聚丙烯纤维改性超细水泥复合注浆材料性能研究

为获得高性能矿用水泥基注浆材料,拓展短切纤维在全长锚固领域的应用,以超细硅酸盐水泥为胶凝材料,速凝剂、膨胀剂、聚羧酸减水剂作外加剂,基于单因素试验,探究聚丙烯纤维(PPF)掺量对水泥注浆材料的力学性能、可注性、泌水性、凝结时间、体积收缩性及微观结构的影响规律,并筛选PP改性超细水泥浆液作锚固剂,研究相似实验拉拔条件下全长锚固系统的力学承载性能与声发射特征。结果表明:PPF掺量对超细水泥注浆材料的浆液特性与力学性能具有显著影响,可明显改善超细水泥注浆材料的抗压性能,缩短终凝时间,减小流动度,尤其抗折强度与PPF掺量呈正相关关系。当PPF掺量0.1%时,复合注浆材料S1的综合性能最佳,硬化结石体3 d和28 d抗压强度为60.1 MPa和83.7 MPa,比未添加PPF的参照组S0提高23.4%和23.2%;XRD、SEM及FTIR微观表征证实,适宜PPF不仅能促进水化反应,而且可改善结石体内部裂隙,发挥桥连作用并传递应力,延缓裂纹扩展;拉拔试验表明,基于该复合注浆材料的全长锚固体系力学性能、残余承载能力和最大变形量显著增强,最高拉拔强度是参照组S0的1.356倍,推迟了声发射事件的发生,提升巷道围岩稳定性,为类似全长锚固提供借鉴。

老化条件下聚丙烯纤维改性乳化沥青及其微表处混合料性能分析

为探究老化条件下聚丙烯(polypropylene,PP)纤维改性乳化沥青及其微表处混合料的性能,以丁苯橡胶(SBR)改性乳化沥青为黏结剂,PP纤维为改性剂,对不同老化条件下改性乳化沥青结合料蒸发残留物的流变性能展开研究,通过湿轮磨耗试验、车辙变形试验和低温劈裂试验探究5 d和12 d老化条件对微表处混合料路用性能的影响.研究结果表明:老化条件下改性乳化沥青结合料蒸发残留物的车辙因子和应力敏感性均随老化时间延长而增大,其高温抗车辙能力提升,而承受荷载变化下的弹性恢复能力下降.在2.5%应变幅值时,相较于未改性的乳化沥青,老化后PP纤维改性乳化沥青结合料蒸发残留物的疲劳寿命提高,抵抗疲劳损伤的能力提升明显.在0.2%PP纤维掺量下老化后微表处混合料的黏聚力提升11%,1 h及6 d湿轮磨耗值分别降低32%及25%,轮辙变形率降低46%,低温劈裂抗拉强度提升16%,微表处混合料路用性能得到提升.

冲击荷载作用下改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动力特性

利用100 mm分离式霍普金森压杆装置对改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土进行冲击压缩试验,分析了三种不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土试样的动态压缩强度、变形特性及吸能性能。结果表明:不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动态抗压强度、破碎状态、韧性指数等均具有明显的应变率效应。随着纤维掺量的增加,改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的破坏程度逐渐减轻,峰值应变增大,韧性指数逐渐增大,能量吸收也呈现上升趋势。改性聚丙烯纤维的掺入能够有效增强增韧并降低珊瑚混凝土的脆性破坏特征。

硅烷偶联剂改性聚丙烯纤维水泥基复合材料的性能研究

本文使用不同类型(KH550和KH560)和不同浓度(0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,质量分数)的SCA对聚丙烯纤维(PPF)进行表面改性,通过无侧限抗压强度试验和抗折试验,研究了SCA改性聚丙烯纤维水泥基复合材料的承压能力,并使用扫描电子显微镜对改性后的聚丙烯纤维水泥基复合材料进行了微观表征。结果表明:KH560改性聚丙烯纤维对水泥基复合材料的流动度影响较大,KH550次之;整体上,SCA浓度越接近1.5%,对聚丙烯纤维水泥基复合材料流动度的影响越大;随着KH550浓度增大,水泥基复合材料孔隙率总体呈降低趋势,随着KH560浓度增大,水泥基复合材料孔隙率呈先下降后上升的趋势,并且浓度为1.5%时孔隙率最小;两种SCA均提高了PPF表面的粗糙度,并能在PPF-SCA-基体界面实现化学键连接;两种SCA对聚丙烯纤维水泥基复合材料抗折强度的影响较小,但能有效提高抗压强度。总体而言,KH550改性效果优于KH560。

聚丙烯腈纤维对废陶瓷粗骨料混凝土力学性能影响研究

通过掺加聚丙烯腈纤维改善废陶瓷粗骨料混凝土(RCAC)的力学性能,研究了废陶瓷粗骨料的最优掺量,以及聚丙烯腈纤维掺量对RCAC力学性能的影响。结果表明:废陶瓷粗骨料的最优掺量为58%,在废陶瓷粗骨料最优掺量基础上,掺入0.8 kg/m~3聚丙烯腈纤维可以使RCAC抗压强度达到C30强度等级要求,掺入1.2 kg/m~3聚丙烯腈纤维可以明显提高RCAC的劈裂抗拉强度,使其高于C30等级水平。通过拟合得出反映聚丙烯腈纤维掺量与RCAC抗压强度和劈裂抗拉强度之间变化关系的经验公式。

聚丙烯纤维改性多孔生态混凝土的制备及性能研究

以玄武岩碎石为天然粗骨料,废弃混凝土为再生粗骨料,聚丙烯纤维为增强相,制备了不同聚丙烯纤维掺杂量的多孔生态混凝土,探究了聚丙烯纤维的掺杂量对多孔生态混凝土的物理性能、微观形貌、力学性能及抗冻性能的影响。结果表明,多孔生态混凝土的透水系数和孔隙率呈现出正向线性关系,随着聚丙烯纤维掺杂量的增大,混凝土的透水系数和孔隙率持续降低;适量聚丙烯纤维的掺杂能够在多孔生态混凝土中形成均匀致密的网格结构,当聚丙烯纤维的掺杂量为3%(体积分数)时,混凝土的致密度最高。随着聚丙烯纤维掺杂量的增大,混凝土的抗折强度先增大后降低,抗压强度先快速增大后缓慢增大。在28 d龄期下,当聚丙烯纤维的掺杂量为3%(体积分数)时,混凝土的抗折强度达到最大值4.68 MPa,对应的抗压强度为14.68 MPa。经历100次冻融循环后,当聚丙烯纤维的掺杂量为3%(体积分数)时,混凝土的质量损失率最低为2.17%,相对动弹性模量最高为84.81%,抗冻性能最佳。因此,聚丙烯纤维的最佳掺杂量为3%(体积分数)。

聚丙烯中空纤维膜耐氧化改性及膜蒸馏的应用研究

聚丙烯中空纤维膜在纯水预处理、制药纯化分离、饮料酒水浓缩、工业废液回收等领域有广泛的应用.为了提高聚丙烯基中空纤维膜的耐氧化性与使用寿命,本研究通过添加抗氧剂和改进成型工艺来制备高性能聚丙烯中空纤维膜.具体探讨了最佳抗氧剂添加量对膜抗氧化性的影响,经过氧化实验36 h后,添加0.4%抗氧剂1076可使聚丙烯中空纤维膜的水接触角提高67%,同时拉伸强度降低10%,最大伸长率降低15.4%.在膜蒸馏实验中,添加0.3%抗氧剂1010的耐氧化聚丙烯中空纤维膜在运行30 h后,对Al^(3+)的截留率依旧可达99.7%.总之,抗氧剂的添加显著提高了聚丙烯中空纤维膜在膜蒸馏应用中的截留性质和使用寿命.

改性聚丙烯纤维对水泥砂浆性能影响研究

采用包覆改性法对聚丙烯纤维进行改性处理,研究了改性纤维对水泥砂浆力学性能的影响。试验结果表明:改性聚丙烯纤维掺量为0.6%时,试样强度达到峰值,其3d、28d抗折强度和抗压强度分别为4.34MPa、7.62MPa和22.14MPa、43.25MPa,较未掺纤维试样B1分别提高了9.05%、8.24%和15.61%、10.19%。采用SEM对聚丙烯纤维表面微观形貌及试样断口形貌进行观察,探讨了改性聚丙烯纤维对水泥砂浆试样的增强机制。

玄武岩-聚丙烯粗纤维混凝土管承载力试验研究

为改善素混凝土管易开裂、延性差等缺陷,基于纤维混凝土良好的抗裂性和耐久性,选用聚丙烯粗纤维和玄武岩纤维,设计了无纤维、单掺玄武岩纤维、单掺聚丙烯粗纤维及混掺玄武岩-聚丙烯粗纤维的四组混凝土管节,通过三点试验对比分析管节的开裂破坏形态、荷载-位移曲线和承载力,并建立纤维混凝土管节三点试验的数值模型,进一步探究聚丙烯粗纤维与玄武岩纤维对素混凝土管破坏形态和承载力的影响。结果表明,聚丙烯粗纤维可有效地改善混凝土管的破坏形态,提高混凝土管节的抗裂性能与承载能力,相比于无纤维管节,混掺玄武岩-聚丙烯粗纤维管B2P4的承载力提升了46.26%,效果最佳。此外,各组管节数值模拟结果与试验结果较为一致,承载力误差控制在5%以内,表明模拟合理。通过试验和数值模拟,获得提升混凝土管节抗裂性能和承载力的玄武岩-聚丙烯粗纤维的最佳掺量。

基于聚丙烯石灰改性技术的土遗址修复材料试验研究

土遗址主要建筑材料为土,长期暴露在自然环境下,损坏情况普遍且严重,亟待修复。在粉土中单独及混合掺入石灰和聚丙烯纤维制备改性土试样,开展直剪、压缩、风沙侵蚀、冻融和水稳性试验,以检验聚丙烯与石灰作为粉土遗址修复材料的可行性。试验表明,单独掺入石灰或聚丙烯纤维均能提高土的抗剪强度,当掺入9%石灰或0.25%聚丙烯纤维时,改性土内摩擦角和黏聚力可高达48.9°和107.11kPa,土的压缩性也显著降低。但单独加入聚丙烯纤维反而会导致改性土的水稳性变差,这是由于土中的聚丙烯纤维增加了水的入渗通道。通过以0.25%聚丙烯纤维和9%石灰制成混掺改性土试样,其黏聚力和内摩擦角不仅比单掺改性土最高提升了66.7%和28.9%,且试样水稳定性也显著增强,抵抗风沙侵蚀和冻融的能力也有较大改善,总体性能较优。因此混合使用石灰和聚丙烯纤维能更有效地改善粉土的工程性能。

多尺度聚丙烯纤维改性混凝土及性能研究

针对混凝土的耐久性问题,提出用两种细尺度聚丙烯纤维(FF1、FF2)和一种粗尺度聚丙烯纤维(CF)对混凝土进行改性,并分析改性后的混凝土性能。实验结果表明,在侵蚀环境下,掺入0.5kg·m^(-3)FF1和5.5kg·m^(-3)CF的试件质量增长率最多,为2.56%;掺入0.5kg·m^(-3)FF1、0.5kg·m^(-3)FF2和5.0kg·m^(-3)CF的试件抗压强度最高,为41.24MPa;硫酸盐侵蚀作用的主要产物为钙矾石,主要为膨胀应力和结晶应力破坏混凝土内部结构,降低混凝土性能。因此,多尺度聚丙烯纤维改性混凝土能够有效缓解SO_(4)^(2-)对混凝土的侵蚀速度,减小质量损失和强度下降。本实验制备的多尺度聚丙烯纤维改性混凝土具有良好的抗压强度和耐腐蚀性,耐久性能良好。

基于上浆处理的碳纤维/聚丙烯纤维毡复合材料的制备及性能研究

碳纤维/热塑性树脂基复合材料因其综合性能好、耐变形、可循环利用等优异性能在复合材料领域拥有良好前景,界面作为两相的过渡区域,起到应力传递作用,对复合材料的力学性能有重要影响。通常采用上浆剂使碳纤维表面改性,从而提高界面结合能力。本文针对一种碳纤维/聚丙烯混合毡进行上浆,采用模压成型制备复合材料。通过透气性、透光性测试分析了上浆均匀性和对混合毡结构的效果,通过拉伸、弯曲及冲击试验研究了上浆对复合材料力学性能的影响效果,并分析了上浆剂的作用机理。结果表明,上浆后,复合材料的拉伸强度提高了22.52%,弯曲强度提高了7.57%,冲击强度提高了39.07%。

冻融环境下再生粗骨料对聚丙烯纤维增强自密实混凝土轴心抗压力学性能的影响

采用快速冻融法研究再生粗骨料(RCA)替代率对聚丙烯纤维增强自密实混凝土(PPF-SCC)抗冻性能的影响。结果表明:随冻融循环次数的增加,两组混凝土的试件表面变得逐渐粗糙,受压破坏后试件完整性降低,质量损失率和动弹性模量损失率增大,超声波波速损失率及轴心抗压强度减小,应力-应变曲线的上升段下凹,下降段则逐趋扁平。曲线偏离纵轴方向,其与横轴包围的面积减小,相对峰值应力减小应变则增大,弹性模量减小,泊松比减小,单轴抗压本构模型控制参数a减小b增大。在相同冻融循环次数时,未掺RCA的普通PPF-SCC抗冻性能更好。基于动弹性模量损伤对两组PPF-SCC建立冻融损伤模型并进行寿命预测,可为再生混凝土在寒冷地带的工程应用提供理论支撑。

钢-聚丙烯纤维混杂纤维再生骨料混凝土力学性能研究

为了实现废弃混凝土的资源化利用,文章通过掺入钢纤维和聚丙烯纤维来改性再生骨料混凝土的力学性能,对改性再生骨料混凝土试件进行抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验。研究结果表明,当再生骨料最佳替代率为30%时,单独掺入钢纤维时的最佳纤维掺量在0.9%左右,而聚丙烯纤维掺量至少为0.3%;当钢纤维掺量为1.2%、聚丙烯纤维掺量为0.3%时,抗压强度和劈裂抗拉强度均达到最高值,且对再生混凝土的破坏形态影响最为显著。

聚丙烯纤维长径比对再生透水混凝土改性研究

研究聚丙烯纤维长径比对再生透水混凝土的性能影响,选用直径分别为31、450μm的2种纤维,采用28 d抗压强度、劈裂抗拉强度、连续孔隙率、透水系数以及耐磨性能试验评价长径比对再生透水混凝土性能影响。结果表明:再生集料对透水混凝土28 d抗压强度有增强作用,但其他性能均小于新集料混凝土;2种纤维长径比对再生透水混凝土28 d抗压强度、透水性能存在较大甚至相反的影响规律,对劈裂抗拉强度与耐磨性能存在相似的影响规律,均为先提升,后降低。除透水性能外,聚丙烯细纤维与粗纤维最佳长径比分别为378、100时,对应长度分别为12、45 mm。

聚丙烯纤维改性盾构渣土强度特性研究

隧道建设越来越多,盾构渣土产生量将不断上升,盾构渣土逐渐成为发达城市固体废弃物的主要来源。纤维能够有效地提高土体强度,通过纤维对盾构渣土进行改良,以期解决其再利用问题。本文以北京某大直径盾构隧道盾构渣土为研究对象,采用自主研发的固化剂和聚丙烯纤维进行改良,在室内制作聚丙烯纤维改性土试块与纯固化剂改性土试块进行强度特性对比分析,并用扫描电镜对试样的微观结构进行了研究。结果表明:当聚丙烯纤维改良盾构渣土纤维含量为0.5%时,无侧限抗压强度值最大为1026 kPa,比纯固化剂改性土无侧限抗压强度提高了77.5%;纤维改性土粘聚力为304 kPa,比纯固化剂改性土粘聚力提高了36.9%;纤维改性土内摩擦角受纤维含量影响较小;且纤维改性土中聚丙烯纤维与改性土形成了非常强的物理连接,提高了土体的整体性、强度和稳定性。

纤维改性对聚丙烯粗纤维增强水泥早期抗裂性能的影响

采用浓硫酸氧化法对聚丙烯粗纤维进行改性处理,通过试验研究改性前后聚丙烯粗纤维在水泥砂浆基体中的分散性,以及其对水泥砂浆基体早期抗裂性能的影响。研究结果表明,聚丙烯粗纤维改性可显著提高纤维在水泥砂浆基体中的分散均匀性,并对水泥基复合材料的早期抗裂性能具有显著的增强效果。

掺聚丙烯纤维的SBS改性沥青性能

以聚丙烯纤维(polypropylene fiber,PP)和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrenic block copolymers,SBS)为原料,采用高速剪切法制备聚丙烯/SBS复合改性沥青,SBS和PP改性剂掺量分别为7%和0.25%,与SBS掺量为7%的改性沥青做对比。并对沥青三大指标进行试验研究,通过动态剪切流变试验(dynamic shear rheological test,DSR)分析改性沥青的高温流变性能,通过弯曲蠕变试验(BBR)研究改性沥青的低温抗裂性能,采用扫描电镜分析器微观形貌。分析结果表明:掺聚丙烯纤维的SBS改性沥青基本性能最佳;高温性能优于SBS改性沥青;SBS改性沥青有较小的劲度模量(s)和较大的蠕变速率(m),表示其低温抗裂性优良;扫描电镜显示改性沥青中改性剂分布均匀,有较好的相容性。

大掺量聚丙烯粗纤维混凝土综合耐久性分析

混凝土耐久性是影响混凝土安全稳定运行的重要指标,在混凝土中掺加聚丙烯粗纤维会影响其耐久性指标,本文基于某灌区节水综合改造项目需求进行混凝土试验研究,计算得到聚丙烯粗纤维混凝土断裂特征长度、抗渗系数、抗冻耐久性系数等耐久性指标,建立了聚丙烯粗纤维混凝土综合耐久性指标,确定了基于耐久性分析的聚丙烯粗纤维的最优掺量。本文的研究成果可以为工程施工和工程质量保证提供有力的技术支持,为其他工程聚丙烯粗纤维的应用提供借鉴。

空气和水下环境中粗骨料和聚丙烯纤维3D打印混凝土的力学性能研究

本研究对空气和水下环境中含有粗骨料的混凝土进行了三维打印(3DCP)实验,并比较了样品的力学性能。在以普通硅酸盐水泥(OPC)为黏结剂的常规混凝土(NWC)的基础上调整配合比,并对使用不同方法制备的混凝土表观密度、抗压强度、劈裂抗拉强度和应力-应变曲线进行测试。研究结果表明,使用浇筑法制备的混凝土密度比3D打印样品密度大44 kg/m3,并且在空气中制备的样品密度比在水下制备的样品密度大45 kg/m3。水下样品的抗压强度约为在空气中制备的样品的抗压强度的70%。纤维增强型混凝土的劈裂抗拉强度高于不含纤维的常规混凝土的劈裂抗拉强度。