芳綸纖維-水泥復(fù)合材料性能研究.pdf

1、水泥與水泥基材料是當(dāng)今最大宗的人造材料，但水泥砂漿與混凝土中存在抗拉強(qiáng)度低、干縮率大、變形能力低、脆性大和抗沖擊性差等缺點(diǎn)，因此水泥基材料需要高性能化。復(fù)合化是其高性能化的主要途徑，而纖維增強(qiáng)是核心。復(fù)合化技術(shù)思路．超疊加效應(yīng)，對(duì)材料高性能化十分重要。 纖維混凝土雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但出現(xiàn)了施工和易性較差，攪拌、澆筑和振搗時(shí)會(huì)發(fā)生纖維成團(tuán)和折斷等質(zhì)量問(wèn)題，粘接性能也有待進(jìn)一步改善，所以目前在實(shí)際工程應(yīng)用上還受到一定限制。芳綸纖維是

2、一種低密度、高彈模和高強(qiáng)的化學(xué)纖維，理論上在水泥混凝土中的增強(qiáng)效果比其他化學(xué)纖維要好，但芳綸纖維在增強(qiáng)水泥復(fù)合材料方面的研究尚未受到重視。 本文重點(diǎn)研究芳綸纖維對(duì)水泥復(fù)合材料的性能影響，主要研究?jī)?nèi)容包括：(1)芳綸纖維不同摻加工藝對(duì)纖維分散性及對(duì)砂漿性能的影響，確定最佳摻加工藝；(2)不同改性方法對(duì)芳綸纖維的影響，及其對(duì)復(fù)合材料性能的影響，并探討改性芳綸纖維增強(qiáng)水泥砂漿性能的機(jī)理；(3)芳綸纖維長(zhǎng)度變化對(duì)水泥砂漿抗折強(qiáng)度、抗?jié)B性

3、能的影響；(4)芳綸纖維摻量變化對(duì)水泥砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度，抗塑性開(kāi)裂性能、抗沖擊性能的影響；(5)利用掃描電鏡對(duì)芳綸纖維水泥復(fù)合材料進(jìn)行微觀(guān)分析，根據(jù)現(xiàn)有基本理論，結(jié)合宏觀(guān)力學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)，分析芳綸纖維對(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，采用芳綸纖維在水中預(yù)分散后再與水泥復(fù)合的工藝，可以獲得較好的力學(xué)性能；對(duì)芳綸纖維進(jìn)行不同方法改性，水泥砂漿與纖維的結(jié)合情況得到不同改善，并探討了改性芳綸纖維的作用

4、機(jī)理。其中化學(xué)法改性使芳綸纖維表面粗糙度增大，水泥漿體對(duì)纖維表面的包覆效果好，顯著改善了纖維與基體間的界面結(jié)合情況，使得芳綸纖維/水泥砂漿復(fù)合材料的性能明顯提高。 摻加短切芳綸纖維后，砂漿的抗折強(qiáng)度、抗?jié)B性能、抗塑性收縮性能和抗沖擊性能均有所提高。分析了單獨(dú)摻加不同長(zhǎng)度芳綸纖維，對(duì)水泥砂漿相關(guān)性能的影響，與其它長(zhǎng)度的芳綸纖維相比，單獨(dú)摻加一定量的15 mm芳綸纖維，其增強(qiáng)效果更加明顯。并且在研究單獨(dú)摻加不同長(zhǎng)度芳綸纖維的基礎(chǔ)上，

5、進(jìn)一步研究了同時(shí)摻加不同長(zhǎng)度芳綸纖維的增強(qiáng)作用，試驗(yàn)結(jié)果證明，同時(shí)摻加適量的不同長(zhǎng)度芳綸纖維，可以進(jìn)一步提高水泥復(fù)合材料的性能。不同的芳綸纖維摻加量，也在一定程度上影響了砂漿的相關(guān)性能，在本課題試驗(yàn)條件下，芳綸纖維的最佳摻量為1.5 kg/m3；通過(guò)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，初步研究了摻加適量的連續(xù)芳綸纖維對(duì)水泥砂漿抗折強(qiáng)度的影響。 探討了芳綸纖維的增強(qiáng)機(jī)理，短切芳綸纖維在體系內(nèi)呈現(xiàn)三維分布，形成亂向支撐體系，纖維部分搭接在裂紋處或完全搭接

6、在裂紋上，可以阻止或阻礙裂紋的發(fā)展，緩解裂紋尖端的應(yīng)力集中現(xiàn)象，減少裂縫源的數(shù)量，提高砂漿性能。當(dāng)芳綸纖維摻加量過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，產(chǎn)生應(yīng)力集中，使芳綸纖維的增強(qiáng)作用減弱。同時(shí)摻加適量的減水劑、粉煤灰、芳綸纖維等材料，發(fā)揮各自效果的同時(shí)起到復(fù)合增強(qiáng)作用，進(jìn)一步提高復(fù)合材料的相關(guān)性能。 在水泥砂漿復(fù)合材料中摻入芳綸纖維，可以改善復(fù)合材料的抗裂、抗沖擊、抗收縮和抗?jié)B等性能。纖維的表面處理和摻加工藝以及外加成分的變化，均會(huì)對(duì)復(fù)合材