水泥砂浆和混凝土是近现代使用最广泛的建筑材料,也是当前应用量最大的人造材料。普通水泥基材料有其独特的优势,如造价低廉、能抗高压、经久耐用、不易燃烧、安全稳定等,但这类材料也同时存在抗拉强度低、极限延伸率小以及在浇注初期易产生塑性收缩裂缝等缺点。为克服上述缺点,复合化是水泥基材料高性能化的主要途径,纤维增强是其核心内容之一。为了减小水泥基材料在凝结固化过程中收缩,并提高其韧性,本文在水泥基材料中加入Y型聚丙烯纤维进行系统研究。Y型聚丙烯纤维是结晶型聚丙烯经过特殊的抽丝生产工艺及表面处理后制成的异形截面纤维,与传统的圆形截面纤维相比,其Y型截面增加了纤维的比表面积,与水泥基材料复合时,加大了纤维表面与水泥基材料的接触面积,增大了基体材料对增强材料的握裹力。本文重点研究Y型聚丙烯纤维对水泥基复合材料的性能影响。主要研究内容包括:(1)水灰比对聚丙烯纤维增强水泥砂浆力学性能的影响;(2)聚丙烯纤维不同掺加工艺对水泥基复合材料的影响,最佳掺加工艺的确定,并探讨其工艺原理;(3) Y型聚丙烯纤维掺量变化对水泥砂浆、混凝土的抗裂性能、抗冲击性能的影响;(4)聚丙烯纤维的加入对硅灰混凝土的性能影响;(5)聚丙烯纤维均匀分布和梯度分布情况对水泥砂浆的影响;(6)通过正交试验确定聚合物乳液的最佳掺量,以及聚丙烯纤维聚合物砂浆、混凝土最佳配合比;(7)利用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对水泥基复合材料进行微观分析,探讨聚丙烯纤维、聚合物乳液对水泥砂浆、混凝土的耐水性能和收缩变形性能的改性机理;(8)对纤维增强水泥砂浆、混凝土材料的阻裂性能从理论上进行初步探讨,提出聚丙烯纤维聚合物砂浆混凝土的固结模型。研究表明,水灰比对聚丙烯纤维水泥复合材料力学性能的影响是比较明显的,本实验条件下,水灰比为0.44时力学性能较好;将Y型聚丙烯纤维以先掺法工艺掺入水泥基体中,纤维的分散性较好,能更好的发挥作用;通过实验分析,混凝土中聚丙烯纤维掺量以取水泥质量的0.2%~0.6%为宜,而砂浆中纤维的掺量以取水泥质量的0.4% ~1.2%为宜;掺加聚丙烯纤维可以提高水泥砂浆、混凝土的抗裂、抗冲击、和抗收缩等性能,分析了掺加Y型聚丙烯纤维对水泥基复合材料抗裂性能、抗冲击性能、耐水性能和抗收缩性能的影响;根据正交试验获得的聚丙烯纤维聚合物砂浆的最佳配比是:聚合物乳液4%,减水剂1.0%,聚丙烯纤维1.0%,水泥100%,砂子250%,水灰比0.44;聚合物乳液的加入,可以充填组分之间的孔隙,降低孔隙率,改善过渡区晶体结构疏松的缺点,由此增加了混凝土的密实度,提高了水泥混凝土的强度性能,这将使水泥混凝土的耐久性得到提高;对聚丙烯纤维增强水泥砂浆、混凝土材料的阻裂机理,从理论上进行了初步探讨,并提出了聚丙烯纤维聚合物砂浆混凝土的固结模型。研究表明,聚丙烯纤维具有化学稳定性好、耐腐蚀、与水泥基体的粘结力强等特点。将Y型聚丙烯纤维掺加到水泥砂浆、混凝土中,可以使其性能明显改善,聚丙烯纤维必将成为改善水泥砂浆、混凝土的有效途径。