1组中裂缝先垂直扩展，后因纤维阻碍发生偏转。
  

5. 结论与价值

科学意义：
- 证实大麻纤维织物可有效提升砂浆抗弯强度，且铺设位置直接影响增强效果；
- 提出纤维织物“直接嵌入法”为新型增强工艺提供参考。
应用价值：
- 为绿色建筑工程（如低碳墙体、修复加固）提供低成本、可持续的解决方案；
- 拓展天然纤维在水泥基材料中的应用场景，减少对合成纤维的依赖。

6. 研究亮点

• 创新性方法：首次系统研究大麻纤维织物层数与位置对砂浆力学性能的定量影响；
  
• 环保导向：全生命周期分析（从种植到降解）突显大麻纤维的负碳优势（如无需化肥农药）。
  
• 工艺优化：直接嵌入法简化施工流程，优于传统纤维分散工艺。
  

7. 其他价值

研究团队近年在天然纤维增强混凝土领域持续探索（如Assih & Ivanova, 2021; Bou Abdallah et al., 2022），本文进一步填补了纤维织物增强砂浆的空白，为后续长期耐久性研究奠定基础。

（全文约1500字，覆盖研究全流程与核心发现）