芳綸纖維-水泥復合材料性能研究.pdf

1、水泥與水泥基材料是當今最大宗的人造材料，但水泥砂漿與混凝土中存在抗拉強度低、干縮率大、變形能力低、脆性大和抗沖擊性差等缺點，因此水泥基材料需要高性能化。復合化是其高性能化的主要途徑，而纖維增強是核心。復合化技術思路．超疊加效應，對材料高性能化十分重要。 纖維混凝土雖然具有很多優(yōu)點，但出現(xiàn)了施工和易性較差，攪拌、澆筑和振搗時會發(fā)生纖維成團和折斷等質(zhì)量問題，粘接性能也有待進一步改善，所以目前在實際工程應用上還受到一定限制。芳綸纖維是

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

3、能的影響；(4)芳綸纖維摻量變化對水泥砂漿的抗折、抗壓強度，抗塑性開裂性能、抗沖擊性能的影響；(5)利用掃描電鏡對芳綸纖維水泥復合材料進行微觀分析，根據(jù)現(xiàn)有基本理論，結合宏觀力學測試數(shù)據(jù)，分析芳綸纖維對水泥砂漿的增強機理，初步探討復合材料其它成分的增強作用。 研究表明，采用芳綸纖維在水中預分散后再與水泥復合的工藝，可以獲得較好的力學性能；對芳綸纖維進行不同方法改性，水泥砂漿與纖維的結合情況得到不同改善，并探討了改性芳綸纖維的作用

4、機理。其中化學法改性使芳綸纖維表面粗糙度增大，水泥漿體對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合情況，使得芳綸纖維/水泥砂漿復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。分析了單獨摻加不同長度芳綸纖維，對水泥砂漿相關性能的影響，與其它長度的芳綸纖維相比，單獨摻加一定量的15 mm芳綸纖維，其增強效果更加明顯。并且在研究單獨摻加不同長度芳綸纖維的基礎上，

5、進一步研究了同時摻加不同長度芳綸纖維的增強作用，試驗結果證明，同時摻加適量的不同長度芳綸纖維，可以進一步提高水泥復合材料的性能。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性能，在本課題試驗條件下，芳綸纖維的最佳摻量為1.5 kg/m3；通過進行相關試驗，初步研究了摻加適量的連續(xù)芳綸纖維對水泥砂漿抗折強度的影響。 探討了芳綸纖維的增強機理，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，緩解裂紋尖端的應力集中現(xiàn)象，減少裂縫源的數(shù)量，提高砂漿性能。當芳綸纖維摻加量過大時，會產(chǎn)生結團現(xiàn)象，產(chǎn)生應力集中，使芳綸纖維的增強作用減弱。同時摻加適量的減水劑、粉煤灰、芳綸纖維等材料，發(fā)揮各自效果的同時起到復合增強作用，進一步提高復合材料的相關性能。 在水泥砂漿復合材料中摻入芳綸纖維，可以改善復合材料的抗裂、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，均會對復合材