水泥基复合材料的配比设计与力学性能研究

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1、２０１１年第３２卷第３期中北大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．３２０１１（总第１３７期）﹢﹨﹪﹫﹦﹫﹨﹤﹪﹫﹢（﹢﹢﹤﹫﹦﹤﹦﹦﹥﹫﹫）（ＳｕｍＮｏ．１３７）文章编号：１６７３３１９３（２０１１）０３０３８２０５水泥基复合材料的配比设计与力学性能研究赵帅，李国忠（济南大学材料科学与工程学院，山东济南２５００２２）摘要：采用掺加聚丙烯纤维和聚合物乳液对水泥砂浆进行改性．运用正交实验直

2、观分析的方法，确定了聚丙烯纤维聚合物乳液改性水泥砂浆材料成分的最佳配比，并且对改性水泥砂浆进行了力学性能研究．实验结果表明，掺加一定量的聚丙烯纤维和聚合物乳液，可以提高水泥砂浆的力学性能，并且得出其作用机理．关键词：水泥砂浆；聚丙烯纤维；聚合物乳液；正交实验；力学性能中图分类号：ＴＵ５２８文献标识码：Ａ┄：１０．３９６９燉ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３３１９３．２０１１．０３．０２６┉┄﹥┈┃┃┃━┇┄┅┇┉┈┄﹤│┃┉﹤┄│┅┄┈┉┈ＺＨＡＯＳｈｕａｉ，ＬＩＧｕｏｚｈｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ

3、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＪｉｎａｎ，Ｊｉｎａｎ２５００２２，Ｃｈｉｎａ）﹢┈┉┇┉：Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｓａｎｄｐｏｌｙｍｅｒｅｍｕｌｓｉｏｎｗｅｒｅｆｉｌｌｅｄｉｎｔｏｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｉｔｓｂｅｈａｖｉｏｒ．Ａｎｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｏｎｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒａｎｄｐｏｌｙｍｅｒｅｍｕｌｓｉｏｎｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｒａｔｉｏｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄａｎｄｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ

4、ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒｃｏｕｌｄｉｍｐｒｏｖｅｂｙｆｉｌｌｉｎｇｓｏｍｅｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒａｎｄｐｏｌｙｍｅｒｅｍｕｌｓｉｏｎｔｏｇｅｔｈｅｒｉｎｔｏｉｔ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅａｂｏｖｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．┎┌┄┇┈：ｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒ；ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒ；ｐｏｌｙｍｅｒｅｍｕｌｓｉｏｎ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔ

5、ｉｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ０引言水泥砂浆是建筑中用量最大的建筑材料，但是其自身存在一些缺陷，如易塑性干缩开裂、抗拉强度低、抗冲击韧性差等，限制其在工程中更广泛地应用．聚丙烯纤维增强水泥砂浆作为一种新型建筑材料，近２０年来在国内外得到了迅速发展．中外有关研究表明，聚丙烯纤维增强水泥砂浆具有普通砂浆不能收稿日期：２０１０１１０５基金项目：济南铁路局科技计划资助项目（Ｇ０５０３）作者简介：赵帅（１９８３），男，硕士．主要从事材料加工工程研究．（总第１３７期）水泥基复合材料的配比设计与力学性能研究（赵帅等）３８３比拟的优良性能，如断裂韧性好、抗冲击、耐疲劳等

6、［１４］．但是聚丙烯纤维增强砂浆存在纤维与砂浆基体界面粘结性能较差、纤维增强效果不佳的缺点［５７］．通过掺加聚合物乳液改性水泥砂浆，有效改善纤维砂浆基体界面粘结性，提高砂浆性能［８１０］．本文通过掺加一定量的聚丙烯纤维和聚合物乳液，对普通水泥砂浆改性．在本实验条件下，运用正交实验直观分析方法，测定不同配比水泥砂浆的抗压、抗折强度，进行聚丙烯纤维聚合物乳液水泥砂浆的配比设计，分析聚丙烯纤维聚合物乳液水泥砂浆的改性原理，可以为纤维聚合物增强水泥砂浆的推广应用提供参考资料．１实验１．１实验原材料水泥：ＰⅡ５２．５Ｒ硅酸盐水泥（山东淄博水泥厂）；集料：河砂，细度模数２．８，含泥量

7、＜１．５，符合ＪＧＪ５２标准要求；纤维：聚丙烯纤维（四川华神化学建材有限责任公司），横截面为三叶型，此种截面比其他许多纤维的圆形或矩形截面，具有更大的比表面积，与基体的握裹力更强，聚丙烯纤维横截面如图１所示，其主要性能指标见表１；聚合物乳液：ＰＯＬＹＷＥＬＬＢＰ２８１有机硅改性建筑乳液，主要成分是纯丙烯酸酯共聚物，固含量为（５０±０．５）％，Ｔｇ是２５℃，由北京宝威乳胶有限公司生产；减水剂：萘系高效减水剂，为粉剂（山东省建筑科学研究院外加剂厂生产）；水：普通自来水．表１聚丙烯纤