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粗分解纖維外表處置對水泥沙漿強度的影響

2017年11月16日 13:25  來歷:中國化纖網  人氣:2466

  水泥混凝土是一種非均質、多相的脆性資料,具備彈性模量高、剛度大等特色,旦其抗拉強度較低,易開裂,韌性較差,并且跟著混凝土標號的增大,脆性題目加倍突出。混凝土的脆性題目限定了其進一步的成長,而摻入纖維構成纖維混凝土可在必然水平上改良這一狀態M.聚丙烯粗分解纖維(直徑大于0.1mm稱為粗分解纖維3)具備耐侵蝕、密度小、造價高等長處,且在施工中較鋼纖維易分離,其豈但能夠前進混凝土的初期抗裂性,還能改良硬化混凝土的韌性和抗裂基金名目:“十二五”國度科技支持打算名目(2011BAE27B04)性,是以在工程范疇有著普遍的操縱遠景M.但因為以聚丙烯為首要成份的粗分解纖維外表能低,份子鏈上不含活性基團而外表疏水,外表雖顛末壓痕處置增大了與水泥的物理粘結,但其與水泥基體的化學粘結仍較弱,乃至其與水泥基體界面粘結強度絕對較差,從而影響了其在水泥混凝土中的操縱成果。

  今朝,國際對粗分解纖維的研討多集合在其對水泥混凝土力學、抗裂和抗打擊等機能的影響M,而對其外表的改性處置卻存眷的絕對較少。本文彩用NaOH溶液和硅烷偶聯劑處置纖維,經由進程纖維拔出實驗和水泥沙漿力學機能實驗,并連系微觀察看闡發,對聚丙烯粗分解纖維外表處置及改性成果停止了切磋。

  1實驗計劃1.1原資料5通俗硅酸鹽水泥(C);粉煤灰(F)為I級;干凈河砂(S),細度模數為2.3;減水劑(SP)為大連西卡公司產聚羧酸類高效減水劑(SP),固含量為18%,減水率為25%;氫氧化鈉(N),闡發純;硅烷偶聯劑(K),接納KH570;聚丙烯粗分解纖維(CPP)長度28mm,直徑0.8mm,密度2實驗體例1.2.1纖維外表處置配制濃度為2ml/L的NaOH溶液,而后將纖維放入堿溶液平別離浸泡2、和6d.浸泡實現后掏出纖維,用凈水頻頻洗濯,掏出纖維外表過剩的堿溶液,在60°C烘箱內烘干即得改性纖維,別離記作將硅烷偶聯劑KH570用無水乙醇配成濃度為1%的濃縮液,把纖維浸泡此中1、和3d后,天然晾干得改性纖維,別離記作K1、K2和K3. 1.2.2試件制備與測試纖維沙漿力學機能實驗基準共同比見表1,纖維別離用原狀纖維(記為Y)、Ni和Ki(i=1,2,3),體積摻量均為1.2%,試件編號別離記作YC、NiC和KiC(i=1,2,3)。表1中各參數均為與膠凝資料(水泥+粉煤灰)的品質比。纖維拔出實驗試件基體接納纖維沙漿力學機能實驗基準共同比。

  纖維拔出實驗接納“8”字形試件(見),試件中部用塑料板離隔,將單根纖維穿過塑料板中間預埋在試件中,每構成型6個試件,拆模后放入規范養護室攝生28d,而后經由進程SANS全能實驗機測定纖維與基體的界面粘結強度,并繪制出荷載一拔出位移曲線。界面粘結強度按下式計較:F丁維埋入長度(mm)。

  纖維沙漿力學機能實驗接納40 40mmX160mm棱柱體試件,每構成型3個試件,放入規范養護室攝生28d.在SANS全能實驗機上停止抗折實驗,由計較機主動收羅數據并繪制荷載一撓度曲線,將折斷的試件按照GB/T 17671-1999水泥膠砂強度查驗體例(ISO法)停止抗壓強度實驗。

  2成果與闡發1界面粘結強度纖維拔出實驗進程中的拔出荷載一名移全曲線如所示,纖維拔出實驗成果見表2.加載初始階段,拉力一名移根基成直線上升,纖維處于彈性拉伸階段;在到達極限荷載之前,拉拔曲線上升段斜率變小,纖維起頭脫黏,極限荷載以后,位移增添,拉力逐步減小,直到纖維被完整拔出。原狀纖維Y的極限拉力與峰值位移*小,曲線具備滑移硬化的特色;而纖維經強堿或硅烷偶聯劑溶液處置后,極限拉力與峰值位移均較著增大,此中N1的前進水平*為較著,且纖維在拔出進程中曲線表現的加倍光滑飽滿,脫黏景象延后。

  纖維拔出荷載-位移曲線編號極限拉力/N峰值位移/mm粘結強度/MPa從表2能夠看出,到處置時候的耽誤,堿處置CPP的粘結強度逐步降落,硅烷偶聯劑處置CPP與之相反,呈增大趨向,但不管經堿處置或是硅烷偶聯劑處置的纖維與水泥基體粘結強度較原狀纖維均較著增大,且堿對纖維的改性成果要優于硅烷偶聯劑,Ni(i= =1,2,3)粘結強度較Y別離前進了(88.0%,55.6%,43.7%)和(23.2%,49.3%,69.0%)。這是因為粗分解纖維是由C3H6單體聚合而成,且在出產進程中對其外表停止了涂油處置,使纖維在常溫下比擬不變,形狀法則,外表具備疏水性和光滑性0(見(a))。這使得水泥漿不易浸潤纖維,纖維與基體粘結成果變差,從而纖維拔出強度降落。強堿溶液可去除纖維外表的油劑,蝕刻纖維并在纖維法則鏈上引入H,使纖維外表發生不法則的凹坑、突出或裂紋,降落纖維外表平坦度(見(b)),從而有用改良了纖維與水泥基體界面粘結強度機能。但堿處置時候太長會毀傷纖維,將局部對消對纖維/基體粘結機能的加強效應,從而使界面強化效應削弱。硅烷偶聯劑既具備親水基團又有可與烯烴(纖維)發生化學連系的無機基團,使纖維外表發生不法則崛起(見(c)),增大纖維/基體物理粘結,并增大纖維外表的極性,使其易于潤濕,前進纖維的親水性,且此中的易水解基團可與沙漿的水化產物反映構成Si-O-Si鍵,使纖維與沙漿的界面連系力增添,前進纖維與水泥基體的粘結強度M.因為硅烷偶聯劑不會毀傷纖維,是以恰當耽誤a)原狀纖維(b)NaOH處置的纖維(c)KH570處置的纖維纖維處置前后微觀描摹(1000x)處置時候,能夠使硅烷偶聯劑進一步闡揚其改性感化,從而使纖維/基體的粘結強度進一步加強。

  2.2抗壓強度纖維沙漿抗壓強度實驗成果見。由可知,纖維經處置后,纖維沙漿的抗壓強度較原狀纖維沙漿稍有前進,但變更幅度不大。NiC(i=1,2,3)和KiC(i=1,2,3)的抗壓強度較YC別離前進了(12.8%,4.5%,1.3%)和(2. 2%,6.2%,7.9%)。這是因為經強堿或硅烷偶聯劑處置纖維后,纖維外表發生物理或化學的變更,如對纖維刻蝕或引入親水基團,可增大纖維與水泥的物理粘結或化學連系,并削減界面區缺點的發生,從而使纖維/基體界面粘結機能改良,在微觀機能上即表現為抗壓強度增大,但纖維自身模量較低,故不會使抗壓強度大幅前進。

  2.3抗折強度荷載一撓度曲線見。從中能夠看出,纖維沙漿在初裂前,荷載撓度曲線呈直線上升,當基體開裂后,荷載敏捷降落,隨后因為纖維的橋接感化,荷載隨撓度的增大又持續上升,但處置纖維與未處置纖維在開裂后的曲線趨向不再不異。纖維經處置后,荷載在開裂后敏捷增大并跟著撓度增大堅持不變,在撓度到達3mm時仍具備峰值荷載一半以上的殘存強度,尤以N1C的趨向*為較著,而原狀纖維沙漿的剩余強度僅能保持在峰值荷載四分之一擺布。這申明外表處置纖維與基體間的界面粘結機能改良,纖維橋接感化得以前進闡揚,從而具備更好的加強增韌成果;而原狀纖維與基體間的界面粘結絕對較弱,在纖維拔出進程中較早發生粘結粉碎,致使纖維較早脫黏而生效。

  荷載一撓度全曲線纖維沙漿的抗折強度實驗成果見。從能夠看出」尤=1,2,3)和1(疋=1,2,3)的抗折強度較YC有較著前進,增幅別離為(21.5%,12. 7%,7.6%)和(5.6%,11.2%,15.8%),與粘結強度變更紀律類似。這是因為強堿或硅烷偶聯劑處置纖維后,纖維/基體粘結強度增大,按照11,纖維抗拉強度操縱率p=2W/(xdf)(此中t為界面粘結強度,。為纖維*大拉應力,If為纖維長度,df為纖維等效直徑),將表2數據代入可得,Y、Ni和Ki(i=1,2,3)的纖維抗拉強度操縱率別離為18.8%、(35.以后纖維強度操縱率前進,橋接感化得以進一步闡揚,即纖維在受力拔出進程中承載才能增大,能夠耗散更多的粉碎能量,*大水平做功,起到加強水泥沙漿的感化,在微觀機能上即表現為水泥沙漿抗折強度增大。

  3論斷CPP纖維顛末NaOH溶液或硅烷偶聯劑處置后,纖維/基體粘結強度較原狀纖維較著增大。但跟著處置時候的耽誤,NaOH溶液處置的纖維/基體粘結強度呈降落趨向,硅烷偶聯劑處置的纖維則與之相反。

  顛末NaOH溶液處置后,纖維外表比擬原狀纖維加倍粗拙,可是處置時候耽誤會使纖維外表發生過量裂紋而粉碎纖維;顛末硅烷偶聯劑處置后,纖維外表呈現較著的不法則崛起,跟著處置時候的耽誤,纖維外表未發生粉碎且親水性變強,是以,耽誤處置時候有益于前進硅烷偶聯劑的改性成果。

  纖維沙漿抗壓強度稍有前進而抗折強度較著增大,且在初裂后仍具備較高的剩余強度。因為NaOH溶液或硅烷偶聯劑處置引發纖維外表描摹與極性的轉變有益于前進纖維與水泥基體界面的物理粘結或化學連系,使界面區缺點削減,延緩纖維脫黏,纖維加強增韌感化得以有用闡揚。

(完)

 
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