【摘 要】
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近年来,随着玄武岩纤维制造工艺的提升,将其与水泥基材料组合得到了良好的增强效果。目前,玄武岩纤维的耐碱性存在争议,当其作为增强材料应用于水泥基材中时,会面临长期处于水泥基碱环境的问题,若无良好的耐碱性,则会遭到水泥碱环境的侵蚀,使得纤维拉伸能力下降,进而降低对水泥基材的增强效果,并对复合材料的使用寿命造成影响。因此,在了解玄武岩纤维拉伸性能的基础上,研究玄武岩纤维的耐碱性及其对水泥基材的长期增强效
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近年来,随着玄武岩纤维制造工艺的提升,将其与水泥基材料组合得到了良好的增强效果。目前,玄武岩纤维的耐碱性存在争议,当其作为增强材料应用于水泥基材中时,会面临长期处于水泥基碱环境的问题,若无良好的耐碱性,则会遭到水泥碱环境的侵蚀,使得纤维拉伸能力下降,进而降低对水泥基材的增强效果,并对复合材料的使用寿命造成影响。因此,在了解玄武岩纤维拉伸性能的基础上,研究玄武岩纤维的耐碱性及其对水泥基材的长期增强效果十分重要,基于此,本文进行了以下研究工作:(1)纤维的静态拉伸试验:对不同受力方向和形式的玄武岩纤维(BF)进行了静态拉伸试验,并与耐碱玻璃纤维(AR-glass)和中碱玻璃纤维(C-glass)作对比。结果表明:在拉伸荷载的作用下,纤维试样表面定型胶先开裂,随后内部纤维丝断裂,并在经、纬向汇交处被拉断;纬向BF束的荷载-位移曲线呈“单三角”形式,而经向呈“双三角”形式;纤维束与纤维条带的断裂强力并不是简单的叠加关系;各纤维束的拉伸强度大小为:纬向BF>经向BF>C-glass>AR-glass。(2)纤维耐碱性研究:将BF束和原丝分别浸泡于普通硅酸盐水泥(OPC)滤液、高贝利特硫铝酸盐水泥(HB-CSA)滤液和快硬硫铝酸盐水泥(CSA)滤液中,对浸泡后的纤维束进行拉伸试验,并与AR-glass和C-glass束作对比,对BF原丝进行SEM分析。结果表明:BF束的耐碱性优于C-glass束,并与AR-glass束相当;滤液p H值越高,纤维束拉伸强度损失越严重;OPC水泥滤液处理后,BF丝表面呈“点状”腐蚀破坏,而另两种水泥滤液处理后,纤维表面未发现明显破坏。(3)玄武岩纤维增强水泥基材长期力学性能及机理研究:对配置BF网的OPC板、HB-CSA板和CSA板进行了不同龄期下的老化处理和弯曲试验,同时使用AR-glass和C-glass网做对比,分析了不同老化龄期下复合板的力学性能变化情况,并采用微观测试手段对其进行了机理分析。结果表明:长期老化后,BF网和AR-glass网对复合板的增强效果相当;以HB-CSA或CSA水泥为基体胶凝材料可以显著改善BF网增强水泥基复合板的长期力学性能;整个老化周期内,HB-CSA和CSA水泥的水化产物中均未发现CH,因此弱化了对BF的侵蚀,使得以HB-CSA和CSA水泥为基体胶凝材料的板在长期使用过程中具有更加优异的力学效果,可以推荐作为工程材料进行应用。
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