聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的性能與機(jī)理研究.pdf

1、與鋼材、木材等其他的建筑材料相比較，水泥砂漿、混凝土等水泥復(fù)合材料作為目前社會(huì)上應(yīng)用范圍最大的建筑材料，具有不易燃燒、抗壓能力強(qiáng)、經(jīng)久耐久、成本低廉、穩(wěn)定安全等優(yōu)點(diǎn)，但水泥復(fù)合材料也存在著嚴(yán)重的弱點(diǎn)，例如抗拉強(qiáng)度低、容易斷裂、對(duì)基礎(chǔ)要求高、外加劑影響混凝土質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)周期長(zhǎng)、自重大、影響建設(shè)速度、韌性差、施工過程對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響較大等等。目前，在水泥復(fù)合材料中摻加一定量的纖維，是在建筑工業(yè)界逐漸推廣的水泥復(fù)合材料的增強(qiáng)手段。建筑工業(yè)界希望通

2、過采用摻加一定量纖維的增強(qiáng)手段，可以改善并且提高水泥復(fù)合材料基體的機(jī)械性能、抗?jié)B性能、抗凍融性能等性能指標(biāo)。 本課題正是在這樣的背景之下開展的。通過研究聚丙烯纖維對(duì)水泥復(fù)合材料性能的影響，以求獲得聚丙烯纖維摻量、施工工藝等與水泥復(fù)合材料性能之間的關(guān)系，探討聚丙烯纖維對(duì)水泥復(fù)合材料增強(qiáng)的機(jī)理，使聚丙烯纖維在水泥工程實(shí)際中能得到更廣泛的應(yīng)用。 本課題重點(diǎn)研究改性聚丙烯纖維對(duì)水泥復(fù)合材料的性能影響，以及摻加聚合物乳液對(duì)聚丙烯纖

3、維水泥復(fù)合材料的影響。主要研究?jī)?nèi)容包括：(1)根據(jù)水泥基復(fù)合材料的應(yīng)用場(chǎng)所確定所用的原材料；(2)研究不同的水灰比對(duì)水泥復(fù)合材料性能的影響，從而確定合適的水灰比，考察兩種摻加工藝對(duì)聚丙烯纖維分散性和水泥復(fù)合材料強(qiáng)度的影響，確定合適的纖維摻加工藝；(3)運(yùn)用正交試驗(yàn)分析的科學(xué)方法，研究聚合物乳液、減水劑和聚丙烯纖維的摻量對(duì)水泥復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，以聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材料的力學(xué)性能為指標(biāo)，確定在本課題條件下，聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥復(fù)合材

4、料的最佳配比；(4)研究聚丙烯纖維摻量變化對(duì)水泥復(fù)合材料的抗沖擊性能、干燥收縮性能、抗?jié)B性能、徐變應(yīng)變性能、抗凍融性能以及干縮開裂性能的影響；(5)分析研究摻加適量聚丙烯纖維和聚合物乳液，增強(qiáng)水泥復(fù)合材料性能的機(jī)理。 研究表明，與其他纖維的圓形或矩形截面相比，三葉型橫截面的改性聚丙烯纖維具有更大的比表面積，與基體的握裹力更強(qiáng)，選擇其作為水泥復(fù)合材料的增強(qiáng)材料，可以更加充分的發(fā)揮纖維的增強(qiáng)效果；聚丙烯纖維的摻加工藝應(yīng)采用先摻法，先

5、摻法工藝中纖維以單絲狀均勻分布，使其能最大限度的發(fā)揮作用；以試樣28d抗折強(qiáng)度和28d抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)，在本課題條件下，聚丙烯纖維增強(qiáng)砂漿組分的最佳配比為聚丙烯纖維1.5kg/m3，聚合物乳液2％，減水劑1％，水泥100％，砂子250％，水灰比0.44；以試樣28d抗壓強(qiáng)度為指標(biāo)，在本課題條件下，聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土組分的最佳配比為聚丙烯纖維0.7kg/m3，聚合物乳液3％，減水劑0．7％，水灰比0.44，砂用量為720kg/m3，碎石用

6、量為1280kg/m3。摻加適量的聚丙烯纖維和聚合物乳液，可以顯著提高水泥復(fù)合材料的抗沖擊性能、抗干燥收縮性能、抵抗徐變應(yīng)變性能、抗凍融性能以及抗干縮開裂性能；聚丙烯纖維均勻散布在水泥復(fù)合材料體系中，使水泥復(fù)合材料硬化后的抗拉強(qiáng)度明顯提高，同時(shí)有效緩解裂紋尖端的應(yīng)力集中程度，對(duì)提高水泥復(fù)合材料的性能有很大的幫助；當(dāng)聚丙烯纖維摻加量達(dá)到一定程度時(shí)，部分纖維不能有效充分發(fā)揮其作用，繼續(xù)提高聚丙烯纖維摻加量，對(duì)提高水泥復(fù)合材料性能的貢獻(xiàn)不大；