PVA纤维改性混凝土的制备与性能研究_毕业设计.docVIP

PAGE 11 - 摘 要 混凝土是目前土木工程界使用最多的一种建筑材料，但是随着混凝土技术的不断发展，人们对材料复合技术认识不断提高，对混凝土的性能要求大大提高，不仅要保证混凝土的强度，更要保证混凝土的耐久性等一些其他性能。而利用纤维特性可以弥补这些缺陷。PVA（聚乙烯醇）纤维可以有效的提高混凝土的抗压强度、抗冻性，从而提高混凝土的耐久性以及抗变形性同时可以改善混凝土的和易性，对提高混凝土的使用寿命有很大的意义。 本文对混凝土的纤维以及PVA改性混凝土的工作性能、力学性能、抗裂增韧性能等进行综述研究；并通过实验制备PVA纤维混凝土，研究PVA纤维对混凝土的坍落度、抗压强度的影响；最后对PVA纤维混凝土的发展方向进行了预测。 研究表明：（1）在混凝土中加入的PVA纤维具有良好的拉伸强度、高弹性模量，可以提高混凝土的各项性能。（2）PVA纤维加入到混凝土中会导致其稠度增大进而引起混凝土坍落度的下降。（3）在一定范围内，掺加PVA纤维会提高混凝土的抗压强度。（3）低掺量的PVA纤维也会增强水泥基材料的韧性；实验表明：（1）PVA纤维掺加到混凝土中会增加混凝土的单位用水量，导致混凝土的坍落度降低了15%。（2）PVA纤维掺量为0.2%时对混凝土的抗压强度影响最为显著，其28d强度提高了31%。 关键词：聚乙烯醇纤维；混凝土；抗压强度；耐久性；坍落度 第一章 绪论 1.1 PVA纤维的概述 德国化学家Herrmann和Haehnel于1924年合成了聚乙烯醇，之后，他们用水溶液通过干法纺丝技术制备聚乙烯醇纤维。干纺工艺相对复杂，所用的聚乙烯醇与普通湿法纺丝所用的相同，高浓度原液在从喷丝头喷出之前被连续加热、挤出、溶解、过滤和脱泡。纤维被凝固剂如热空气凝固，并被成形和拉伸以获得高强度纤维[1]。 因为聚乙烯醇纤维在性能上与棉花非常相似，但是聚乙烯醇纤维在耐磨性、耐晒性、耐腐蚀性和力学性能上要比棉花好得多，而且其密度比棉花低，所以中日两国当时开始研发聚乙烯醇纤维的重要目的是将其应用于民用工业，在当时发展聚乙烯醇纤维的动力是解决国内服装问题。然而，由于聚酯理论，棉纤维等性能更优异，随着时间的发展，聚乙烯醇纤维逐渐被取代 经过不断的改进和新工艺的生产，聚乙烯醇纤维受到越来越多的关注，日本科拉公司利用新的纺纱技术成功研发了高强聚乙烯醇纤维。在2000年左右，聚乙烯醇纤维的总产量已经达到了2.5万吨。日本生产的K-Ⅱ高强高模聚乙烯醇纤维的强度较于之前的聚乙烯醇强度有了很大的提升。目前，它已成为第二大品种的有机高强度纤维。 作为一种新型纤维，PVA纤维具有很多优点： （1）良好的拉伸强度(一般为1600-2500MPa)，高弹性模量和良好的机械性能，可提高基材的冲击强度和韧性； （2）亲水性好，可均匀分散在水泥基材料中； （3）耐酸碱性好，可与水泥相容； （4）高强PVA纤维与水泥之间具有良好的界面结合力，因为PVA纤维的非圆形和不规则截面有利于增加纤维与水泥之间的结合面；PVA的分子结构为(CH2-CHOH)n，其中的碳羟基能与水泥水化物中的羟基形成牢固的碱基结合； 图1-1 PVA分子式 （5）直径适中，达39μm [2]。 1.2 PVA纤维的应用 PVA纤维在建筑材料、工业、渔业、运输和医用等方面的应用不断扩大。可利用PVA纤维强度好、耐冲击性好以及在成型加工时纤维分散性好的特点，进而生产出质量均匀并得到强化的增强塑料制品，具体可用于制造粘合剂、乳化剂和薄膜等产品。 刘白玲[3]研究了高混机的预混过程对PVA薄膜性能的影响。将PVA和淀粉的热熔液与添加剂混合在一起，用高混机搅拌均匀，然后流延成膜。在搅拌过程中可明显改善了PVA薄膜的透明性以及耐水性。结果分析表明，PVA中直链淀粉的含量越高PVA薄膜的耐水性越好。 其次PVA纤维也能增强水泥、石棉板或陶瓷建筑材料方面。在建筑材料方面能体现出其抗拉强度和模量高，亲水性好，使PVA纤维能均匀地分散在水泥基质中[4]。机械性能良好，可提高建筑材料的韧性和抗冲击强度。抗弹、性抗疲劳性也可以提高且可以防止龟裂。分散性好，建筑材料表面可长时间保持光滑且无剥落现象。耐酸碱性好，适用于各种等级的水泥。 通过在混凝土中掺与不掺改性PVA纤维性能对比室内试验及溪洛渡水电站工程应用表明：掺改性PVA纤维能有效提高混凝土劈拉强度、极限拉伸值，减小混凝土干缩率，对提高大坝混凝土的抗裂性能非常有利[5]。 1.3 混凝土的概述 水泥混凝土技术从19世纪开始起步以来，因其生产工艺比较简单而成为建筑界最常用的建筑材料，但是混凝土的种种缺点影响了其使用范围。我国虽然是当前世界上最大的水泥生产国和混凝土消费国，但我国混凝土的制备工艺却远远不如其他一些国家。由于混凝土要承受各种压力，导致