聚丙烯纤维/脱硫石膏复合材料性能研究及机理探讨

通过掺加聚丙烯纤维增强脱硫石膏的力学性能,制备出一种聚丙烯纤维/脱硫石膏复合材料,并掺加一定量硬脂酸-聚乙烯醇乳液改善复合材料的耐水性能。实验考察了聚丙烯纤维和硬脂酸-聚乙烯醇乳液对材料抗折、抗压强度,吸水率和软化系数的影响。利用扫描电子显微镜对试样的断面进行微观分析,并构建了物理模型对有机乳液的防水机理进行了探讨。实验结果表明：与空白试样相比,单掺6%聚丙烯纤维可使石膏试样的抗折、抗压强度分别提高47.83%、27.88%,但其耐水性能有一定程度地削弱;而掺加硬脂酸-聚乙烯醇乳液可弥补聚丙烯纤维造成的强度损失,当硬脂酸-聚乙烯醇乳液加入量为3%时,石膏试样浸水2 h、24 h的吸水率分别降低90.30%、85.62%;同时掺加聚丙烯纤维和硬脂酸-聚乙烯醇乳液制备的复合材料试样力学性能和耐水性能均得到明显改善。     

乳液改善玻化微珠无机保温材料的耐水性能

以玻化微珠、水泥、粉煤灰和石膏为主要原料,硅酸钾为外加剂,通过模压成型工艺制备出玻化微珠无机保温材料,并掺加VAE乳液和硬脂酸-聚乙烯醇乳液防水剂,改善玻化微珠无机保温材料的耐水性能。复合掺加10%VAE乳液和5%硬脂酸-聚乙烯醇乳液防水剂使材料的抗折强度和抗压强度分别由0.56MPa和1.15MPa提高到0.64MPa和1.35MPa,软化系数提高到0.71,2h体积吸水率降低到6.9%,软化系数增加了69.05%,2h体积吸水率降低了45.24%。     

棉杆纤维/石膏砌块的制备与性能研究

本课题以棉秆纤维、建筑石膏为主要原材料,制备棉秆纤维/石膏砌块。试验考察了棉杆纤维长度和掺量对石膏砌块力学性能的影响,结果表明,当纤维长度为9mm～15mm、掺量为石膏质量的3%时,能明显提高石膏砌块的抗折强度,与未掺加纤维的试样相比,抗折强度提高了33%;利用苯丙乳液对棉杆纤维进行表面改性处理,以改善纤维与石膏基体的界面结合状况,从而提高棉秆纤维/石膏砌块的综合性能,与未处理试样相比,棉秆纤维/石膏砌块的力学性能和耐水性能均得到提高。     

聚丙烯纤维和有机乳液复合改性脱硫建筑石膏

掺加聚丙烯纤维对脱硫建筑石膏进行物理改性,研究纤维掺量及掺加工艺对脱硫建筑石膏力学性能的影响;掺加有机乳液对脱硫建筑石膏进行化学改性,研究脱硫建筑石膏的耐水性能,并构建乳液防水物理模型;研究聚丙烯纤维和有机乳液对脱硫建筑石膏性能的复合改性效果,利用扫描电镜进行微观形貌分析,对聚丙烯纤维和有机乳液的复合改性作用机理进行讨论.试验表明,经过聚丙烯纤维和有机乳液的复合改性作用,脱硫建筑石膏的性能指标为:抗折强度8.57MPa,抗压强度10.14MPa,24h吸水率6.01%(质量分数).     

农作物秸秆纤维增强脱硫石膏墙体材料的制备与研究

以玉米秸秆纤维和稻草秸秆纤维作为脱硫石膏的增强材料,研究不同纤维掺量、碱处理浓度对农作物秸秆纤维增强脱硫石膏墙体材料物理力学性能、耐水性能和保温性能的影响.结果表明:玉米秸秆纤维掺量为3％时试样强度最高,抗折和抗压强度分别达到6.4 MPa和14.9 MPa,而掺稻草秸秆纤维的分别为6.2 MPa和14.3 MPa.农作物秸秆纤维经碱溶液处理后,与脱硫石膏之间胶结能力增强,5％碱溶液处理试样的抗折强度和抗压强度分别可提高到7.1 MPa和16.4 MPa.纤维能够阻止水分在墙体材料内部孔隙中迁移,提高其耐水性能,墙体材料吸水率最低为21.3％,软化系数最高可达0.56.掺加农作物秸秆纤维能够增加脱硫石膏墙体材料孔隙率,故降低其导热系数,导热系数最低可降至0.121 W/(m·K).     

工业副产煅烧石膏耐水性能的改性研究

工业副产煅烧石膏可广泛用于建筑砌块和板材等制品的生产,耐水性能对其在潮湿环境中使用具有重要的影响。优选可再分散乳胶粉、有机硅粉末为防水外加剂,通过单掺和复掺的方式研究其对工业副产煅烧石膏及工业副产煅烧石膏-生石灰两种胶凝材料体系强度及耐水性的影响,采用SEM观测其微观形貌,探讨其强度及耐水性影响机理。研究结果表明:外加剂的掺入会破坏二水石膏晶体的结构骨架,对胶凝材料体系的抗压强度有负面影响,对煅烧石膏-生石灰体系的抗折、耐水性改善效果较好,在该体系中复掺2.5%可再分散乳胶粉和0.9%有机硅粉末,试样2 h吸水率为3.4%,2 h抗折、抗压软化系数分别为0.67、0.72,2 h抗折、抗压强度分别为2.77 MPa、5.40 MPa,绝干抗折、抗压强度分别为5.78 MPa、12.85 MPa,可再分散乳胶粉在二水石膏晶体表面会形成一层膜,而有机硅粉末对二水石膏晶体无影响。     

脱硫石膏-棉花秸秆纤维复合墙体材料制备及性能

以棉花秸秆纤维作为脱硫石膏的增强材料,研究不同棉花秸秆纤维掺量、碱处理浓度对脱硫石膏-棉花秸秆纤维复合墙体材料物理力学性能及保温性能的影响。结果表明,棉花秸秆纤维掺量3%的试样强度较高,抗折和抗压强度分别较空白样提高35.2%和7.0%。棉花秸秆纤维经碱溶液处理后,与脱硫石膏之间胶结能力增强,有利于提高脱硫石膏-棉花秸秆纤维复合墙体材料的物理力学性能,采用8%碱溶液处理的试样抗折和抗压强度分别可增至9.0、16.6 MPa。掺加棉花秸秆纤维能够增加脱硫石膏基复合墙体材料孔隙率,导热系数最低可降至0.105 W(/m.K),保温性能得到提高。     

水泥基复合保温材料的防水性能研究

以聚苯乙烯颗粒(EPS)为轻骨料、水泥为胶凝材料,同时掺加多种外加剂,经振动成型制备水泥基复合保温材料,通过掺加乳化硬脂酸和乳化复合防水剂,对比研究了不同防水剂对水泥基复合保温材料吸水率、抗折软化系数和强度的影响,并对其相关作用机理进行了分析。结果表明:乳化复合防水剂的防水效果和增强效果均明显优于乳化硬脂酸,当乳化硬脂酸和乳化复合防水剂掺量分别为5%和5%时,试样的2 h、24 h吸水率分别为20.59%、47.64%和15.53%、34.53%,试样的抗折软化系数分别为0.71和0.75,试样的抗折、抗压强度分别为0.32 MPa、0.42 MPa和0.35 MPa、0.47 MPa。     

脱硫石膏抹面材料防水性能的试验研究

以脱硫石膏作为胶凝材料,配以适量的外掺料和外加剂,研究石膏缓凝剂多聚磷酸钠对脱硫石膏抹面材料凝结时间和力学性能的影响;掺加复合防水剂,研究其对脱硫石膏抹面材料的力学性能和防水性能的影响。实验发现:多聚磷酸钠都能使脱硫石膏抹面材料的凝结时间和力学性能达到抹面材料标准要求;掺加复合防水剂可以较好的提高脱硫石膏的抗折、抗压强度,脱硫石膏的软化系数随着复合防水剂掺量的增加而逐渐增大。在复合防水剂掺量为0.32%时,脱硫石膏绝干抗折强度增大为4.17 MPa,绝干抗折强度增大为12.36 MPa,软化系数为85.53%,脱硫石膏的吸水率为10.33%,基本可以满足脱硫石膏抹面材料对防水性能的要求。     

石膏防水耐水性能的研究

通过试验研究水泥、VAE乳液和自制丙烯酸清漆对石膏试样的综合改性效果,研究其对力学性能和耐水性能的影响,并进行微观形貌分析。试验结果表明:同时掺加10%普通硅酸盐水泥和6%VAE乳液,并涂刷自制丙烯酸清漆涂料的试样,绝干抗折、抗压强度、浸水24h吸水率和软化系数分别达到5.11MPa、10.49MPa、8.32%、0.63。     

无机改性剂对脱硫石膏性能影响的试验研究

研究了硅酸盐水泥对脱硫石膏物理力学性能的影响,结果表明:硅酸盐水泥有利于减小脱硫石膏的标准稠度需水量,加快脱硫石膏的水化进程,宏观表现为初、终凝时间缩短,水化热温峰提高,对浆体的工作性能和施工可操作性起到负面影响,但可大幅度提高脱硫石膏的力学强度和耐水性能,降低质量吸水率。硅酸盐水泥对脱硫石膏的改性临界掺量为15%,当掺量为15%时,试件养护28 d的抗折强度由空白试样的6.31 MPa提高到10.92 MPa,抗压强度由空白试样的33.08 MPa提高到42.05 MPa,浸水48 h的抗折软化系数由空白试样的0.31提高到0.88,抗压软化系数由空白试样的0.32提高到0.89,质量吸水率由空白试样的10.34%下降至3.83%。     

石膏砌块防水剂的制备与应用研究

选用自由基溶液聚合的方式合成氟硅改性丙烯酸酯树脂,加入固化剂制得双组分石膏砌块防水剂.研究了有机硅功能单体、有机氟功能单体对防水剂憎水性能的改性效果,探讨了功能单体的作用机理.分别选用外涂和内掺的方法将制得的防水剂用于石膏砌块试样中,研究其对石膏砌块试样的抗折、抗压强度、吸水率以及软化系数的影响.试验结果表明:外涂防水剂的方法可明显降低石膏砌块试样浸水2h 的吸水率;内掺防水剂的方法对石膏砌块试样的浸水2 h、24 h 吸水率均有了一定程度的改善,其24h软化系数为0.71,达到防潮石膏砌块的标准要求.     

含氟硅乳液防水剂制备及其对石膏性能的影响

采用梯度乳液聚合的方法合成了1种含氟硅乳液（FSE）防水剂,并利用傅里叶转换红外光谱分析仪、整体旋转接触角测量仪和X射线光电子能谱仪对FSE乳胶膜进行结构表征与性能分析.考察FSE防水剂对石膏试样抗折强度、抗压强度以及耐水性能的影响,探讨了FSE防水剂对石膏强度及耐水性能的改性机理.结果表明：合成的乳液大分子中引入了氟、硅单体,因而其乳胶膜具有较优的憎水性能;掺加FSE防水剂可改变石膏晶体的形貌,使石膏晶体之间搭接紧密,晶间孔隙减少,因此石膏试样的抗折、抗压强度得到提高;FSE乳胶膜具有堵塞石膏硬化体微细孔隙或改变石膏硬化体大孔隙内表面能的作用,进而阻碍水分的渗入,因此掺FSE防水剂石膏试样的耐水性能得到改善.     

不同纤维对EPS颗粒/脱硫石膏性能的影响研究

基于纤维对石膏具有增强与增韧的作用,研究了分别掺加PVA纤维和木质纤维素纤维对EPS颗粒/脱硫石膏强度、吸水率和表观密度的影响。结果表明,纤维对EPS颗粒/脱硫石膏的增强效果显著,PVA纤维的增强效果优于木质纤维素纤维。PVA纤维的最优掺量为1.2%,此时EPS颗粒/脱硫石膏的吸水率为26.44%,表观密度为0.825 g/cm~3,干燥状态下抗折与抗压强度分别为5.26、6.01 MPa,较未掺纤维的分别提高了121.94%和25.73%;木质纤维素纤维的最优掺量为1.4%,此时EPS颗粒/脱硫石膏的吸水率为26.22%,表观密度为0.826 g/cm~3,干燥状态下抗折与抗压强度分别为3.02、5.59 MPa,较未掺纤维的分别提高了27.43%和16.95%。     

耐水型磷石膏砌块的制备及其防水机理的研究

在磷石膏粉中掺入丙烯酸酯/石蜡复合乳液、硬脂酸乳液、含氢硅油乳液等憎水材料制备了磷石膏砌块,通过不同的防水途径和材料间的协同作用,显著提高了磷石膏砌块的耐水性能。当丙烯酸酯/石蜡复合乳液、硬脂酸乳液、含氢硅油乳液、三乙醇胺、氯化钠、亚硝酸钠的用量分别为磷石膏质量的4%、1%、0.5%、0.2%、1%、1%时,制备的石膏砌块具有较好的防水性能,经测试2 h和24 h吸水率分别降低了45.9%和33.6%,24 h抗折和抗压软化系数分别升高了64.7%和79.2%。有机憎水剂的引入可以有效阻止水分入侵,含氢硅油和丙烯酸酯形成的立体交织网膜是对石蜡和硬脂酸阻水的有力补充,而三乙醇胺、NaCl和NaNO_2的引入可使石膏砌块内部微观结构得到修补与完善,对石膏砌块的防水也起着基础性的作用。     

纤维石膏基复合材料力学性能研究

为了改善石膏墙体材料的力学性能,分别采用Y型束状单丝聚丙烯纤维和高强高模聚乙烯醇短纤维作为建筑石膏的增强材料,通过力学性能测试研究了纤维长度和掺量对石膏基复合材料力学性能的影响。结果表明,添加聚丙烯纤维对复合材料力学性能为负面影响,不能直接用于现浇石膏隔墙体系。添加聚乙烯醇纤维对复合材料力学性能有改善作用,纤维长度为9mm,掺量为1.5%时,试样的绝干抗折强度和吸水饱和抗折强度较空白试样分别提高了82.5%和83.9%,抗压强度略低于空白试样。结合弯曲荷载-变形曲线,分析了聚乙烯醇纤维增强石膏基复合材料的断裂机理,结果表明:断裂过程分为基体断裂弹性受力、纤维拔出、破坏三个阶段,纤维与基体的界面黏结能力是纤维抗拉强度能否充分利用的关键。     

乳胶粉和玻纤对玻化微珠保温材料性能的影响

以玻化微珠、水泥、粉煤灰、乳胶粉为原材料,经模压成型制备玻化微珠保温材料,研究了可再分散乳胶粉对其力学性能和耐水性能的影响,分析了乳胶粉作用机理;利用苯丙乳液对耐碱玻纤进行表面处理,分别研究处理前后玻纤对玻化微珠保温材料力学性能的影响,并利用扫描电镜对试样断口微观形貌进行观察和分析,探讨了玻纤增强机理.结果表明：乳胶粉质量占玻化微珠质量的4%时,试样抗折强度、抗压强度较空白试样分别提高了4800%,2083%,试样的2,24h吸水率分别降低了7137%和6694%;当玻纤质量占玻化微珠质量的10%时,掺加经过表面处理玻纤的试样与掺加未经表面处理玻纤的试样相比,前者的抗折强度提高3571%,抗压强度提高834%.     

硫铝酸盐水泥熟料与磨细高炉矿渣粉复掺改性脱硫建筑石膏性能研究

研究了硫铝酸盐水泥熟料(SAC)与磨细高炉矿渣粉复掺改性对脱硫建筑石膏抗折强度、抗压强度、吸水率、饱水强度、绝干强度、软化系数的影响,并进行了微观分析。结果表明,SAC和磨细高炉矿渣粉掺量均为16%时,复掺改性脱硫建筑石膏的抗折强度、抗压强度、饱水强度、绝干强度、软化系数均明显提高,吸水率较低,微观结构中片状物体搭接效果好,孔隙率较低,致密程度和耐水性明显提高。     

憎水剂对脱硫石膏耐水性能的影响

通过添加不同形态的有机硅憎水剂来提高脱硫石膏的耐水性,研究有机硅乳液(A液)和有机硅粉末(G粉)对脱硫石膏浆体密度、力学强度、耐水性能的影响,并通过微观分析手段(SEM)分析了憎水剂对脱硫石膏晶体形貌的影响.结果表明,A液和G粉具有引气和稳泡功能,能够降低脱硫石膏的浆体密度.随掺量的增加,A液使脱硫石膏硬化体的强度逐渐降低,而G粉使脱硫石膏的抗折、抗压强度呈先提高后降低趋势.A液、G粉皆能大幅度提高脱硫石膏的耐水性、降低质量吸水率.有机硅憎水剂能够改变脱硫石膏硬化体的晶体形貌,尤其G粉能够提高晶体的结晶度,使硬化结晶体相互搭接、交织和穿插,并呈无定向排序,结构更加致密.     

硫酸铝对脱硫石膏基钢渣复合材料性能的影响

分析了掺加硫酸铝对脱硫石膏基钢渣复合材料性能的影响,通过测试脱硫石膏基钢渣复合材料试样的抗压强度、抗折强度与扫描电镜分析,探讨了掺加硫酸铝对复合材料的凝结时间、力学强度与活性指数的影响规律,提出硫酸铝作为激发剂的作用机理。试验表明,硫酸铝掺量为3%时可以较好地激发钢渣的活性,提高复合材料的力学性能。