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1、玻璃纤维增强磷铝酸盐水泥的初步研究玻璃纤维增强磷铝酸盐水泥的初步研究玻璃纤维增强磷铝酸盐水泥的初步研究玻璃纤维增强磷铝酸盐水泥的初步研究2006年第4期8月混凝土与水泥制品CHINAC0NCRETEANDCEMENTPR0DUCTS20o6N04August玻璃纤维增强磷铝酸盐水泥的初步研究王伟,李仕群,赵发伟,衣朝华,刘飚,胡佳山(济南大学材料科学与工程学院,250022)摘要:初步研究了不同掺量的玻璃纤维对磷铝酸盐水泥(简称PALC)力学性能的影响.按照国际标准成型砂浆试样,并利用SEM,EDS等测试方法,对磷铝酸盐水泥中玻璃纤维
2、的结构和形貌进行了研究.结果表明,磷铝酸盐水泥的抗折强度以及劈裂强度都随着纤维掺量的增加呈现增大的趋势,而抗压强度增大的趋势不是很明显.当玻璃纤维体积率在0.10%～0.15%范围内时.磷铝酸盐水泥3d抗折强度和劈裂强度分别达到了5.7MPa和4.77MPa,比同期的纯磷铝酸盐水泥分别提高了9.6%和近100%,起到了明显的抗裂和增韧作用.关键词:磷铝酸盐水泥;玻璃纤维;力学性能中图分类号:TU52858文献标识码:A0前言磷铝酸盐水泥【】’21是一种特种水泥,具有早强,高强以及长期强度稳定增长的优点,但和其他品种水泥一样,也存在断裂
3、柔性小,抗折性能低,拉伸强度较低以及韧性差等缺点.而往水泥中加入各种纤维材料,如玻璃纤维,碳纤维,钢纤维以及合成纤维等,就可以改善它的抗折,抗劈裂性能,并起到阻止裂纹扩散,抵抗渗漏等作用.其中玻璃纤维增强水泥就是较理想的方法之一,而且,在国际上这种水泥制品已经投入生产[31.玻璃纤维增强水泥(GlassFiberReinforcedCe—ment,GRC)是以玻璃纤维为增强材料,以水泥净浆或水泥砂浆为基体形成的一种复合材料旧,在早期曾因普通玻璃纤维在碱性介质中强度迅速下降,变脆等原因造成了GRC的研究和生产一度中断.20世纪60年代,
4、Majumdar等采用在钠玻璃纤维中加入氧化锆的方法研制成了抗碱玻璃纤维,后又与英国皮尔金顿公司合作,共同研制成商品名为”Cem—Fil”的抗碱玻璃纤维,这为在世界范围内GRC材料的开发和应用起到了一个很大的推动作用[sl.GRC材料制品的性能充分发挥了玻璃纤维的高强度,高模量,低拉伸,耐高温,不燃烧等许多特点[61,克服和改善了水泥和混凝土的抗拉伸强度低,徐变大,抗折性能低,耐冲击性能差等缺点,使其具有很高的机械强度和良好的长期耐久性而在土木,农牧渔业,环境艺术,军事以及抢险救灾和建筑等许多领域得到广泛的应用[74,受到各国的重视和
5、青睐.纤维增强水泥基复合材料的基体,通常是普通波特兰水泥,但各国的研究者也曾研究了许多用于GRC生产的低碱度水泥,如高铝水泥,硫铝酸盐水泥和日本基金项且:国家自然科学基金项且(50572035);山东省自然科学基金项目(Q2oo3.F02).——46——秩父水泥公司开发的GRC专用水泥[91,本文则是以磷铝酸盐水泥为基体.关于玻璃纤维增强磷铝酸盐水泥的研究应用尚未见详细报道,本文主要研究了玻璃纤维对新型磷铝酸盐水泥的力学性能的影响,并得出提高磷铝酸盐水泥力学强度的最佳玻璃纤维掺量范围.1实验1.1原材料磷铝酸盐水泥;建筑砂粉;硅酸盐水
6、泥;标准砂;玻璃纤维.其中玻璃纤维的主要化学成分及技术指标见表l和表2.表1玻璃纤维化学组成抗拉强度Pa弹性模量Pa极限伸长率,%直径,m1O00～2O006o～703.0—4.010—121.2试样制备以纤维在水泥中的最佳体积比率0.05%～0.20%计,采用的玻璃纤维掺量设计如表3所示.按表3分别成型PALC净浆和砂浆(按ISO法操作),试样养护ld,3d和28d,分别测试相应龄期的抗压强度,抗折强度和劈裂强度.表3玻璃纤维掺量设计王伟,李仕群,赵发伟,等玻璃纤维增强磷铝酸盐水泥的初步研究2结果与讨论2.1力学性能图1为净浆抗压强
7、度随玻纤掺量的变化,由图1可以看出,掺玻璃纤维比不掺任何纤维的PALC的抗压强度都有所增加,其中以样品B0.15的抗压强度为最高,在水化龄期为1d时,达到了57MPa,比PALC的抗压强度提高了34.9%,在水化中,后期提高的程度较小,在3d和28d时,B0.15的抗压强度与试样B0.10比较略有下降,BO.1O的抗压强度为最高,分别为99.5MPa和120.3MPa,比PALC提高了1.2%和6-3%.图2是砂浆抗压强度随玻纤掺量的变化,由图2可以看出,水化龄期为1d时,试样B0.15的抗压强度最高,达到了36MPa,比PAX提高了
8、56%;水化3d和28d,试样B0.15的抗压强度比B0.10略有降低,而试样B0.10的抗压强度分别达到了47.38MPa和63.3MPa,比PALC试样分别提高了7.4%和5.3%.从图3抗折强度的变化曲线可以看出,
