發(fā)布時間：2020-06-13 11:45

【摘要】：建筑行業(yè)的高速發(fā)展也給資源和環(huán)境帶來了一系列影響,開發(fā)和使用可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑材料成為了建筑行業(yè)必要的選擇。植物纖維具有豐富的、可再生、可回收、價格低廉等特性,在代替人工合成纖維增強水泥基復合材料方面有著巨大的潛力,因此使用植物纖維增強水泥基復合材料得到了更多人的關(guān)注與研究。然而,植物纖維增強水泥基復合材料還有許多待解決的問題:植物纖維與水泥基體粘合效果不佳、復合材料的力學性能不佳等。在納米技術(shù)興起的今天,研究者對這些問題有了新的想法,將植物纖維制成植物納米纖維素,希望通過納米材料的特性,給水泥基復合材料的性能帶來新的改善。本文將以植物納米纖維素以及植物纖維水泥基復合材料為研究對象,通過對纖維預處理、復合材料制備、復合材料強度測試、復合材料加速老化破壞等試驗,研究植物纖維、植物納米纖維素對水泥基復合材料性能的影響并對其作用機理進行分析,主要的研究內(nèi)容如下:(1)以小麥秸稈纖維水泥基復合材料為研究對象,通過對小麥秸稈進行兩種不同方式的預處理,將經(jīng)過預處理前后的秸稈纖維以摻量5-20%加到水泥基復合材料中。研究了預處理前后秸稈纖維的質(zhì)量損失率及吸水率,復合材料的力學性能及吸水率。結(jié)果表明,通過預處理能去除部分秸稈纖維中的物質(zhì),經(jīng)過4%氫氧化鈉溶液處理的秸稈纖維有最大的秸稈損失率36.15%和吸水率1.67%。此外,通過此方法預處理得到的秸稈纖維復合材料在相同摻量時,它們的力學性能比未處理、常溫冷水處理的秸稈復合材料的力學性能都要高。摻量5%被氫氧化鈉溶液處理的秸稈纖維復合材料中有最好的抗壓強度9.77MPa,抗折強度2.62MPa,最低的吸水率9.32%,說明預處理可以有效處理掉秸稈纖維表面的蠟質(zhì)層,析出部分影響水泥水化的物質(zhì),有利于纖維與水泥基體的粘合。同時發(fā)現(xiàn),添加秸稈纖維后復合材料的韌性有所提高,但是力學性能卻有一定程度的下降,預處理能改善這種情況。(2)以納米纖維素水泥基復合材料為研究對象,通過對納米纖維素進行不同方式的分散,將摻量0.025-0.3%的納米纖維素加入水泥基復合材料中,研究復合材料的力學性能、耐久性。結(jié)果表明,采用高速均質(zhì)攪拌機分散能夠有效分散均勻納米纖維素;納米纖維素明顯地降低了水泥砂漿的流動度;較少的納米纖維素能增強復合材料的力學性能,但是過量的納米纖維素會發(fā)生團聚現(xiàn)象,反而對復合材料力學性能產(chǎn)生不利影響。摻量0.075%納米纖維素復合材料的抗壓強度增強效果最好,提高了28.17%,達到38.86Mpa;納米纖維素對復合材料抗折強度的增強最明顯,摻量0.1%納米纖維素復合材料的抗折強度增強效果最好,提高了55.69%,達到9.17MPa。然而納米纖維素對復合材料的耐久性沒有改善。(3)研究納米纖維素在水泥基復合材料中的作用機理。納米纖維素在水泥砂漿中大部分吸附在水泥顆粒表面,少部分以游離態(tài)的形式存在;納米纖維素有高比表面積,表面富含羧基基團,極易容易對水泥顆粒和水分子產(chǎn)生吸附力,使得水泥砂漿流動度降低及延緩水泥早期水化,但是也對水泥水化產(chǎn)物的吸附粘結(jié)作用加強,增強材料宏觀上的力學強度。綜上所述,秸稈纖維能夠明顯改善復合材料的韌性,同時減輕材料的質(zhì)量,但是不能增強復合材料的力學性能。而納米纖維素納米材料能夠明顯改善水泥基復合材料的抗壓、抗折強度和吸水率,降低水泥砂漿流動度,延緩水泥早期水化。未來植物纖維的兩種形態(tài)材料在建筑材料領(lǐng)域均有具大的潛力,合理利用可在實際工程中發(fā)揮它的作用。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 2-1 NFC 凝膠，，NFC 凝膠 SEM 圖像，NFC 粉體的 SEM 圖像Fig.2-1 NFC gel, SEM image of NFC gel, SEM image of NFC powder2.1.3 細集料本試驗使用的細集料為普通河沙，使用烘箱烘干后過 5mm 篩備用。2.1.4 減水劑本試驗中使用的減水劑是上海臣啟化工科技有限公司生產(chǎn)的聚羧酸粉體減水劑，試驗中按照水泥的百分比摻入使用。2.1.5 小麥秸稈試驗中使用的小麥秸稈產(chǎn)自江蘇連云港，使用前需要先處理并用粉粹機打碎。
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU528

【參考文獻】

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本文編號：2711129