探析改性聚丙烯纤维对发泡水泥性能的影响

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翻新时间：2023-03-29

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探析改性聚丙烯纤维对发泡水泥性能的影响

【摘要】改性聚丙烯纤维是在普通聚丙烯纤维的基础上通过化学或物理方法改良而来，在抗裂性、抗渗性、抗冻性、抗冲击性、抗剥离性等方面均有所提高。将其应用于泡沫混泥土中，可对发泡水泥的力学性能、泡孔结构及抗折强度等性能有进一步改善。本文主要采用扫描电镜（SEM）、光学显微镜以及傅里叶变换红外光谱仪（IR）等研究改性聚丙烯纤维对发泡水泥性能的影响。

【关键词】改性聚丙烯纤维；发泡水泥；性能；影响

近年来，全球环境危机日益加剧，“低碳・环保”理念成为各国经济发展过程中竞相追随的主题，这对现代化建筑的保温材料形成了更严峻挑战。发泡水泥是将充分发泡的发泡剂泡沫均匀掺入水泥浆后再经过现浇施工、自然养护而形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料[1]。它具有防火阻燃、保温隔热、质轻抗震、吸音隔音等优良特性，并且生产中可用煤灰、矿渣、锯末等工业废料作填充材料，因而具有较好的节能性和施工性，是目前极为理想的绿色建材。但在实际应用和制备过程中，发泡水泥存在韧性差、易开裂、泌水、易离析等缺点，需要加入适当的工业纤维方可解决。文章采用以丙烯酸为功能单体的化学接枝法对普通聚丙烯纤维表面进行改性，以改善聚丙烯纤维表面的粘结性、亲水性等，从而促进其与发泡水泥更充分混合。

1.材料和方法

1.1实验材料

按一定配比将聚丙烯纤维、BPO以及二甲苯混合搅拌后装入有冷凝管以及N2导入管的四口烧瓶，并在氮气的环境下进行机械搅拌，直至温度上升到50℃为止；恒温下溶胀45min后温度升高到90℃，再在恒温下反应约30min，去除二甲苯以及残余的溶剂，并将丙烯酸溶液加入到四口烧瓶中，在75℃的恒温下反应约1h，将最终得到的产物进行冷却、水洗以及丙酮抽提，最后在60℃的恒温下进行烘干，并恒重提取聚丙烯纤维。

1.3改性聚丙烯纤维增强发泡水泥的试样制备

配比发泡水泥的材料主要有空白的发泡水泥S0、改性聚丙烯纤维增强发泡水泥S1-S6以及未改性聚丙烯纤维增强发泡水泥S7，试样的制备方法：将改性聚丙烯纤维、未改性聚丙烯纤维以及稳泡剂加入到水中混匀后，加入水泥进行搅拌，约1.5min后加入化学发泡剂，约1min后将料浆导入到模具中。

1.4实验的方法

1.4.1塑性收缩开裂

将S0-S6的配比料分别注入到一个40×40×160mm的三联模具中，注入的料浆需符合发泡后料浆表面高出木模边沿的6-8mm。注入4h后，切除超出模具边沿的表面后脱模，并将脱模后的试样放入养护箱中养护三日，并在恒温40℃下烘到绝干，在抗压、抗折一体化仪器上测试其抗折、抗压的强度。

1.4.3分析红外光谱及微观形貌

采用扫描电镜（SEM）观察未改性和掺加改性后聚丙烯纤维发泡水泥试样断面的形貌，采用光学显微镜观察空白和以及掺加改性后聚丙烯纤维发泡水泥试样断面泡孔结构，采用傅里叶变换红外光谱仪（IR）观察和分析改性前后聚丙烯纤维。

2.结果

2.1改性聚丙烯纤维能够影响发泡水泥的塑性收缩开裂

纤维的掺量在0.7%以下时，伴随纤维掺量增加，塑性收缩开裂的分数急剧下降；但当纤维的掺量超过0.7%时，伴随纤维掺量增加，塑性收缩开裂的分数下降较为缓慢，见图1。

图一改性聚丙烯纤维能够影响发泡水泥的塑性收缩开裂

2.2改性聚丙烯纤维影响发泡水泥的力学性能