纳米SiO_2改性纤维在水泥基材料中的应用.pdf

第40卷增刊(II)东南大学学报(自然科学版)Vo.l40Sup(II)

2010年11月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Nov.2010

纳米SiO2改性纤维在水泥基材料中的应用
阳知乾刘建忠刘加平

(江苏省建筑科学研究院有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室,南京210008)
(江苏博特新材料有限公司,南京210008)

摘要:制备出新型的纳米二氧化硅改性聚丙烯纤维,测试了纤维的力学性能以及纳米颗粒在纤
维表面的分布状况,并将其应用在砂浆与混凝土中.重点研究了改性纤维提高与基材界面性能的
机理,主要考察改性纤维的分散性、抗裂性及对砂浆与混凝土力学性能的影响.研究结果表明,改
性纤维具有优良的力学性能,二氧化硅在纤维表面均匀分散,纤维与基材的界面性能得到改善,
并表现出极佳的分散性与抗裂性,对纤维增强砂浆与混凝土的抗压、抗折强度在一定程度上有所
提高.
关键词:纳米二氧化硅;聚丙烯纤维;界面性能;抗裂;砂浆;混凝土
中图分类号:TU5281572文献标识码:A文章编号:1001-0505(2010)增刊(II)-0049-07

Applicationofnano-silicamodifiedfiberincementitiousmaterials
YangZhiqianLiuJianzhongLiuJiaping

(StateKeyLaboratoryofHighPerformanceCivilEngineeringMaterials,JiangsuAcademyofBuildingScienceCo.,Ltd.,Nanjing210008,China)
(JiangsuBoteNewMaterialsCo.,Ltd.,Nanjing210008,China)

Abstract:Anewtypeofnano-silicamodifiedpolypropylenefiberwasprepared.Themechanical
propertiesoffiberweretestedandthedistributionofnano-particlesonthefibersurfacewasobserved
withSEM.Thispaperfocusesonthemechanismofimprovingfiber-matrixinterfacialproperties,es-
peciallythedispersionofmodifiedfiberandcrackresistanceandtheireffectsonmechanicalproper-
tiesoffiberreinforcedmortar(FRM)andfiberreinforcedconcrete(FRC).Theresultsdemonstrate
thatthemodifiedfiberwithwel-ldistributionofnano-silicahasgoodmechanicalproperties,and
showsexcellentdispersionandcrackresistance.Theinterfacialpropertyoffiber-matrixisimproved
andthecompressiveandflexuralstrengthofFRMandFRCisincreasedtosomeexten.t
Keywords:nano-silica;polypropylenefiber;interfacialproperties;crackresistance;mortar;concrete

在纤维增强水泥基复合材料中,界面承担着传递纤维与基体之间应力的作用,它是决定复合材料力学
性能、提高韧性与抗裂性的关键因素之一.因此,对改善纤维与水泥基材之间界面性能进行了很多研
[1-3][4-7]
究.纳米二氧化硅在砂浆混凝土中得到了广泛的应用,其主要作用有促进水化缩短凝结时间、降低
孔隙率、改善微观结构并提高力学性能[4-19].同时,纳米二氧化硅作为聚丙烯塑料的增强体已有较多应
用[20-24],在聚合物纤维中一般通过溶液混合[25]、原位聚合[26-28]、分散于萃取液中[29]等方式加入.本文主要
研究将纳米二氧化硅粉体直接熔融混合加入聚丙烯纤维,使改性后的PP纤维不但具有较好的抗塑性开
裂作用,而且分布于纤维表面的纳米二氧化硅能与氢氧化钙反应形成水化产物,使纤维与基体之间产生一
定的化学键合作用,增强界面黏结能力从而改善界面性能.
本文主要的研究内容包括纳米二氧化纳的本体表征;改性纤维的制备及性能测试;为验证界面黏结性
能的改善,制备了纳米