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【武汉中鼎】高品质是什么样的,且听聚丙烯纤维深情告白

武汉中鼎2019-02-26 09:15:10

     采用丙烯酸化学接枝法对聚丙烯纤维进行表面改性,研究了改性聚丙烯纤维对发泡水泥塑性收缩开裂、力学性能及泡孔结构的影响。结果表明,改性聚丙烯纤维可改善发泡水泥的泡孔结构,并降低其塑性收缩开裂、细化其塑性收缩裂缝,同时可提高其抗折、抗压强度及弯曲韧性。

 

  纤维与水泥的质量比为0.7%时,试样的泡孔结构明显改善,塑性收缩开裂值下降了85.4%,且缝宽小于1mm 的塑性收缩裂缝比例高达73.1%,同时试样折及抗压强度分别增加48.8%和30.3%,弯曲韧性显著增加。利用傅里叶变换红外光谱仪、SEM、光学显微镜对改性前后聚丙烯纤维表面基团及发泡水泥试样的断面微观形貌、泡孔结构进行了分析,探讨了改性聚丙烯纤维的作用机制。  


    发泡水泥是在水泥料浆中加入化学发泡剂产生气泡而制成的一种轻质多孔材料。它具有保温隔热性能好不燃烧、耐老化等优点,是目前较为理想的新型建筑保温材料,应用前景广阔。发泡水泥制备时料浆易离析、泌水,制品易开裂、韧性差,加入聚丙烯纤维可有效地解决上述问题,其中以聚丙烯纤维较为常用。

       然而,普通聚丙烯纤维表面光滑,分子链上不含极性基团,掺入发泡水泥时存在分散性能差及与基体界面结合性能差等问题,严重削弱了其作用效果,因此对其进行表面改性至关重要。聚丙烯纤维表面化学接枝改性是利用过氧化物等为引发剂先在聚丙烯纤维上引入活性中心,再与功能单体,如丙烯酸、马来酸酐等,进行接枝共聚,在纤维上引入极性支链,从而改善纤维的亲水性、粘结性、染色性等性能。

       我们采用丙烯酸化学接枝法对聚丙烯纤维进行表面改性以增强其与水泥基体间的界面结合,研究了改性聚丙烯纤维对发泡水泥塑性收缩开裂、力学性能及泡孔结构的影响,并探讨了其各项作用机制。

     图1为发泡水泥试样的塑性收缩开裂分数及各级裂缝分数随改性聚丙烯纤维掺量的变化。可见,纤维掺量≤0.7%时,随着纤维掺量的增加,试样塑性收缩开裂分数迅速下降,同时试样塑性收缩裂缝中2级以上塑性收缩裂缝逐渐消失,1级塑性收缩裂缝比例迅速增加,塑性收缩裂缝的宽度逐渐细化。但当纤维掺量>0.7%后,随着纤维掺量的继续增加,试样塑性收缩开裂分数的下降趋势及1级塑性 收 缩 裂 缝 的 增 加 趋 势 变 得 缓 慢。 

        这 是 因 为0.7%纤维掺 量 已 接 近 纤 维 在 料 浆 中 的 最 大 分 散量,继续增加纤维掺量,过多的纤维无法分散,相互成团而难以发挥作 用。综 上 所 述,改 性 聚 丙 烯纤维可显著降低试样的塑性收缩开裂并细 化其塑性收缩裂 纹,其 最 佳 掺 量 为 0.7%。此 时 与 空 白试样相比,试 样 塑 性 收 缩 开 裂 值 下 降 了 85.4%,塑性收缩裂 缝 中 2 级 以 上 裂 缝 消 失,1 级 裂 缝 比例高达73.1%。


       图2为发泡水泥试样抗折及抗压强度随改性聚丙烯纤维掺量的变化。可见:

(1)与空白试样相比,不同纤维掺量试样的抗折及抗压强度均有不同程度的提高;

(2)纤维掺量≤0.7%时,随着纤维掺量的增加,试样抗折及抗压强度逐渐增大,纤维掺量>0.7%时,随着纤维掺量的增加,试样抗折及抗压强度总体 上均呈现 逐 渐 下 降 趋 势,故 纤 维 掺 量 为0.7%时,试样抗折及抗压强度最佳;

(3)纤维掺量为0.7%时,较空白试样相比,试样抗折强度提高了48.8%,抗压强度提高了30.3%图3为空白发泡水泥试样及0.7%改性聚丙烯纤维 掺 量 发 泡 水 泥 试 样 的 荷 载-挠 度 曲 线。



 由 图3(a)可见,未掺纤维时,试样呈现脆性,在达到最大承载能力后即 发生突 然 断 裂。由 图 3(b)可 见,0.7%纤维掺量时,试样荷载-挠度曲线最初直线段的斜率基本与未掺纤维时试样的荷载-挠度曲线斜率相同,该直线段的终点即是水泥基体中出现第一条裂缝时的弯曲初裂强度。当试样达到最大承载能力后,其承载能力急速下降至一水平值,继而在保持该承载能力基本不变下,挠度逐渐增大。这表明改性聚丙烯纤维虽不能像玻璃纤维那样大幅提高试样初裂后的承载能力,但在试样初裂后,尚能在一段时间内使试样保持一定的承载能力和较好的假延性,即显著提高了试样的弯曲韧性。



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