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纳米SiO2与聚丙烯纤维对水泥基材料性能的增强作用研究
Research of Nanometer SiO2 and Polypropylene Fiber on Enhanced Effects of Cement-based Materials
2012年第4期
纳米SiO2;聚丙烯纤维;水泥基材料;高速研磨搅拌+超声波分散;强度
Nanometer SiO2; Polypropylene fiber; Cement-based material; High speed grinding+Supersonic wave dispersing; Strength
2012年第4期
1000-4637(2012)04-44-03
广西区科技厅项目(桂科自0481003);广西工学院科学研究基金项目(030103)
董健苗,马铭彬
广西工学院土建系,柳州 545006

董健苗,马铭彬

浏览量:
1000
摘  要:研究了不同掺量聚丙烯纤维对水泥基材料力学性能的增强作用,以及纳米SiO2在高速研磨搅拌+超声波分散的条件下,对掺聚丙烯纤维的水泥基材料的增强作用。试验结果表明,在水泥基材料中掺入聚丙烯纤维能在一定程度上提高试样的抗折、抗压强度,随着纤维掺量的增加,水泥基材料强度呈现先提高后逐渐降低的趋势。采用高速研磨搅拌+超声波的方法分散纳米SiO2,在纤维及纳米SiO2掺量均很小的情况下,可较大幅度提高水泥基材料的强度。Abstract:Theinfluencesofdifferentcontentsofpolypropylenefiberonmechanicalpropertiesofcement-basedmaterialarestudied.AndtheenhancedeffectsofnanometerSiO2ondifferentcontentsofpolypropylenefiberreinforcedcement-basedmaterialdispersedbythemethodofhighspeedgrinding+supersonicwavedispersingareinvestigated.Theexperimentresultsshowthatthepolypropylenefibercanincreasethebendandcompressionstrengthofsamplesinacertainextent,andwiththeincreaseofpolypropylenefibercontents,thestrengthofsamplesincreasesatfirstandthenreduces.Thestrengthofcement-basedmaterialsincreasesobviouslyintheconditionoflesscontentsofpolypropylenefiberandnanometerSiO2,whennanometerSiO2isdispersedbythemethodofhighspeedgrinding+supersonicwavedispersing
英文名 : Research of Nanometer SiO2 and Polypropylene Fiber on Enhanced Effects of Cement-based Materials
刊期 : 2012年第4期
关键词 : 纳米SiO2;聚丙烯纤维;水泥基材料;高速研磨搅拌+超声波分散;强度
Key words : Nanometer SiO2; Polypropylene fiber; Cement-based material; High speed grinding+Supersonic wave dispersing; Strength
刊期 : 2012年第4期
DOI :
文章编号 : 1000-4637(2012)04-44-03
基金项目 : 广西区科技厅项目(桂科自0481003);广西工学院科学研究基金项目(030103)
作者 : 董健苗,马铭彬
单位 : 广西工学院土建系,柳州 545006

董健苗,马铭彬

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:研究了不同掺量聚丙烯纤维对水泥基材料力学性能的增强作用,以及纳米SiO2在高速研磨搅拌+超声波分散的条件下,对掺聚丙烯纤维的水泥基材料的增强作用。试验结果表明,在水泥基材料中掺入聚丙烯纤维能在一定程度上提高试样的抗折、抗压强度,随着纤维掺量的增加,水泥基材料强度呈现先提高后逐渐降低的趋势。采用高速研磨搅拌+超声波的方法分散纳米SiO2,在纤维及纳米SiO2掺量均很小的情况下,可较大幅度提高水泥基材料的强度。

Abstract: The influences of different contents of polypropylene fiber on mechanical properties of cement-based material are studied. And the enhanced effects of nanometer SiO2 on different contents of polypropylene fiber reinforced cement-based material dispersed by the method of high speed grinding + supersonic wave dispersing are investigated. The experiment results show that the polypropylene fiber can increase the bend and compression strength of samples in a certain extent, and with the increase of polypropylene fiber contents, the strength of samples increases at first and then reduces. The strength of cement-based materials increases obviously in the condition of less contents of polypropylene fiber and nanometer SiO2,when nanometer SiO2 is dispersed by the method of high speed grinding + supersonic wave dispersing

关键词:
纳米SiO2;聚丙烯纤维;水泥基材料;高速研磨搅拌+超声波分散;强度
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(1)在水泥基材料中掺入聚丙烯纤维能在一定程度上提高试样的抗折、抗压强度,随着聚丙烯纤维掺量的增加(从水泥质量的0.08%到0.3%),水泥基材料的抗折、抗压强度基本呈现先提高后逐渐降低的趋势,其主要原因在于纤维的阻裂效应[4]由于水泥石在硬化过程中自收缩等原因,造成内部存在不同尺度的微裂纹,在结构形成过程中,聚丙烯纤维阻止了这些裂缝的发展,减少了裂缝源的数量,并使裂缝尺度变小,从而在一定程度上提高了水泥基材料的抗折、抗压强度。随着掺量的增加,纤维在拌合水及水泥体系中的分散程度下降,其增强效果不能充分发挥,当掺量较大(0.3%)时,由于分散不均甚至会出现团聚现象,从而导致试样强度下降。
(2) 所采用的高速研磨搅拌+超声波分散方法处理的纳米SiO2能有效地增强聚丙烯纤维基水泥材料。采用传统的搅拌方法,纳米SiO2很难分散均匀,在水中往往呈团聚状态,采用高剪切混合乳化机在叶片高速旋转状态下(10000r/min)研磨搅拌,纳米SiO2得到了较好的分散,已经具有很高的分散程度,再放置于超声波场中,在超声波空化作用下,纳米SiO2表面能被削弱,有效地防止了颗粒的团聚并使之充分分散[1]。在拌和水中掺入的减水剂作为一种表面活性剂,同时也起了化学分散剂的作用,它能吸附在高速研磨搅拌+超声波分散后的纳米SiO2颗粒表面,改变颗粒性质,从而改变颗粒与液相介质、颗粒与颗粒之间的相互作用, 使颗粒间有较强的排斥力, 实现料浆稳定化,可以达到较好的分散效果[1]。在聚丙烯纤维水泥基材料中, 高度分散的纳米SiO2改善了纤维水泥基材料中水泥浆体与集料、纤维界面区的结构,使界面区的Ca(OH)2晶体数量下降,取向度明显降低,晶粒细化、C-S-H凝胶数量增加,强化了界面的粘结力。由于C-S-H凝胶数量增加,且凝胶尺寸更小更均匀,水泥石中的大孔减少,凝胶孔增加,结构变得致密,使强度得以提高。
(3)纳米SiO2经高速研磨搅拌+超声波分散后,仅需要极少的掺量(水泥质量的0.5%)以及极少的纤维掺量(水泥质量的0.8%)就可获得较好的增强效果,与基准试样相比,3d、28d的抗折强度分别提高了25%和14%,抗压强度分别了提高12%和17%。
[1] 高濂,孙静,刘阳桥. 纳米粉体的分散及表面改性[M]. 化学工业出版社,2003 .
[2] 季韬,黄与舟,郑作樵. 纳米混凝土物理力学性能研究初探[J]. 混凝土. 2003(3).
[3] 董健苗,马铭彬. 分散方法对纳米SiO2增强水泥基材料性能的影响[J]. 混凝土,2011(4).
[4] 孙家瑛. 聚丙烯纤维对高性能混凝土抗折强度、抗冲击性能影响研究[J].  混凝土,1999(6).
 

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