改性纤维增强聚合物水泥砂浆的制备与性能试验研究

作     者：裴少丽 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘冶球;陈少军

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：改性PP纤维 聚合物胶粉 水泥砂浆 PVA纤维 力学性能 

摘      要：水泥砂浆因具有成本低、经久耐用、性质稳定等优势而作为一种常见的水泥混凝土结构物的粘结和修补材料,在建筑、桥梁、道路和其他方面应用十分广泛。但是在日新月异的当代社会,普通水泥砂浆已经难以满足各类工程对其不同性能的要求。为了改善普通水泥砂浆的缺陷,如脆性大、变形能力差、抗拉和粘结强度较低等,更为了赋予其更丰富实用的性能,众多学者对水泥砂浆性能的提高和改善进行了大量研究,例如掺加不同种类的聚合物和纤维对水泥砂浆进行改性,都对改善和提高水泥砂浆的性能具有重要意义。本文是在此基础上重点研究聚丙烯纤维(PP纤维)表面亲水改性以及与聚合物胶粉混掺对水泥砂浆性能的影响。主要研究内容包括：(1)根据水泥砂浆的应用场所确定所用的原材料;(2)利用轻质碳酸钙包覆PP纤维对其表面进行亲水改性,通过扫描电镜(SEM)观察PP纤维表面包覆的轻质碳酸钙颗粒的分布情况和改性PP纤维在水中的分散情况来表征改性PP纤维;(3)以水泥砂浆的力学性能为指标,通过对比试验确定水灰比、聚合物胶粉和PP纤维的适宜掺量,选出最佳配比;(4)在PP纤维增强水泥砂浆的最佳配比的基础上,用改性PP纤维替换普通PP纤维,并研究改性PP纤维以及改性PP纤维与聚合物胶粉共混对水泥砂浆力学性能的影响;(5)以水泥砂浆的力学性能为指标,本文还研究了不同长度的PP纤维,不同长度的聚乙烯醇纤维(PVA纤维)以及不同长度的两种纤维混合对水泥砂浆力学性能的影响,并选出最佳纤维长度和最佳混合纤维长度,并在此基础上掺加聚合物胶粉,研究不同长度和不同种类纤维与聚合物胶粉共混对水泥砂浆力学性能的影响;(6)利用SEM对水泥砂浆试样进行微观分析,对比不同放大倍数的SEM照片研究水泥砂浆断裂面的形貌、纤维的分布规律以及改性PP纤维和聚合物胶粉水泥基体的粘结形式;以此重点分析改性PP纤维和聚合物胶粉共混对水泥砂浆力学性能的增强机理。本文得到的结论有：(1)较合适的纤维和聚合物改性水泥砂浆的配比为：胶砂比为1：2,水灰比为0.30,纤维的掺量为2kg/m3,聚合物胶粉的掺量为水泥质量的1%,减水剂的掺量为水泥质量的1%,消泡剂的掺量为水泥质量的1%;(2)改性后的PP纤维具有良好的亲水性,能在水中均匀分散,不漂浮,不成团;利用改性后的PP纤维替代普通的PP纤维掺入聚合物水泥砂浆中,能较明显的改善纤维与水泥基体的粘结性能,提高水泥砂浆的抗折强度和韧性;(3)在一定长度范围内,建议采用长为15mm的纤维;不同长度的PVA纤维混合确实会对水泥砂浆的强度产生一定的影响,其中以3mm和18mm这种混合方式获得的强度最高;(4)不同长度的PP纤维和PVA纤维混合对水泥砂浆的强度有一定的影响,长度为6mm的两种纤维混合试样各龄期的强度相对较高。