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纤维对地聚合物抗压强度的影响及机理分析

作　者: 黄彩菊
导　师: 金漫彤
学　校: 浙江工业大学
专　业: 环境工程
关键词: 地聚合物纤维抗压强度聚合机理微观结构
分类号: TB321
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 81次
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内容摘要

地聚合物是一种新型的无机聚合物,其分子链由Si、O、Al等以共价键连接而成,具有类沸石的笼状立体结构。地聚合物同时具备有机高分子的键接结构和无机物的特点,具有强度高、抗渗性好、抗酸碱性好、能长期经受辐射及水作用而不老化等优点,尤其是地聚合物的耐久性是硅酸盐水泥所无法比拟的。而且地聚合物的合成工艺所需能耗及CO2排放量远比水泥生产低,是一种绿色环保型材料。近年来,国际上还对地聚合物作为复合材料、修补材料、建筑材料等方面展开了大量的研究。由于铝硅酸盐聚合物材料具有相对较低的强度和韧性,这严重限制了其在需要一定承载能力、要求可靠性高的高技术材料领域的广泛应用,而纤维因其具有弹性模量大,受力时形变小,强度高等优点,使得纤维成为一种新型的地聚合物增韧材料。基于纤维能改善地聚合物的抗折强度前提下,本课题研究了纤维含量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的木质素纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维和碳纤维对地聚合物的抗压强度的影响,分析不同含量不同种类纤维对地聚合物的增强增韧作用。结果表明:纤维最佳添加量为0.2%,且添加木质素纤维、聚酯纤维、聚丙烯腈纤维和碳纤维后地聚合物的抗压强度和抗折强度均高于纯地聚合物,证实了纤维的增强增韧作用。在这四种纤维地聚合物的比较中可以看出,聚酯纤维和聚丙烯腈纤维地聚合物早期强度较高;木质素纤维地聚合物后期强度高,耐久性好;而碳纤维地聚合物强度高且稳定。通过对纤维地聚合物进行X射线衍射(XRD)分析、傅里叶红外光谱(FT-IR)分析和热重-差热(TG-DTA)分析,研究纤维地聚合物的微观结构,并推断纤维对地聚合物的韧化机理。分析结果显示纯地聚合物和纤维地聚合物都是一种由Si,O,Al化合而成的无定形至半晶态物质。纤维的加入,不但没有破坏地聚合物原来的网络结构,也没有新的物相生成,而且减少了地聚合物中原有的自由水含量,使得地聚合物结构更加密实,从而证实纤维的加入有利于增强地聚合物的强度。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-24
  1.1 地聚合物的概述  10-15
    1.1.1 地聚合物的性能  10-12
    1.1.2 地聚合物的研究现状  12-15
  1.2 地聚合物的结构特点及聚合机理  15-19
    1.2.1 地聚合物的结构特点  15-17
    1.2.2 地聚合物的形成机理  17-19
  1.3 纤维在建筑材料中的应用  19-24
    1.3.1 纤维在加固软土中的应用  19-21
    1.3.2 纤维混凝土的研究  21-24
第二章课题研究意义及内容  24-30
  2.1 本课题研究目的与意义  24-25
  2.2 课题的主要内容  25-26
  2.3 地聚合物制备工艺流程  26
  2.4 实验主要仪器及设备  26-27
  2.5 实验内容及步骤  27-29
    2.5.1 实验内容  27-28
    2.5.2 实验步骤  28-29
  2.6 分析方法  29-30
第三章实验原材料分析  30-38
  3.1 主要原材料介绍  30-33
    3.1.1 高岭土和偏高岭土的简介  30-31
    3.1.2 实验偏高岭土性能分析  31-33
  3.2 水玻璃的简介  33
  3.3 纤维介绍  33-38
第四章纤维地聚合物的力学性能研究  38-61
  4.1 实验材料及实验方法  38-39
    4.1.1 实验材料  38
    4.1.2 抗压强度测试过程  38-39
  4.2 实验结果讨论与分析  39-61
    4.2.1 养护时间对地聚合物抗压强度的影响  39-41
    4.2.2 不同种类的纤维地聚合物抗压强度比较  41-54
    4.2.3 添加纤维对地聚合物抗压强度的影响  54-56
    4.2.4 纤维长度对地聚合物抗压强度的影响  56-59
    4.2.5 纤维对地聚合物抗折性能的影响  59-61
第五章纤维地聚合物聚合机理的初步研究  61-76
  5.1 纤维地聚合物的分析测试设备及方法  61
  5.2 地聚合物的XRD 分析  61-63
  5.3 地聚合物的FT-IR 分析  63-67
  5.4 地聚合物的TG-DTA 分析  67-74
  5.5 本章小结  74-76
第六章结论与建议  76-79
  6.1 结论  76-77
  6.2 创新点  77
  6.3 建议  77-79
参考文献  79-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间发表的学术论文  86
攻读硕士学位期间参与的科研项目  86

纤维对地聚合物抗压强度的影响及机理分析

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