聚丙烯纤维添加量对发泡水泥性能影响研究*

孙　楠

(商洛学院化学工程与现代材料学院，陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西　商洛　726000)



聚丙烯纤维添加量对发泡水泥性能影响研究*

孙楠

(商洛学院化学工程与现代材料学院，陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西商洛726000)

研究了聚丙烯纤维添加量对发泡水泥力学性能、保温性能及泡孔结构的影响。结果表明聚丙烯纤维的添加改善发泡水泥的泡孔结构。在聚丙烯纤维添加量为0.55 g，养护28 d时试样抗折强度最大为1.7 MPa。当聚丙烯纤维添加量为0.55 g，养护28 d时发泡水泥的抗压强度最大1.18 MPa。当聚丙烯纤维添加量为0.5 g时发泡水泥导热系数最小为1.124 W/(m·K)，保温性能最好。

发泡水泥；聚丙烯纤维；抗折强度；抗压强度

发泡水泥由于具有轻质、良好的隔热性、耐火性、整体性、环保性等特性[1-4]，引起了人们的关注。纤维作为一种新型的水泥增强材料，抑制了塑性收缩裂缝[5]，提高了水泥的抗渗性[6]，改善了水泥的强度和冲击韧性，提高了水泥的抗冲磨性能，提高了水泥[7]的抗冻融性能，提高了水泥的保温性能[8]。本试验通过在发泡水泥中加入聚丙烯纤维来改善其性能，制备聚丙烯纤维发泡水泥测试其力学性能、导热系数等性能得到最佳聚丙烯纤维添加量。

1　实　验

1.1实验原料

水泥： 32.5强度等级的普通硅酸盐水泥，其主要化学成分[9]见表1。

聚丙烯纤维：采用横截面为Y型，长度为15～20 mm的白色聚丙烯纤维。

稳泡剂：采用主要成分为硬脂酸钙为稳泡剂。

发泡剂：采用浓度为30%的双氧水为发泡剂。

表1　PC325水泥化学成分Table 1　The chemical composition of PC325 cement

1.2实验设备

本实验采用DKZ-5000型电动抗折试验机测试试样的抗折强度；做完抗折实验后会试样从中间断裂为两块，将断裂的两块试样分别用微机控制电子万能试验机WDW-50测试其的抗压强度；采用DRH-III全自动双平板导热系数测定仪测试试样的导热系数导。

1.3实验方法

本实验研究的是纤维的添加量对发泡水泥性能的影响，所以在实验成分中水泥、母料、水、双氧水的量保持不变，聚丙烯纤维的添加量依次增加。采用浇注成型工艺，制备不同添加量的聚丙烯纤维发泡水泥。

2　结果与讨论

2.1聚丙烯纤维添加量对抗折强度的影响

图1为发泡水泥在养护7 d和28 d时抗折强度随聚丙烯纤维添加量的变化情况。从图中可见在相同的聚丙烯纤维添加量下，发泡水泥在养护28 d时的抗折强度比在养护7 d时的抗折强度大。从图中可见发泡水泥在相同的养护天数下，当聚丙烯纤维添加量由0.4 g增加到0.45 g时发泡水泥抗折强度下降，而当聚丙烯纤维添加量由0.45 g增加到0.55 g时发泡水泥的抗压强度持续增加且在0.55 g时达到最高，纤维添加量大于0.55 g之后又变为下降趋势。在聚丙烯纤维添加量为0.55 g，养护28 d时试样抗折强度最大，此时发泡水泥的抗折强度为1.7 MPa。

图1　发泡水泥抗折强度Fig.1　The bending strength of foam cement

2.2聚丙烯纤维烯添加量对抗压强度的影响

图2　发泡水泥抗压强度Fig.2　The compressive strength of foam cement

图2为发泡水泥在养护7 d和养护28 d时抗压强度随聚丙烯纤维添加量的变化情况。从图2中可见，在添加相同的聚丙烯纤维时，发泡水泥养护28 d时的抗压强度大于养护7 d时的抗压强度，在聚丙烯纤维添加量为0.45 g时，发泡水泥养护7 d 和养护28 d时的抗压强度相同，都是0.85 MPa。在相同的养护天数的情况下，当聚丙烯纤维添加量由0.4 g增加到0.55 g时发泡水泥的抗压强度持续增加，但当聚丙烯纤维添加量大于0.55 g时发泡水泥的抗压强度随聚丙烯纤维添加量的增

加而降低。当聚丙烯纤维添加量为0.55 g，养护28 d时发泡水泥的抗压强度最大，此时发泡水泥的抗压强度为1.18 MPa。

2.3聚丙烯纤维添加量对导热性能的影响

图3为发泡水泥在养护28 d时导热系数随聚丙烯纤维添加量的变化情况。如图3所示在聚丙烯纤维添加量从0.4 g增加到0.5 g时试样导热系数缓慢下降，当聚丙烯纤维添加量大于0.5 g时试样导热系数增加；当聚丙烯纤维添加量为0.5 g时导热系数最小为1.124 W/(m·K)，保温性能最好。在聚丙烯纤维添加量为0.4 g时导热系数最大，而聚丙烯纤维添加量为0.4 g时的导热系数是0.5 g的1.6倍。

图3　发泡水泥导热系数Fig.3　The thermal conductivity coefficient of foam cement

3　结　论

(1)聚丙烯纤维的添加对于发泡水泥性能有明显提高，在聚丙烯纤维添加量为0.55 g，养护28 d时试样抗折强度最大，此时发泡水泥的抗折强度为1.7 MPa。

(2)当聚丙烯纤维添加量为0.55 g，养护28 d时发泡水泥的抗压强度最大，此时发泡水泥的抗压强度为1.18 MPa。

(3)当聚丙烯纤维添加量为0.5 g时发泡水泥的导热系数最小为1.124 W/(m·K)，保温性能最好。在聚丙烯纤维添加量为0.4 g时导热系数最大，而聚丙烯纤维添加量为0.4 g时的导热系数是0.5 g的1.6倍。

[1]田颖.水泥复合材料性能研究[D].济南:济南大学,2011.

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[9]Block. Design and Experimental Characterization 13th International Brick and Blick Masonry [J].Conference Amsterdam,2004:1-8.

Study on Effect of Polypropylene Fiber Content to Foamed Cement Performance*

SUNNan

(College of Chemical Engineering and Modern Materials, Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources, Shangluo University, Shaanxi Shangluo 726000, China)

Polypropylene fibers was added to foam cement, the effect of different addition of polypropylene fibers to mechanical properties, insulation properties and the cell structures of foam cement was studied. The result showed that adding polypropylene fibers improved the cell structures. When added 0.55 g polypropylene fiber, after 28 d, the optimum performance foam cement bending strength was 1.7 MPa. When added 0.55 g polypropylene fiber, after 28 d, the optimum performance foam cement compressive strength was 1.18 MPa. When added 0.55 g, polypropylene fiber thermal conductivity coefficient was 1.124 W/(m·K).

foam cement; polypropylene fiber; bending strength; compressive strength

商洛市科技计划基金基金资助项目(DK-2014-2)。

孙楠，女，硕士，讲师，商洛学院化学工程与现代材料学院。

TU525

A

1001-9677(2016)018-0093-02