聚丙烯纤维(PP)是一种有机合成的结构规则的结晶型聚合纤维,是一种弹性模量低于水泥基的较为理想的水泥混凝土添加物,其具有很好的耐腐蚀性和力学性能。该种纤维有望用于水泥混凝土中以提高混凝土整体的强度及抗裂性能。但聚丙烯纤维整个分子中没有活性基团,表面光滑,表面能也很低,是一种憎水材料。与水泥混凝土掺加时,相容性不强,分散效果差,从而使得聚丙烯纤维与水泥基体粘附性也较差,严重制约了该纤维在水泥混凝土中的应用。因此,提高聚丙烯纤维在水泥混凝土中的分散性及结合性能,对于改善水泥混凝土路面脆性开裂问题意义重大。本文首先以紫外接枝法对聚丙烯纤维进行改性,在纤维表面引入马来酸酐得到初级改性纤维(MPP),采用响应曲面法控制最佳的实验条件为:马来酸酐浓度1.2mol/L、二苯甲酮占马来酸酐质量分数0.8%和紫外光照时间为2.25h。由分析天平、傅里叶红外仪、显微镜、原子力显微镜、纤维摩擦系数测定仪、接触角测定仪、电子pH仪以及纤维强伸度仪等,分别表征了反应前后纤维的状态。通过测试可以看出,PP纤维成功与可以对水泥主要组分发生作用的羧基进行了接枝,最佳条件下接枝率为2.13,红外图谱中出现了清晰的羧基特征峰,纤维表面有明显的刻蚀或是分叉,且表面凹凸比较突出,静摩擦系数增大,接触角显著减小,pH降低明显,但纤维的强度及伸长率减小不大。为了进一步的提高纤维的水泥基掺加使用性能,本研究又利用二乙烯三胺对MPP纤维进行了二次酰化,得到最终的纤维改性产物(D-MPP)。同样采用响应曲面法探求了最佳的酰化反应条件:二乙烯三胺的浓度为1.8mol/L、碳化二亚胺占二乙烯三胺的质量分数1.2%和反应时间为6.75h。采用分析天平、傅里叶红外仪、显微镜、原子力显微镜、纤维摩擦系数测定仪、接触角仪、电子pH仪以及纤维强伸度仪等,分别表征了最终改性产物的状态。通过表征测试,结果表明MPP纤维成功发生了酰化反应,最佳条件下的酰化率为0.47,红外图谱中出现了明显的酰胺基特征峰,纤维表面刻蚀或是分叉更为明显,粗糙度进一步增大,且表面凹凸程度更大,静摩擦系数继续增大,接触角减小程度更加显著,pH值有所增大,但纤维的拉伸强度及伸长率依旧变化不大。最终通过具体的室内模拟的应用试验,分别对水泥混凝土中掺加相同条件下的PP纤维、MPP纤维以及D-MPP纤维的试块性能进行定量的分析与评价。研究中通过分别测定纤维混凝土的施工和易性、抗折强度、抗压强度、劈裂抗拉强度以及其抗渗性能、抗疲劳性能和抗冲击性能。结果表明,随着纤维的不断改性,其亲水性不断得到改善,所掺加纤维在水泥混凝土中的分散性也随之不断提高。从而使得纤维混凝土的施工和易性有所改善,且纤维混凝土的抗折强度、抗压强度、劈裂抗拉强度以及其抗渗性能、抗疲劳性能和抗冲击性能均有不同程度的提高。