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1、增强材料对聚合物混凝土性能的影响时间：2013年04月10日信息来源：不详点击：2次我要评论(0)【字体：大中小】摘要： 本文研究了增强材料对聚合物树脂混凝土(PC)强度的影响,并探讨了试件尺寸对PC性 能的影响。关键词： 填料;增强材料;聚合物树脂混凝土;试件尺寸 0引言 聚合物树脂混凝土材料以其优越的特性,如高强度、高阻尼等性能,已经应用于高精度机床、高水平数控机床的底座和导轨上,大大提高了加工精度,引起了机床制造行业的广泛关注。填料是聚合物混凝土材料的主要成分之一,它的加入可以减少树脂用量,降低成本,改善PC的
2、工作性能,如改善热膨胀系数和收缩率,增加热导率和机械强度,提高尺寸稳定性。本试验选用水泥、粉煤灰、Al2O3粉末、CaO粉末、玻璃纤维五种填料,研究了填料种类不同对PC性能影响。为了提高PC材料的性能,加入尼龙纤维作为“增强材料”,研究了增强材料对聚合物树脂混凝土劈裂抗拉强度的影响。试件尺寸对混凝土性能的影响,在混凝土性能测试中称之为“比尺效应”,本次试验对比尺效应也进行了研究。1试验材料及方法 本试验采用最佳配比即骨料、填料和粘接剂按8∶1∶1混合使用。其中粗、细骨料采用最佳配比63∶37[1]的高强度花岗岩,粘接剂配方如表
3、1所示 表1 粘接剂配方 环氧胶 增韧剂固化剂 种类 E-44E-44 DBP JA-1 份数 30 70 14 18PC制作工艺如图1 图1 PC制作工艺 分别采用水泥、粉煤灰、Al2O3粉末、CaO粉末、玻璃纤维作填料,按上述工艺浇注成40mm×40mm×160mm的混凝土试样。将试样固化7天后放入抗折夹具中在300kN液压万能试验机上进行抗折强度测试(加载速度50N/s±5N
4、/s)。试样折断后,取半个试样放入抗压夹具中进行抗压强度测试(加载速度5kN/s±0.15kN/s)。将另一半试样室温固化28天后进行抗压强度测试。在研究尼龙纤维对PC性能影响时采用边长7107cm的模具,增强材料在模具中分四层平放,每层放置方向平行,相邻两层互相垂直。试样成品制成后放在80℃烘干箱内烘干20h,取出试样进行PC性能测试。为了研究比尺效应对PC材料性能影响,分别采用了边长分别为7107cm、5150cm和4100cm的立方体模具,利用上述工艺制取试样,进行了劈裂抗拉强度的测试。2 试验结果分析2.11 填料对PC性
5、能影响 在环氧树脂粘结剂、树脂混凝土中均加入填料以改善其性能,从复合材料角度分析,填料实际为一种增强材料。本文采用五种不同填料制取试样,性能测试如表2。表2 填料对PC性能影响 试样组填料 固化7天抗强度/ MPa 固化7天抗折强度/MPa 固化7天抗折强度/MPa 1 水泥 27.7 56.5 85.5 2 粉煤灰 23.862.1 83.8 3 氧化铝 19.7 59.571.6 4 氧化钙 23.1 63.5 43.7 5 玻璃纤维17.0 55.8 64.8 从表2中数据可看出,在固化前期水泥和粉煤灰对提高PC
6、抗折强度有明显优势,而在后期对提高PC材料抗压强度也有很大优势。综合考虑,水泥和粉煤灰是比较理想的填料。水泥和粉煤灰极为相似,是吸湿性材料。当水泥(或粉煤灰)与粘结料充分混合,由于水泥的吸湿性使得粘结料的粘度提高,水泥与粘结料形成颗粒胶体,增大了胶体有效粘接面积,包裹在骨料的表面,并填充在骨料的空隙中。在固化前,水泥起到了润滑作用,使胶结料尽可能与骨料均匀混合。硬化时,水泥颗粒与骨料、胶结料三者粘结,减小了孔隙率,提高了PC试样的强度。而CaO、Al2O3粉末本身价格较贵,作填料制取的PC材料强度也不太高,没有多大使用价值。且Ca
7、O有很强的潮解作用,使制成的PC性能不稳定。另外,粉煤灰填料可以降低干燥收缩率,减小渗透性,改善抗介质侵蚀性,提高PC制品的修整性[2]。而且粉煤灰又是煤矿工业的副产品,来源广泛,价格便宜,故粉煤灰是较理想的聚合物混凝土填料。2.1.2 尼龙纤维对PC材料劈裂抗拉强度的影响 在上述以粉煤灰为填料的PC中又加入尼龙纤维,以尼龙纤维作为增强材料制取试样,与未加入尼龙纤维的PC对比,进行劈裂抗拉强度测试,结果见表3。 表3 尼龙纤维对PC性能影响 增强材料 劈裂抗拉
8、强度/MPa 无 7.0 尼龙纤维 8.0 试验发现,尼龙纤维的加入使PC性能有所提高。从劈裂面来看,尼龙纤维已经完全断开,这说明尼龙纤维和PC良好粘合,在PC中起到一定增强作用。尼龙纤维是一种纤细并且柔韧的织状物材料,它的弹性模量较
