汉麻秸秆纤维增强水泥基复合材料性能研究

摘要

随着人们环保和可再生资源利用意识的提高，质轻、高韧性的农业秸秆增强水泥基复合材料的研究成为热点。为了解决水泥基复合材料密度大和韧性差等问题，本课题以汉麻秸秆纤维作为增强材料，研究了汉麻秸秆纤维粒径和掺入量对其增强水泥基复合材料性能的影响，并在优选出的粒径和掺入量下，采用PVA聚合物乳液对复合材料进行了增强改性研究。建立了秸秆纤维粒径与掺入量对复合材料抗折强度的响应机制模型，实现秸秆纤维水泥复合材料抗折强度性能的预测与调控。 通过断面形态、水化产物和物理力学性能分析，研究了粒径和掺入量对汉麻秸秆纤维增强水泥基复合材料性能的影响。研究结果表明，秸秆纤维目数对复合材料内部密实度有影响。粒径为10目、掺入量为12％时，秸秆纤维对材料的增强作用较好，复合材料抗折强度和比强度分别为2.57MPa和2.39N·m/g，复合材料弯曲韧性为纯水泥试样的2.45倍。 在优选出的粒径和掺入量下，以PVA聚合物乳液作为改性试剂，研究了聚合物乳液掺入量对复合材料性能的影响。结果表明，40％掺入量下，聚合物乳液对复合材料性能的改善效果较好，改性后复合材料抗折强度、比强度和弯曲韧性分别为3.01MPa、2.88N·m/g、1.53，较未改性试样分别提高了17.17％、20.50％和33.17％，且复合材料中秸秆纤维与水泥之间界面结合得到改善。 不同粒径汉麻秸秆纤维在复合材料内部均呈现三维乱向分布，10目粒径秸秆纤维的增强系数最高。以秸秆纤维粒径、掺入量建立模型，对不同秸秆纤维粒径和掺入量下复合材料抗折强度进行预测，模型预测的误差均小于9.81％，预测结果与试验结果吻合良好。

目录

声明

摘要

1．1研究背景

1．2国内外研究现状

1．2．1秸秆纤维对水泥基复合材料增强性能研究

1．2．2秸秆纤维与水泥的相容性及改性研究

1．2．3秸秆纤维增强水泥基复合材料预测模型研究

1．3课题研究的目的及意义

1．4研究内容与技术路线

1．4．1研究内容

1．4．2技术路线

2．1实验原料及性能

2．1．1汉麻秸秆纤维

2．1．2水泥

2．1．3粉煤灰

2．2试验设备与仪器

2．3试验方法

2．3．1试件制备及养护方法

2．3．2复合材料性能测试

第三章汉麻秸秆纤维粒径和掺入量对复合材料性能的影响

3．1实验材料及方法

3．1．1汉麻秸秆纤维

3．1．2试件制备和养护方法

3．1．3试验设备及仪器

3．2复合性能测试

3．2．1断面形貌

3．3．1汉麻秸秆纤维粒径对复合材料性能的影响

3．3．2汉麻秸秆纤维掺入量对复合材料性能的影响

3．4本章小结

第四章聚合物改性秸秆纤维增强水泥复合材料性能研究

4．1实验原料及方法

4．1．1试验材料

4．1．2试件的制备和养护方法

4．1．3试验设备及仪器

4．2复合材料性能测试与表征

4．2．1断面形貌分析

4．3．1断面形貌分析

4．3．2红外光谱分析

4．3．3物理、力学性能分析

4．4本章小结

第五章基于秸秆纤维粒径和掺入量的复合材料抗折强度预测模型探究

5．1模型建立

5．1．1秸秆纤维方向有效系数计算

5．1．2秸秆纤维与基体界面的粘结系数

5．1．3秸秆纤维长度有效系数

5．2复合材料性能与模型验证

5．3本章小结

6．1结论

6．2展望

参考文献

硕士期间发表论文和参加科研情况

致谢