废弃人造草丝纤维增韧增强水泥砂浆的机理及应用技术研究

• 作 者: 裘浩成
• 机 构: 华东理工大学
• 出 处: 华东理工大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 人造草丝纤维 表面改性 增韧增强水泥砂浆 力学性能

近年来，随着人造草坪的铺装量迅猛增加，废弃人造草坪的回收利用也越来越受关注。目前，废旧人造草坪中的人造草丝纤维主要以燃料或再生料的形式回收利用，而本课题则将表面改性后的废旧人造草丝纤维应用于水泥基材料以提高其韧性和强度。课题研究了光热老化后纤维的性能及结构，纤维的表面改性，纤维-水泥砂浆界面的相互作用及纤维在水泥砂浆中的应用技术。　　
首先，通过紫外加速老化试验机研究了人造草丝纤维的老化行为，结果表明:随着老化时间的增长，纤维的力学性能先略有上升，之后迅速下降，纤维表面的羰基含量增大，纤维表面粗糙度增大;其次，采用水相悬浮法接枝丙烯酸对人造草丝纤维表面改性，化学改性在提高纤维表面亲水性的同时增加表面粗糙度，进而大大提高其与水泥砂浆的粘结性能。通过亚甲基蓝吸附法测定单位质量改性纤维的官能团含量，综合考虑不同反应条件对接枝率及纤维长径比的影响，确定75℃的反应温度，60min的溶胀时间，2.5ml的引发剂用量作为最佳反应条件;再次，采用自行设计的模具制样进行了人造草丝纤维的拔出实验，深入了解人造草丝纤维增韧增强水泥砂浆的微观机理。同时考察了水泥砂浆的养护时间、纤维的埋长、纤维的截面及表面改性等因素对粘结力和粘结强度的影响，通过拔出曲线重点分析了表面改性过程中物理溶胀与化学接枝对粘结强度的影响程度，结果表明:通过水相悬浮法接枝丙烯酸能有效提高其粘结强度，提高幅度约70％，其中物理溶胀造成的弯曲对粘结强度提高的贡献较大;最后，研究考察了人造草丝纤维掺量、长度及截面对水泥砂浆力学性能和工作性能的影响，评价了丙烯酸改性和紫外加速老化后的纤维在水泥砂浆中的应用效果。结果表明:纤维的最佳掺量为9g/L，最佳长度为40mm，单丝的应用效果最佳，丙烯酸改性可提高纤维的应用性能。