混凝土与水泥制品
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  • 文章内容

PVA纤维改性磷酸盐水泥材料的研究

作者:孙 晨,丁 铸    单位:深圳大学土木工程学院,广东省滨海土木工程耐久性重点实验室,250022

关键词:PVA纤维;磷酸镁水泥;纤维增强水泥基复合材料;抗弯曲强度

摘  要:为了探究PVA纤维对磷酸镁水泥性能的影响,制备了不同掺量PVA纤维复合MPC,测试其抗压、抗折强度、弯曲性能,并用X射线三维重构显微镜(XCT)分析了微观结构。研究结果表明,PVA纤维的加入对磷酸镁水泥抗折性能有显著的提高,但是对抗压强度影响不大;PVA纤维的加入对于弯曲性能有较好的改善,延性显著提高,显示出明显的弯曲硬化特点,可以有效改善磷酸镁水泥的脆性破坏特征。微观分析发现,PVA纤维在基体中成均匀乱向分散,有利于阻止裂缝的发展。

0   前言
   磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement,MPC)是由镁砂和磷酸盐及胶凝材料按照一定的配比配制而成的水泥材料。早期磷酸镁水泥常用磷酸二氢铵,但磷酸氢二铵在进行反应时会产生氨气,产生的氨气一方面会使结构中产生孔隙,导致结构疏松,降低试件强度,另一方面也会污染空气。目前,经过改进的MPC多采用磷酸二氢钾(KH2PO4)作为原料来制备 [1-2]。和硅酸盐水泥比,MPC具有早期强度高、快凝快硬、干缩变形小、高黏结强度等优良性能,同时还兼具陶瓷、水泥和耐火材料的优点,已经用于机场跑道、高速公路和城市主干道的快速修补、各类工程的抢修方面 [3-7],并在危险废弃物的固结与稳定方面具有很大潜力。但该材料的脆性也比较明显,在受压受弯时呈现显著脆性破坏,不利于该材料的推广应用。
   将纤维掺入水泥基材中可有效强化、韧化水泥基材的性能,这也是提高水泥基材阻裂能力的有效途径 [8-9]。目前已有一些以MPC为基体的纤维复合材料的研究成果,例如掺加玻璃纤维、聚丙烯纤维和钢纤维增强的MPC基复合材料的力学性能和耐久性均优于硅酸盐水泥复合材料,掺加适量的聚丙烯纤维或钢纤维可使MPC基砂浆表现出应变硬化特性和较高的弯曲韧性[10-12]。已有研究表明,聚丙烯纤维的掺入对MPC的抗折强度有较大的提升[13],并且在聚丙烯纤维MPC基体中具有很好的分散性。因为PVA纤维与聚丙烯纤维有着相似的性能,在硅酸盐水泥基纤维复合材料中常作为对比材料[14],同时,所制成的硅酸盐PVA纤维复合材料具有独特的应变-硬化性能和超高韧性,显著改变了传统水泥基材料的脆性特征[15-19]
   本研究在MPC中加入PVA纤维制备出的纤维复合材料,可以提高MPC材料的延性,并减少其脆性破坏。

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