芳纶纤维水泥复合材料性能研究.pdf

摘要水泥与水泥基材料是当今最大宗的人造材料，但水泥砂浆与混凝土中存在抗拉强度低、干缩率大、变形能力低、脆性大和抗冲击性差等缺点，因此水泥基材料需要高性能化。复合化是其高性能化的主要途径，而纤维增强是核心。复合化技术思路．超叠加效应，对材料高性能化十分重要。纤维混凝土虽然具有很多优点，但出现了施工和易性较差，搅拌、浇筑和振捣时会发生纤维成团和折断等质量问题，粘接性能也有待进一步改善，所以目前在实际工程应用上还受到一定限制。芳纶纤维是一种低密度、高弹模和高强的化学纤维，理论上在水泥混凝土中的增强效果比其他化学纤维要好，但芳纶纤维在增强水泥复合材料方面的研究尚未受到重视。本文重点研究芳纶纤维对水泥复合材料的性能影响，主要研究内容包括：纶纤维不同掺加工艺对纤维分散性及对砂浆性能的影响，确定最佳掺加工艺；同改性方法对芳纶纤维的影响，及其对复合材料性能的影响，并探讨改性芳纶纤维增强水泥砂浆性能的机理；悸谙宋ざ缺浠运嗌敖拐矍慷取⒖股阅艿挠响；悸谙宋袅勘浠运嗌敖目拐邸⒖寡骨慷龋顾苄钥A研阅堋⒖钩寤性能的影响；蒙璧缇刀苑悸谙宋喔春喜牧辖形⒐鄯治觯菹钟谢本理论，结合宏观力学测试数据，分析芳纶纤维对水泥砂浆的增强机理，初步探讨复合材料其它成分的增强作用。研究表明，采用芳纶纤维在水中预分散后再与水泥复合的工艺，可以获得较好的力学性能；对芳纶纤维进行不同方法改性，水泥砂浆与纤维的结合情况得到不同改善，并探讨了改性芳纶纤维的作用机理。其中化学法改性使芳纶纤维表面粗糙度增大，水泥浆体对纤维表面的包覆效果好，显著改善了纤维与基体间的界面结合情况，使得芳纶纤维／水泥砂浆复合材料的性能明显提高。掺加短切芳纶纤维后，砂浆的抗折强度、抗渗性能、抗塑性收缩性能和抗冲击性能均有所提高。分析了单独掺加不同长度芳纶纤维，对水泥砂浆相关性能的影响，与其它长度的芳纶纤维相比，单独掺加一定量的芳纶纤维，其增强效果更加明显。并且在研究单独掺加不同长度芳纶纤维的基础上，进一步研究了同时掺加不同长度芳纶纤维的增强作用，试验结果证明，同时掺加适量的不同长度芳纶纤维，可以进济南人学硕卜学位论文
一步提高水泥复合材料的性能。不同的芳纶纤维掺加量，也在一定程度上影响了砂浆的相关性能，在本课题试验条件下，芳纶纤维的最佳掺量为关试验，初步研究了掺加适量的连续芳纶纤维对水泥砂浆抗折强度的影响。探讨了芳纶纤维的增强机理，短切芳纶纤维在体系内呈现三维分布，形成乱向支撑体系，纤维部分搭接在裂纹处或完全搭接在裂纹上，可以阻止或阻碍裂纹的发展，缓解裂纹尖端的应力集中现象，减少裂缝源的数量，提高砂浆性能。当芳纶纤维掺加量过大时，会产生结团现象，产生应力集中，使芳纶纤维的增强作用减弱。同时掺加适量的减水剂、粉煤灰、芳纶纤维等材料，发挥各自效果的同时起到复合增强作用，进一步提高复合材料的相关性能。在水泥砂浆复合材料中掺入芳纶纤维，可以改善复合材料的抗裂、抗冲击、抗收缩和抗渗等性能。纤维的表面处理和掺加工艺以及外加成分的变化，均会对复合材料关键词：芳纶纤维；水泥砂浆；改性；力学性能／；通过进行相性能起到明显的影响。Ⅵ芳纶纤维／水泥复合材料千牛能研究
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第一章绪论弟一早纤维增强水泥复合材料的发展自古以来，材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础。作为材料科学中一支独立的新兴的科学分支，复合材料已日益受到了人们的重视，并且得到了迅猛的发展，逐渐在许多工业方面应用，也成为了当前材料科学中的研究热点之一。根据国际标准化组织的定义：复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料的组分材料虽然保持其相对独立性，但复合材料的性能却不是组分材料性能的简单叠加，而是有着重要的改进【俊水泥与水泥基材料是当今最大宗的人造材料【浚惴河τ糜诮ㄖ幸担嗌浆与混凝土中又存在抗拉强度低、干缩率大、变形能力低、脆性大和抗冲击性差等缺点【浚愿纳扑嗷牧鲜蛊涓咝阅芑越ㄖ幸涤凶胖匾5囊庖濉Ｖ泄こ淘院士吴中伟教授认为【，复合化是水泥基材料高性能化的主要途径，复合化的技术思路．超叠加效应，对材料的高性能化有重要的意义，可用公式表示，纤维增强在复合化中占突出地位，在特高强水泥基材料中对增加韧性、抗冲击性等起着关键作用。将某些抗碱性强、力学性能优良的合成纤维用不同方式与水泥砂浆或混凝土相复合，能在不同程度上改善后者的力学与物理性能，并提高它们的使用价值和耐久性。纤维增强水泥复合材料主要有钢纤维、玻璃纤维、碳纤维，合成纤维增强混凝土，并成功在道路、桥梁、水利等工程中应用【礘。钢纤维混凝土广泛用于公路路面、工业地面、机场跑道、刚性屋