水灰比对椰壳纤维增强水泥基复合材料的性能影响

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1、水灰比对椰壳纤维增强水泥基复合材料的性能影响黄小琴三亚学院摘要：制备水灰比不同的两组椰壳纤维增强水泥棊复合材料，分析其综合性能。结果表明:加入椰壳纤维后，椰壳纤维水泥基复合材料密度明显降低、吸湿性和吸水性增大，抗压强度下降幅度较大而抗弯强度下降不明显。另外，水灰比的降低能够提高材料的密度，使得材料的抗压和抗弯强度都有较大幅度的提高。指出该材料在轻质填充材料上具有一定的开发和研究价值。关键词：椰壳纤维含量;水泥基体;水灰比;力学性能;作者简介：黄小琴（1987年11月生），女，三亚学院助教。基金：三亚市院地合作项B（项B编号:2016YD18）

2、椰壳纤维具有一定的拉伸强度，可以作为水泥砂浆基体的植物纤维增强材料，有望改善水泥棊体抗弯强度，改善脆性破坏性质。椰壳纤维的加入，能够减少混凝土中砂石的使用，降低密度，制备综合力学和物理性能较好的轻质填充材料。国内外众多学者针对该材料做了许多研宄£1^1。比如P.M.Katkar的研宄表明，煮沸处理能够改善椰壳纤维与水泥基体相的适应性，增强水泥板的耐热性能、抗弯强度和抗压强度，吸水性也大大降低m。本研究通过将天然椰壳纤维加入水泥砂浆棊体屮，制备两组水灰比的椰壳纤维含量不同的椰壳纤维增强水泥棊复合材料，测量椰壳纤维水泥基复合材料的密度、吸湿性、吸

3、水性、抗压强度以及抗弯强度，探讨水灰比和椰壳纤维含量对椰壳纤维水泥基复合材料综合性能的影响，具有一定新型工程材料开发指导意义。1试样制备与检测本实验采用32.5的复合硅酸盐水泥，采用三亚力源椰糠厂的天然椰壳纤维，制备两组水灰比（水：中砂:水泥）分别为（1:4.53:1）和（0.8:4.53:1）的椰壳纤维增强水泥基复合材料，椰壳纤维的含量分别为0、0.16、0.32、0.48、0.64、0.80(wt%),试样编号分别为1、2、3、4、5、6。试样经过添加纤维、拌合浆体、制模、脱模、标准养护箱中养护28天后测试材料的性能。2材料密度分析将不同

4、水灰比的试样放置在空气屮，达到平衡含水率状态，电子天平称量试样重量，采用游标卡尺测量试样尺寸，分别计算试样的表观密度，取平均值，结果如图1所示。图1材料密度分析图下载原图从图1中可以看出，加入椰壳纤维后，随着纤维含量的增加，不同水灰比下椰壳纤维增强水泥棊复合材料密度呈下降趋势。这是因为，一方面，椰壳纤维密度比水泥砂浆基体低很多，将其加入到水泥基体中，占据水泥基体本身的体积，复合材料的整体密度下降；另一方面，椰壳纤维以纤维骨架形态存在于水泥砂浆基体中，二者界面存在大量孔隙，材料的孔隙率提高，因而密度降低。从图1中还可以看出，提高水灰比，椰壳纤维

5、增强水泥基复合材料的密度明显降低，对于水泥棊材料，水灰比是影响材料密度的重要因素，加入水泥砂浆屮的水一部分与水泥熟料发生水化反应而消耗，剩余的水则以自由水的形态占据一定的空间存在于水泥砂浆浆体中，随着浆体的硬化而蒸发，在基体原始位罝处形成孔隙，造成材料密度降低。密度是决定水泥基材料强度的重要因素，故要提高椰壳纤维增强水泥基复合材料强度的一大途径是降低水灰比。由于水灰比的降低将会大大降低新拌浆体的和易性，给材料均质性带来巨大挑战，故水灰比的降低存在一极限值，以不影响新拌浆体的工艺性为限度。3吸湿性分析分别测定试样在空气屮的质量，干燥48小时后质

6、量，分别计算试样的含水率，结果如图2所示。阁2材料吸湿性分析阁下载原阁从图2中可以看出，添加椰壳纤维后，随着椰壳纤维含量的增加，两种水灰比的椰壳纤维增强水泥基复合材料的含水率均不断升高。这一方面由于椰壳纤维木质为木质纤维，结构上具有较多孔隙，能吸附空气中的水分;另一方面，加入椰壳纤维后，椰壳纤维增强水泥棊复合材料密度降低，孔隙率提高，材料N部开孔隙总表面积增大，空气中水分子附着点增多，材料吸湿性增强。这显示椰壳纤维增强水泥基复合材料具有较好的吸湿性，对使用环境的温湿性具有一定的调节作用，具有作为室内轻质填充材料的良好性质。另外，从图2中还可以

7、看出，提高椰壳纤维水泥基复合材料的水灰比，材料的吸湿性增强，这是因为水灰比的提高，水泥基复合材料密度降低，孔隙增多，空气屮水分子吸附点增多，材料含水率增多，对于环境的温湿调节作用也增大。若将该材料运用于建筑室内轻质隔墙材料，对其强度要求不高的服役条件下，为增强居住舒适感，可以通过提高该材料水灰比和增加椰壳纤维添加量两种途径，增大复合材料的吸湿性。4吸水性分析采用电子天平，分别测定试样在空气中的质量，水中浸渍吸水饱和后质量，计算试样的吸水率，结果如图3所示。图3材料吸水性分析图下载原图从图3中可以看出，添加椰壳纤维后，随着椰壳纤维含量的增加，不

8、同水灰比的椰壳纤维增强水泥基复合材料的吸水性呈上升趋势。这是因为，一方面，添加的椰壳纤维为天然纤维，吸水性较高，将其加入水泥棊体屮，材料吸水率提高;另一方面，椰壳纤