聚丙烯纖維-水泥復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、水泥是當(dāng)今人類(lèi)社會(huì)用量最大、應(yīng)用范圍最廣的建筑材料。水泥基材料雖然具有很高的抗壓強(qiáng)度,但存在著抗拉強(qiáng)度低、干縮率大、脆性大、抗沖擊性差等缺點(diǎn),其抗拉強(qiáng)度僅是抗壓強(qiáng)度的1/10～1/7,在較低的拉伸變形時(shí)即易發(fā)生開(kāi)裂。隨著水泥基材料抗壓強(qiáng)度的大幅度提高,其收縮開(kāi)裂和脆性大的問(wèn)題也更為突出。但是水泥基材料上述的缺陷是先天性的,不可能通過(guò)本身材質(zhì)的改良來(lái)解決,只有采取“復(fù)合化”的技術(shù)途徑。由此開(kāi)發(fā)了一系列水泥基復(fù)合材料,利用合成纖維制作水泥基

2、復(fù)合材料就是其中的一種重要途徑。通過(guò)研究普通聚丙烯纖維及改性聚丙烯纖維對(duì)水泥基復(fù)合材料性能的影響,獲得聚丙烯纖維的最佳摻量、最佳成型工藝等參數(shù)。并探討聚丙烯纖維對(duì)水泥基復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)理,使聚丙烯纖維在實(shí)際工程中得到更廣泛的應(yīng)用。
　　 本文重點(diǎn)研究普通聚丙烯纖維纖維及改性聚丙烯纖維對(duì)水泥復(fù)合材料的性能影響,主要研究?jī)?nèi)容包括：⑴通過(guò)對(duì)比、研究在不同的水灰比條件下成型的水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能,確定最佳的水灰比;研究先摻法、后摻法這

3、兩種不同的摻加工藝對(duì)水泥砂漿性能的影響,確定最佳摻加工藝；⑵研究不同改性方法對(duì)聚丙烯纖維的影響,及其對(duì)復(fù)合材料性能的影響,確定最佳的改性方法；⑶研究聚丙烯纖維摻量變化對(duì)水泥砂漿抗折、抗壓強(qiáng)度、抗沖擊性能、抗干燥收縮性能以及抗干縮開(kāi)裂性能的影響；⑷利用掃描電鏡、紅外光譜儀對(duì)聚丙烯纖維及其水泥復(fù)合材料進(jìn)行微觀分析,根據(jù)現(xiàn)有基本理論,結(jié)合宏觀力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù),分析聚丙烯纖維對(duì)水泥砂漿的增強(qiáng)機(jī)理,初步探討復(fù)合材料其它成分的增強(qiáng)作用。研究表明,采用先

4、摻法摻加工藝可以使聚丙烯纖維在基體中分散均勻,使纖維的增強(qiáng)效果得到充分發(fā)揮;利用不同方法對(duì)聚丙烯纖維進(jìn)行了改性,使纖維與水泥砂漿基體的結(jié)合得到不同程度的改善,其中表面接枝法改性效果最佳。利用表面接枝法改性聚丙烯纖維使得纖維的表面接枝上了丙烯酸,提高了纖維的親水性能,使其與水泥砂漿基體緊密結(jié)合,同時(shí)使纖維表面粗糙化,增加了其與水泥基體之間的界面結(jié)合,宏觀上表現(xiàn)為砂漿試樣的力學(xué)強(qiáng)度明顯提高。將摻加普通聚丙烯纖維和摻加改性聚丙烯纖維的試樣的抗

5、折、抗壓性能,抗沖擊性能,抗干縮開(kāi)裂性能進(jìn)行對(duì)比。研究表明,摻加改性聚丙烯纖維試樣的性能明顯優(yōu)于摻加普通聚丙烯纖維的試樣。以試樣28d抗折和抗壓強(qiáng)度為指標(biāo),在本課題條件下,聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥砂漿復(fù)合材料的最佳配比為,聚丙烯纖維0.6kg/m3,減水劑0.8％,水灰比為0.46。利用掃描電子顯微鏡、紅外光譜儀等對(duì)聚丙烯纖維、改性聚丙烯纖維及其復(fù)合材料微觀形貌進(jìn)行了觀察分析,研究聚丙烯纖維與水泥基體材料之間的微觀作用情況,并探討了聚丙烯纖維