玻璃纖維增強普通硅酸鹽水泥耐久性研究.pdf

1、玻璃纖維增強水泥(GlassFiberReinforcedCement，GRC)是以玻璃纖維為增強材料，以水泥凈漿或水泥砂漿為基體而形成的一種復(fù)合材料。作為一種新型的復(fù)合材料，GRC自問世以來就得到不斷發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但是，由于GRC的長期性能尤其是在潮濕環(huán)境下韌性降低的問題還沒有得到根本的解決，使其應(yīng)用領(lǐng)域和范圍受到很大限制。多年來，不少國內(nèi)外學(xué)者一直致力于GRC長期性能下降的機理及耐久性改善措施的研究，采取了諸如使用低堿

2、度水泥及活性摻合料改性普通硅酸鹽水泥等技術(shù)措施。但低堿度水泥存在成本太高，水泥生產(chǎn)廠家較少的缺點。而使用活性摻合料改善用普通硅酸鹽水泥做基體的GRC耐久性時，又會帶來GRC的早期強度過低及脫模時間過長的問題。 本研究主要解決以下問題：①研究通過加入摻合料、外加劑解決玻璃纖維增強普通硅酸鹽水泥耐久性問題；②研究解決玻璃纖維增強普通硅酸鹽水泥早期強度偏低及脫模時間過長的問題；③確立適合于評定玻璃纖維增強普通硅酸鹽水泥耐久性的試驗方法

3、。 GRC耐久性影響因素研究表明，使用粉煤灰、硅灰等活性摻合料對普通硅酸鹽水泥GRC耐久性的改善是有效的。其中以粉煤灰50％、硅灰10％取代普通硅酸鹽水泥的試驗組，無論是試驗室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護或是加速老化試驗都表現(xiàn)出最優(yōu)的耐久性。粉煤灰的品質(zhì)尤其是其細(xì)度對GRC長期耐久性產(chǎn)生重要影響，磨細(xì)粉煤灰和硅灰對GRC長期耐久性的正向影響很大，是后期抗折、抗壓強度提高的重要因素，二者之中，硅灰的貢獻更大。另外，玻璃纖維化學(xué)成分中二氧化鋯含量、玻璃

4、纖維品種、玻璃纖維長度及摻量等因素對加速老化條件下GRC強度都有重要影響。在其它條件相同的情況下，使用高鋯耐堿玻纖的效果更好。 采用早強劑可顯著提高GRC的早期強度。提高粉煤灰細(xì)度也可提高GRC的早期強度，粉煤灰細(xì)度越細(xì)，GRC早期強度提高越顯著。對于1天強度，隨著硫酸鈉摻量的增加，無論是抗折強度還是抗壓強度都有明顯的提高。加1.5％硫酸鈉的GRC抗折強度比不加的GRC抗折強度高出70％以上，抗壓強度高出24％以上。硫酸鈉雖然會

5、增加GRC的早期強度，但對后期耐久性有不利的影響，即硫酸鈉會降低GRC老化后期強度。磨細(xì)粉煤灰、硅灰和早強劑復(fù)合使用要比采用單一措施對早期強度提高更多，復(fù)合措施的增強效果不是機械磨細(xì)粉煤灰增強效果與化學(xué)激發(fā)劑增強效果的簡單疊加，而是高于兩者增強效果之和。 加入速凝劑后，試件的可拆模時間比不加速凝劑的普通硅酸鹽水泥試件大大縮短，且隨著速凝劑摻量的增加，試件的可拆模時間趨短。雖然速凝劑可大大縮短試件的可拆模時間，但其對試件的早期強度

6、(1d)增強效果不明顯。速凝劑摻量不大于膠凝材料總量的1.5％時，GRC試件在80℃熱水中加速老化11天強度不下降；當(dāng)速凝劑摻量達3％或速凝劑、硫酸鈉摻量各1.5％時，加粉煤灰或硅灰GRC試件組抗折強度在加速老化7天后強度出現(xiàn)下降趨勢。 預(yù)養(yǎng)護時間越長，基體在加速老化前的水化過程就越充分，就越能反映實際的物理侵蝕及化學(xué)侵蝕對強度值的影響。推薦使用預(yù)養(yǎng)護28天的實驗方法。50℃和80℃水溫加速老化過程相比較，50℃水中基體的水化過

7、程更接近實際情況，結(jié)論也更偏于安全，與自然老化過程更吻合，但所需周期較長。 SEM、光學(xué)顯微鏡對GRC中玻璃纖維表面形貌的觀察進一步證實了玻璃纖維在粉煤灰、硅灰改性普通硅酸鹽水泥基體中，即使長時間也不會受到侵蝕，表現(xiàn)出很好的耐久性。漿體pH值的測試分析以及X射線衍射圖譜表明，無論是標(biāo)養(yǎng)7d、28d、365d或是加速老化3d，普通硅酸鹽水泥水化后含有大量的Ca(OH)2；摻有粉煤灰和硅灰的試樣X射線衍射圖譜中對應(yīng)的Ca(OH)2衍

8、射峰很低，不像普通硅酸鹽水泥試樣X射線衍射圖譜對應(yīng)的Ca(OH)2峰那么尖銳，進一步證實了Ca(OH)2是對玻璃纖維造成腐蝕的主要原因。 加速老化試驗和微觀分析試驗結(jié)果表明，當(dāng)玻璃纖維受到嚴(yán)重腐蝕時，GRC試件的抗折和抗壓強度都將低于基體強度值，強度損失的幅度與玻璃纖維腐蝕程度相關(guān)。對這一現(xiàn)象的合理解釋是：GRC材料的韌性隨著玻璃纖維的腐蝕程度不斷加重而不斷下降，當(dāng)玻璃纖維受到一定程度的腐蝕后，本應(yīng)起增強作用的玻璃纖維變成了材料