聚丙烯纤维作用机理是什么?
答:聚丙烯纤维是一种柔性纤维,常态下会相互纠结在一起,不易分散。纤维在石膏基体中分散越均匀,石膏试样的力学性能提高越多。随着纤维掺量的提高,纤维对石膏基体的增强作用也不断提高,但是掺量越大,纤维越难分散。在成型过程中,相互纠结的若干根纤维之间无法得到浆料的浸润而分开,在石膏水化硬化后,这一部位将产生应力集中,导致石膏强度降低。因此,纤维掺量达到一定值后(本试验为0.70%),再提高其掺量将使石膏试样的力学性能不增反降。
由于三叶型聚丙烯纤维要比普通圆形纤维的比表面积大,这样就加大了纤维与石膏基体之间的作用力。试样中掺加纤维后,纤维与石膏基体之间存在着界面吸附黏结力、机械啮合力等作用力。当试样发生抗折破坏时,这几种作用力主要在纤维切线方向克服破坏做功,提高试样达到破坏所需的破坏能或值,从而提高试样抗折强度;当试样发生抗压破坏时,这几种作用力在纤维法线方向(受力方向)几乎没有作用效果,纤维以其柔性性质传递并吸收部分能量,从而提高试样的抗压强度。因此,掺加聚丙烯纤维对试样抗折强度的影响效果要优于其对抗压强度的影响效果。
聚丙烯纤维和聚合物乳液对石膏复合改性的效果如何?
答:掺加聚丙烯纤维能有效提高石膏产品的力学性能,同时对其耐水性能有一定程度的削弱。由于聚丙烯纤维具有相对较大的自由表面,在其上存在着羟基等极性基团,它们对极性水分子的吸附作用显著,会在试样内部形成渗水通道,因此石膏产品浸水后的抗压强度保留率比没有纤维的空白试样低;由于聚丙烯纤维自身的耐水性能好并对试样的抗折强度具有很大贡献,所以虽然浸水后石膏产品的抗折强度下降明显,但其抗折强度保留率仍比没有纤维的空白试样高。有机乳液在基体与纤维之间的界面上具有“填充”作用,乳液中的不同基团会选择性地锚固在石膏基体或纤维表面,在石膏基体与纤维之间形成一个界面层,从而使彼此间的界面结合更为紧密,可以有效阻止水份侵入,提高石膏产品的耐水性能。
由于有机乳液的界面层作用,试样破坏时大量石膏基体黏连在纤维表面被一起拔出,这说明两者界面间结合牢固,增强效果明显;另一方面,试样受力时,界面层的存在可有效传递应力,减弱某些局部的应力集中,阻止界面裂纹的扩展,使裂缝不能首先在界面上发生。因此聚丙烯纤维和聚合物乳液复合改性的石膏其力学性能得到了明显改善。
在石膏制品中同时加入聚丙烯纤维与聚合物乳液可得到如下的效果:
1、在聚丙烯纤维和聚合物乳液复合改性的石膏中,聚合物乳液可在石膏基体与纤维之间形成界面层,使彼此间的界面结合更为紧密,并有效传递应力,从而提高建筑石膏的力学性能。聚丙烯纤维的掺量为0.07%时比较适宜,此时建筑石膏的抗折强度、抗压强度有所提高。
2、硬脂酸-聚乙烯醇乳液中的硬脂酸可以改变毛细孔内表面的性质,使其由亲水性转变为憎水性;硬脂酸钠能使水分不易渗入试样内部;聚乙烯醇形成的缩水凝胶可在毛细孔中形成不规则网膜,进一步提高石膏的耐水性能。
玻璃纤维在石膏基体中的分布方式有哪几种?
答:玻璃纤维在石膏基体中的分布方式通常有以下三种:
(1)一维定向排列:将玻璃纤维无捻粗纱沿某一方向定向分布于石膏基体中。为充分发挥纤维的增强作用,应使纤维分别设置在纤维石膏板的上、下面层中,为防止石膏制品出现分层,应使纤维束被石膏浆体浸透。
(2)二维平面分布:在石膏板的上、下面层中铺设玻璃纤维网络布,材料分层现象较严重,界面结合情况不理想,强度下降明显。
(3)三维随机分布:将玻璃纤维短切后,加入到石膏基体中成型。这种增强方式所需设备简单、操作便捷,是目前使用较多的一种增强方式。其缺点是玻璃纤维易出现分布不匀、折断及结团的现象。如果玻璃纤维采用合适的长度和掺加量,就能够较好地解决这个问题。