EPS-石膏-矿渣墙体保温材料纤维增强实验研究.pdf

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1、材料研究与应用广东建材2016年第11期EPS一石膏一矿渣墙体保温材料纤维增强实验研究聂昆李久明(井冈山大学)【摘要】本研究通过以改性的废IEIEPS颗粒为保温骨料，以石膏一矿渣胶凝材料为胶结剂，短尼龙纤维为增强纤维，添加适量的外加剂，研究了短尼纶纤维的掺量对该EPS一石膏一矿渣墙体保温材料的各项性能的影响。结果表明，短尼龙纤维对于EPS一石膏一矿渣墙体保温材料具有显著的增强作用。在纤维含量低于4‰时，随着纤维含量增大，材料的抗压强度、抗折强度及软化系数都有不同程度增长，但材料的抗折强度增长更加显著；在纤维含量继续增大时，将引起材料

2、抗压强度的下降，但此时抗折强度继续增长；当纤维含量超过一定范围时，其抗折强度也会出现下降的趋势。【关键词】EPS一石膏一矿渣：保温墙体材料；纤维增强1前言墙体材料要求一定的强度和韧性，在冬冷夏热地区，要求其具有一定的抗冻融性。复合材料实验研究表明，在复合材料制备中加入纤维，能显著地起到增强作用，使材料的强度、韧性都有较大的提高，这是由于纤维在复合材料中起到了阻裂、增强和增韧的作用[I]。为了提高墙体材料的强度和韧性，增强材料的抗冻融能力，选取短尼龙纤维作为增强纤维，对EPS一石膏一矿渣墙体保温材料进行了纤维增强实验研究。纤维对基体的

3、作用概括起来主要有三种：阻裂，增强和增韧，掺加尼纶纤维的EPS一石膏一矿渣保温材料的各项物理性能的改善都与此三项有关[2

4、。纤维对基体的增强作用，主要为对抗拉强度的提高，相应地，以主拉应力为控制破坏的、如弯拉强度(又称抗折强度、折断模量)、抗剪强度等也随即提高。在混凝土纤维增强实验中，当高弹性模量纤维含量较高时，纤维混凝士的抗压强度也有明显的提高[31。材料的韧性通常是指材料在各种受力状态下进入塑性阶段保持一定抗力的变形能力，衡量材料韧性的指标较常用的有弯曲韧性、断裂能等。对于掺加尼纶纤维的该保温墙体材料来说，其最大的特点就是其韧性

5、的显著改善。对于纤维增强的机理，目前主要存在着两种理论，一种是复合材料的力学理论，另一种是间距理论，其它的理论大都是以两者或者两者之一作为基础而得出的结论。一12—2EPS一石膏一矿渣墙体保温材料的纤维增强实验下面研究了短尼纶纤维的掺量对该EPS一石膏一矿渣墙体保温材料的各项性能的影响，在该实验中，EPS的掺量为90／00，石膏：65％；矿渣：25％；水泥：10％．夕h加剂：3％0；液固比0．5。2．1抗压强度的影响由图1可以看出：纤维对抗压强度影响，在纤维含量4‰时达到最佳效果，此时，抗压强度达到了最大值，其后，抗压强度开始下降，

6、超过质量的5‰后，其抗压强度明显低于不掺纤维试件强度，并且，随着纤维含量的增加，其抗压强度有继续下降的趋势。图1短尼龙纤维的掺量对材料抗压强度的影响尼龙纤维由于其本身的弹性模量低，一般仅为基体弹性模量的1／10～1／2，因此其对复合材料的抗压强度的增强作用很弱。在纤维含量较高时，甚至对材料的抗压强度有消弱作用，初步估计这是由于纤维含量高时，在搅拌的过程中，纤维容易解团，造成复合基体中纤维分布不均，同时在基体中形成有害孔隙。文献【4】中在纤维混凝土实验研究中显示：合成纤维广东建材2016年第11期材料研究与应用对抗压强度几乎没有影响，

7、对抗拉强度和弯拉强度可有轻微的提高，当纤维体积率为0．05％～0．5％时，提高幅度一般不超过15％。当体积率超过0．5％以后，纤维混凝土的强度一般呈下降趋势。2．2抗折强度的影响短尼龙纤维虽然对复合体强度影响很小，但对复合体的抗折强度却有显著影响。

8、{-I----,'一1图2短尼龙纤维的掺量对材料抗折强度的影响由图2可以看出：随着尼纶纤维含量的增大，纤维的抗折强度越来越高，当纤维含量超过5‰时，其抗折强度有下降的趋势，产生这一现象的原因可能是由于当纤维含量过大时(超过5‰时)，造成在搅拌过程中尼龙纤维容易结团，从而造成纤维在基体中的

9、分布不均，进而消弱了材料的抗折强度。实验还显示，在纤维含量过高时，测出抗折强度数据有很大的离散性，这进一步说明分散不均极有可能是造成其抗折强度下降的原因之短尼龙纤维含量、纤维长细比以及纤维外形是影响抗折强度的重要因素。如果尼纶纤维性能一定，影响抗折强度的因素就是基体特性及与其有关的界面结构、性状与界面粘结力，而且，纤维增强复合材料的效果与基体(这里指石膏一矿渣胶凝材料)的抗折强度也有关系，在文献[31中，研究显示，基体的抗折强度越高，那么纤维对其的增强作用就越大。依据纤维间距理论[5】，纤维的分布状况对纤维增强复合材料的抗折强度的效

10、果具有决定作用，增强纤维在基体中的分布间距必须小于起到纤维增强效果间距才能显著起到增强复合材料的作用。这可以解释为什么在纤维含量过低时，纤维对材料的增强作用并不明显。2．3软化系数的影响在试件的破坏实验中嘲，未改性EPS颗粒配制的试件