水泥及水泥基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、低韌性的力學(xué)特性,在外部荷載以及環(huán)境作用下易產(chǎn)生裂縫,這也是水泥及水泥基復(fù)合材料最主要的病害。竹原纖維具有比強(qiáng)度與比模量高、可再生、可降解、質(zhì)輕價(jià)廉等優(yōu)良特性。在水泥基復(fù)合材料中引入竹原纖維有望提高材料的抗拉強(qiáng)度和耐久性。結(jié)合福建竹類資源分布廣泛,而竹原纖維開發(fā)不足、應(yīng)用領(lǐng)域小的現(xiàn)狀,本文開展竹原纖維水泥基復(fù)合材料的研究。針對竹原纖維與水泥基體之間界面結(jié)合弱的特點(diǎn),對竹原纖維進(jìn)行表面改性處理,以提高竹原纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的力學(xué)性能與耐久性能。本文通過傅里葉紅外光譜（FT-IR）等表征手段分析了竹原纖維表面化學(xué)組成;在對水泥水化過程以及水化產(chǎn)物分析的基礎(chǔ)上,采用價(jià)廉的水玻璃對竹原纖維進(jìn)行表面化學(xué)改性;采用X射線光電子能譜（XPS）與核磁共振（NMR）等手段表征改性前后竹原纖維表面化學(xué)組成的變化;采用掃描電鏡（SEM）觀測改性竹原纖維與水泥界面的微觀形貌,評估其界面粘結(jié)狀況;探討了竹原纖維改性對水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響;通過干縮試驗(yàn)表征了水泥砂漿的體積穩(wěn)定性,以毛細(xì)吸收系數(shù)表征了砂漿滲水能力,探討了竹原纖維水泥砂漿耐久性能。得出如下主要結(jié)論:（1）竹... 

【文章來源】：福建農(nóng)林大學(xué)福建省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同水玻璃膠凝添加量處理的植物纖維環(huán)境掃描電鏡圖

2竹原纖維水泥基復(fù)合材料制備12圖2-1A是沒有加入水玻璃凝膠的纖維電鏡圖，可看出纖維表面比較光滑干凈，幾乎沒有其它多余雜質(zhì)，只有一些膠粘劑附在纖維的表面上。圖2-1B可以觀察到，水玻璃的加入使得凝膠與纖維胞壁上的紋孔和膠膜互相交融在一起并依附于纖維的表面。因此，水玻璃對竹原纖維表面能起到一定的防護(hù)作用，水玻璃比較容易依附在纖維表明，從而對材料力學(xué)性能起到增強(qiáng)作用。另一方面水玻璃經(jīng)加熱處理后能與纖維表面羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得纖維吸水性降低。2.1.2改性竹原纖維制備水玻璃改性試驗(yàn)在水熱反應(yīng)釜（鄭州泰遠(yuǎn)儀器設(shè)備有限公司，容量2000mL）中進(jìn)行，具體步驟如下：（1）用生石灰（10.5g）泡水（730g）靜置24h，得到飽和澄清石灰水備用；（2）取756g水玻璃（購自福建南平嘉聯(lián)化工廠，水玻璃模數(shù)為3.4，濃度38.4%，屬中性水玻璃，其中SiO2含量27.09%，Na2O含量8.13%），加飽和石灰澄清液612g，按鈣硅比1：1配置成溶液。（3）竹原纖維（126g）在103℃條件下烘箱中烘6h，將烘干的纖維浸泡在配置的溶液（1378g）3min；（4）將浸泡后的竹原纖維置入水熱反應(yīng)釜中，再放入烘箱120℃蒸煮4h。（5）取出蒸煮完后的纖維放在尼龍過濾袋（20目）將多余的水分(948.2g)過濾掉，此時(shí)竹纖維的重量為409.4g，再用真空袋密封包裝好備用。改性處理流程如圖2-2所示。圖2-2水玻璃改性竹原纖維流程2.2竹原纖維水泥砂漿復(fù)合材料制備

水玻璃改性竹原纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料力學(xué)性能及耐久性研究132.2.1原材料2.2.1.1細(xì)骨料細(xì)骨料在砂漿基體中起著填充作用，參考《普通水泥基復(fù)合材料用砂石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ52-2006，篩選出的河砂各尺寸的累計(jì)篩余量見表2-1。計(jì)算得出砂子的細(xì)度模數(shù)M=2.7，為中砂，含水率為4%。砂子的顆粒級配見圖2-3。表2-1河砂的顆粒級配篩子（mm）底盤0.160.30.61.182.364.759.5累計(jì)篩余量（%）100989055261570圖2-3河砂級配曲線2.2.1.2水試驗(yàn)用水為蒸餾水。2.2.1.3水泥水泥復(fù)合材料力學(xué)性能和耐久性主要由水泥強(qiáng)度等級、化學(xué)成分含量等要素控制[51]。目前土建工程中常用的水泥標(biāo)號是32.5級和42.5級。本文選用建福牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥（福建水泥股份有限公司，福建永安）進(jìn)行試驗(yàn)。對水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性、細(xì)度、密度和水泥膠砂抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，其主要化學(xué)成分見表2-2。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]竹纖維微生物改性對竹塑復(fù)合材料性能的影響[J]. 熊小藝,于輝,鄭遺凡,葉曉丹,鐘哲科.  塑料. 2017(01)
[2]硅酸鈉改性聚乙烯醇耐水涂層的制備及研究[J]. 黃培林,范天鋒,王德海.  涂料工業(yè). 2016(06)
[3]磚石質(zhì)文物表面吸水性能檢測初探[J]. 周萍,王永進(jìn),趙強(qiáng).  文博. 2016(01)
[4]竹纖維增強(qiáng)混凝土的力學(xué)性能與計(jì)算方法研究[J]. 張昌,黃真,王賢棟,陳國維.  四川建筑科學(xué)研究. 2015(01)
[5]竹纖維增強(qiáng)礦粉-粉煤灰水泥基材料力學(xué)性能研究[J]. 畢潔夫,吳輝琴,黃月生,董健苗.  廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(02)
[6]水玻璃凝膠對植物纖維發(fā)泡材料抗壓強(qiáng)度的影響Ⅱ.發(fā)泡材料制備及性能的表征[J]. 林振,牛敏,謝擁群,周建波.  福建林學(xué)院學(xué)報(bào). 2013(04)
[7]竹鋼混雜纖維混凝土的抗沖擊性能試驗(yàn)研究[J]. 王賢棟,張昌,黃真,陳國維.  混凝土與水泥制品. 2013(10)
[8]聚合類陶瓷減水劑及我國聚合減水劑的研究進(jìn)展[J]. 胡飛,熊偉.  中國陶瓷工業(yè). 2013(03)
[9]新型纖維素纖維及其改性[J]. 李丹,田琳.  化纖與紡織技術(shù). 2012(04)
[10]竹纖維混凝土墻板的試驗(yàn)研究[J]. 陳翔,張小軍,賀冉.  湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(03)

博士論文
[1]環(huán)境友好植物纖維/熱固性樹脂復(fù)合材料的制備及改性[D]. 劉文地.福建農(nóng)林大學(xué) 2016
[2]水泥基材料水分傳輸?shù)难芯縖D]. 沈春華.武漢理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]竹纖維增強(qiáng)瀝青混凝土的制備與性能[D]. 賈暗明.福建農(nóng)林大學(xué) 2018
[2]混雜纖維水泥基復(fù)合材料本構(gòu)關(guān)系研究[D]. 丁學(xué)兵.安徽理工大學(xué) 2018
[3]纖維混凝土中纖維與水泥砂漿間界面細(xì)觀力學(xué)性能試驗(yàn)研究[D]. 蔣津.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[4]改性竹原纖維水泥基復(fù)合材料制備及性能研究[D]. 支偉.福建農(nóng)林大學(xué) 2017
[5]PVA-ECC自由收縮影響因素分析及模型預(yù)測研究[D]. 邱華芳.河北工業(yè)大學(xué) 2016
[6]竹纖維混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究與耐久性分析[D]. 張昌.上海交通大學(xué) 2014
[7]混凝土濕潤與干燥過程中水分傳輸規(guī)律研究[D]. 孫金陽.浙江大學(xué) 2012
[8]棕櫚纖維的基本性能研究[D]. 李曉龍.西南大學(xué) 2012
[9]竹子在園林和建筑中應(yīng)用的研究[D]. 謝元瑞.福建農(nóng)林大學(xué) 2011
[10]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的應(yīng)力計(jì)算與設(shè)計(jì)[D]. 楊濰.河北工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號：2987847