短切聚酰亚胺纤维增强混凝土性能.pdf
《短切聚酰亚胺纤维增强混凝土性能.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《短切聚酰亚胺纤维增强混凝土性能.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、科研开发化工科技,():S C I E N C E&T E CHNO L OG YI NCHEM I C A LI N D U S T R Y基金项目:国家自然科学基金项目();杨凌职业技术学院基金项目(Z K ).作者简介:李特(),男,陕西周至人,杨凌职业技术学院讲师,硕士,从事水利工程专业教学工作.收稿日期:短切聚酰亚胺纤维增强混凝土性能李特,田启超(杨凌职业技术学院,陕西 杨凌 ;中国电建集团 北京勘测设计研究院有限公司,北京 )摘要:通过酸洗、化学接枝的方法对短切聚酰亚胺纤维进行表面改性,并对不同配比的短切聚酰亚胺纤维增强混凝土进行了相关性能研究.结果表明,硅烷偶联剂成功接枝到聚酰亚
2、胺纤维表面,并且改性后的聚酰亚胺纤维能够提高纤维在混凝土内的分散性,并对混凝土性能有较为明显的提升作用,w(改性聚酰亚胺纤维),混凝土的综合性能达到最优值.关键词:聚酰亚胺;纤维增强;混凝土;性能中图分类号:TU 文献标识码:A文章编号:()混凝土因具有较高的抗压强度、良好的环境适应性及较低的价格成为应用最广泛的土木工程材料之一.相比于金属和聚合物等其他土木材料,混凝土明显更脆,抗拉强度较差.根据断裂韧性值,钢的抗裂纹扩展能力至少是混凝土的 倍.因此,使用中的混凝土在材料和界面上都会存在缺陷和微裂缝,这为有害物质提供了容易进入的途径,导致过早饱和、冻融损伤、结垢、变色和基材腐蚀.这一点在增强混
3、凝土的应用中尤为突出,因为随着混凝土强度的不断提高,其脆性更加明显,韧性不断降低,抗开裂性能越来越差,因此,提高混凝土材料性能的研究尤为重要.通过添加各种合适材料的短而随机分布的纤维可以很大程度提高混凝土的性能.纤维不仅改善了混凝土的抗拉强度和收缩裂缝,还能提高混凝土抗压强度、耐久性、疲劳寿命、抗冲击和耐介质等性能.聚酰亚胺纤维由于具有优异的热稳定性、良好的化学稳定性和优异的力学性能受到广泛关注,在航空航天、军事和原子能等方面得到了广泛的应用.随着聚酰亚胺合成技术的日趋成熟,其成本大幅度降低,因此得到学者更多的关注.但由于聚酰亚胺纤维的表面光滑,极性较小,不易与基材浸润,因此又限制了聚酰亚胺纤
4、维在先进复合材料领域中的应用.为满足混凝土更高的指标和使用范围,作者对聚酰亚胺纤维增强混凝土进行了研究.通过对聚酰亚胺纤维表面改性,增强聚酰亚胺纤维润湿分散性,并掺杂到混凝土中以提高混凝土的各项性能.实验部分原料、试剂与仪器普通硅酸盐水泥:P O,山东东岳泰山水泥有限公司;粉煤灰:级,南京宏乾环保工程有限公司;减水剂:济南山海化工科技有限公司;粗集料(碎石):粒径 mm,连续级配,w(泥),细集料(洗净晾干标准河沙):模数,市售;短切聚酰亚胺纤维:长度 mm,直径m,江苏先诺新材料科技有限公司.磷酸:质量分数,乙醇:上海化学试剂公司;硅烷偶联剂KH :阿拉丁生物科技有限公司;丙酮:国药化学试剂
5、;以上试剂均为分析纯;自来水:市售.扫描电子显微镜:Z e i s sS i g m aHV,德国蔡司公司;压力机:YA D ,长春科新试验仪器有限公司;电子天平:J T A,上海精天电子仪器有限公司;数控超声波清洗器:KQ D E,昆山市超声仪器有限公司;鼓风干燥箱:DHG A,上海 一 恒 科 学 仪 器 有 限 公 司;台 秤:T C S W(X S B),上海台迈衡器有限公司;砂浆搅拌器:U J ,河北初阳试验仪器有限公司;砼氯离子扩散系数测定仪:R CM ,振动试验平台:H Z J A,盛世慧科检测设备有限公司.实验方法聚酰亚胺纤维酸处理将短切聚酰亚胺纤维置于丙酮中超声清洗h后烘干,
6、置于w(磷酸)溶液中,加热至 处理h.将处理完毕的短切聚酰亚胺纤维用蒸馏水冲洗干净,烘干备用.硅烷偶联剂改性聚酰亚胺纤维配置w(KH 乙醇)溶液,将短切聚酰亚胺纤维加入其中,t 超声振荡h,取出聚酰亚胺纤维用乙醇溶液冲洗后 烘干备用.纤维增强混凝土的制备不同配方的实验配比见表.表不同配方的实验配比样品编号纤维类型w(纤维)/(基础材料)/(k gm)水泥水粉煤灰碎石标准河沙减水剂无纤维 未改性聚酰亚胺纤维 改性聚酰亚胺纤维 根据表的比例准确称取相关原材料,将水泥、粉煤灰、碎石和河沙依次倒入砂浆搅拌器中,启动电机预拌m i n,以确保原材料混合均匀.在继续搅拌的过程中依次倒入水和减水剂,搅拌至砂
7、浆呈均匀的流动状态.少量多次加入改性后的短切聚酰亚胺纤维并持续搅拌至均匀状态.最后根据实验要求,将搅拌均匀的砂浆制备成相应的试件,并用振动台将试件振动密实排除空气,放入养护箱中标准养护 d后进行测试.m(水)m(胶),w(砂),以此为基础配方设计混凝土配比.性能测试()根据国标G B/T 水泥胶砂流动度测定方法开展胶砂流动度的测试.()根据国标G B/T 混凝土物理力学性能试验方法标准开展混凝土的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的测试.其中抗压强度和劈裂抗拉强度的混凝土试件尺寸均为 mm mm mm,抗折强度的混凝土试件尺寸均为 mm mm mm.()按照国标G B/T 普通混凝土长期性能和耐
8、久性能试验方法标准,采用混凝土氯离子扩散系数快速测定法(R CM法)测试其养护 d的氯离子扩散系数.试件为高 mm、直径 mm的圆柱体.结果与讨论短切聚酰亚胺纤维表面改性聚酰亚胺纤维化学稳定性好、强度高、模量高并且耐热性好,但其表面光滑、表面能低、分散性较差,需要对其进行化学改性以改善与基材的结合性和分散性.研究表明,聚酰亚胺纤维经过磷酸处理后,在其表面能够生成羟基、羧基及羰基等极性基团.而硅烷偶联剂先在水中水解化工科技第 卷成硅醇,然后其硅羟基与聚酰亚胺纤维上的羟基脱水生成醚键,从而使硅烷偶联剂接枝到聚酰亚胺纤维上,以提高聚酰亚胺纤维的分散性和结合性,机理见图.图聚酰亚胺纤维接枝改性机理图不
9、同类型聚酰亚胺纤维S EM图见图.a未改性b磷酸酸化c硅烷偶联剂KH 改性图不同类型聚酰亚胺纤维S E M图由图 a可知,未改性的聚酰亚胺纤维表面光滑,没有刻蚀痕迹;由图 b可知,聚酰亚胺纤维经过磷酸溶液处理后,表面被轻度刻蚀,出现孔洞和沟壑,变得明显粗糙,说明磷酸溶液能够对聚酰亚胺纤维进行有效地刻蚀;由图 c可知,经过硅烷偶联剂K H 改性后,聚酰亚胺纤维表面被包覆,说明硅烷偶联剂K H 已经成功改性聚酰亚胺纤维.聚酰亚胺纤维对混凝土流动性的影响不同实验配方混凝土的流动度见图.w(聚酰亚胺纤维)/图聚酰亚胺纤维增强混凝土的流动度由图可知,未添加纤维的混凝土流动度较大,为 mm.随着w(聚酰亚
10、胺纤维)增加,未改性及表面改性后的聚酰亚胺纤维混凝土流动度均呈下降趋势.这是因为随着w(聚酰亚胺纤维)增加,阻碍了混凝土颗粒的运动,且在搅拌过程中w(聚酰亚胺纤维)较大时容易引起纤维局部发生缠绕、团聚,降低了混凝土的流动性.由图还可知,同等质量分数下经过表面改性后的聚酰亚胺纤维混凝土流动度明显高于未改性纤维,第期李特,等短切聚酰亚胺纤维增强混凝土性能这说明改性后的聚酰亚胺纤维在混凝土中具有较好的分散性,能够降低发生缠绕、团聚的可能性.聚酰亚胺纤维对混凝土抗压强度的影响不同实验配方混凝土的抗压强度见图.w(聚酰亚胺纤维)/图聚酰亚胺纤维增强混凝土的抗压强度由图可知,未添加纤维的混凝土抗压强度约为
11、 MP a,随着w(聚酰亚胺纤维)增加,抗压强度呈先增加后降低的趋势.w(聚酰亚胺纤维),混凝土的抗压强度均达到最高,未改性为 M P a,改性后为 M P a.由此得出,聚酰亚胺纤维的添加提高了混凝土的抗压强度,这是因为其阻碍了混凝土裂缝的发展,混凝土在受到较大的压缩载荷时会产生一个横向的力,使混凝土产生微裂缝并发展为大裂缝,当裂缝的扩展碰到混凝土内的纤维,纤维与混凝土之间的结合力会降低裂缝尖端的应力集中,降低裂缝发展.改性后的聚酰亚胺纤维与混凝土之间的结合力和分散性更好,因此抗压强度要优于未改性的聚酰亚胺纤维.聚酰亚胺纤维对混凝土劈裂抗拉强度的影响不同 实 验 配 方 混 凝 土 的 劈
12、裂 抗 拉 强 度 见图.w(聚酰亚胺纤维)/图聚酰亚胺纤维增强混凝土的劈裂抗拉强度由图可知,未添加纤维的混凝土劈裂抗拉强度为MP a,随着w(聚酰亚胺纤维)增加,混凝土的劈裂强度呈先上升后下降的趋势.w(聚酰亚胺纤维),混凝土的劈裂强度均达到最高,未改性为MP a,改性后为MP a.这是因为随着w(聚酰亚胺纤维)增加,在混凝土内的分散程度和结合力增加.w(聚酰亚胺纤维)达到一定数值,纤维在混凝土内的分散程度达到最佳,从而使裂缝产生的数量显著降低,因此劈裂强度达到最高值.w(聚酰亚胺纤维)继续增大,混凝土的部分纤维发生缠绕、团聚,产生部分微小空隙,增加了裂缝产生的几率,使劈裂强度降低.而经过表
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 聚酰亚胺 纤维 增强 混凝土 性能
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。