采用丙烯酸化學(xué)接枝法對聚丙烯纖維進(jìn)行表面改性，研究了改性聚丙烯纖維對發(fā)泡水泥塑性收縮開裂、力學(xué)性能及泡孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，改性聚丙烯纖維可改善發(fā)泡水泥的泡孔結(jié)構(gòu)，并降低其塑性收縮開裂、細(xì)化其塑性收縮裂縫，同時(shí)可提高其抗折、抗壓強(qiáng)度及彎曲韌性。

    纖維與水泥的質(zhì)量比為０．７％時(shí)，試樣的泡孔結(jié)構(gòu)明顯改善，塑性收縮開裂值下降了８５．４％，且縫寬小于１ｍｍ 的塑性收縮裂縫比例高達(dá)７３．１％，同時(shí)試樣折及抗壓強(qiáng)度分別增加４８．８％和３０．３％，彎曲韌性顯著增加。利用傅里葉變換紅外光譜儀、ＳＥＭ、光學(xué)顯微鏡對改性前后聚丙烯纖維表面基團(tuán)及發(fā)泡水泥試樣的斷面微觀形貌、泡孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，探討了改性聚丙烯纖維的作用機(jī)制。 　

    發(fā)泡水泥是在水泥料漿中加入化學(xué)發(fā)泡劑產(chǎn)生氣泡而制成的一種輕質(zhì)多孔材料。它具有保溫隔熱性能好不燃燒、耐老化等優(yōu)點(diǎn)，是目前較為理想的新型建筑保溫材料，應(yīng)用前景廣闊。發(fā)泡水泥制備時(shí)料漿易離析、泌水，制品易開裂、韌性差，加入聚丙烯纖維可有效地解決上述問題，其中以聚丙烯纖維較為常用。然而，普通聚丙烯纖維表面光滑，分子鏈上不含極性基團(tuán)，摻入發(fā)泡水泥時(shí)存在分散性能差及與基體界面結(jié)合性能差等問題，嚴(yán)重削弱了其作用效果，因此對其進(jìn)行表面改性至關(guān)重要。聚丙烯纖維表面化學(xué)接枝改性是利用過氧化物等為引發(fā)劑先在聚丙烯纖維上引入活性中心，再與功能單體，如丙烯酸、馬來酸酐等，進(jìn)行接枝共聚，在纖維上引入極性支鏈，從而改善纖維的親水性、粘結(jié)性、染色性等性能。

    我們采用丙烯酸化學(xué)接枝法對聚丙烯纖維進(jìn)行表面改性以增強(qiáng)其與水泥基體間的界面結(jié)合，研究了改性聚丙烯纖維對發(fā)泡水泥塑性收縮開裂、力學(xué)性能及泡孔結(jié)構(gòu)的影響，并探討了其各項(xiàng)作用機(jī)制。

    將未摻聚丙烯纖維的空白試樣的塑性收縮開裂值 Ｗ０設(shè)定為１００％，以不同改性聚丙烯纖維摻量（與水混的質(zhì)量比，下同）試樣的塑性收縮開裂值 Ｗｊ與 Ｗ０的比值Ｑｊ（Ｑｊ＝Ｗｊ／Ｗ０，ｊ為纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以及各級裂縫長度 Ｌｉ與其對應(yīng)的寬度權(quán)重值 Ａｉ的乘 積Ｐｉ 與塑性收縮開裂值 Ｗｊ的比值Ｕｉ（Ｕｉ＝Ｐｉ／Ｗｊ，ｉ裂縫級別）來衡量纖維的阻裂效果。圖１為發(fā)泡水泥試樣的塑性收縮開裂分?jǐn)?shù)及各級裂縫分?jǐn)?shù)隨改性聚丙烯纖維摻量的變化?？梢?，纖維摻量≤０．７％時(shí)，隨著纖維摻量的增加，試樣塑性收縮開裂分?jǐn)?shù)迅速下降，同時(shí)試樣塑性收縮裂縫中２級以上塑性收縮裂縫逐漸消失，１級塑性收縮裂縫比例迅速增加，塑性收縮裂縫的寬度逐漸細(xì)化。但當(dāng)纖維摻量＞０．７％后，隨著纖維摻量的繼續(xù)增加，試樣塑性收縮開裂分?jǐn)?shù)的下降趨勢及１級塑性 收 縮 裂 縫 的 增 加 趨 勢 變 得 緩 慢。 這 是 因 為０．７％纖維摻 量 已 接 近 纖 維 在 料 漿 中 的 最 大 分 散量，繼續(xù)增加纖維摻量，過多的纖維無法分散，相互成團(tuán)而難以發(fā)揮作 用。綜 上 所 述，改 性 聚 丙 烯纖維可顯著降低試樣的塑性收縮開裂并細(xì) 化其塑性收縮裂 紋，其 最 佳 摻 量 為 ０．７％。此 時(shí) 與 空 白試樣相比，試 樣 塑 性 收 縮 開 裂 值 下 降 了 ８５．４％，塑性收縮裂 縫 中 ２ 級 以 上 裂 縫 消 失，１ 級 裂 縫 比例高達(dá)７３．１％。２．１．２　改性聚丙烯纖維對發(fā)泡水泥力學(xué)性能影響圖２為發(fā)泡水泥試樣抗折及抗壓強(qiáng)度隨改性聚丙烯纖維摻量的變化?？梢姡?/p>

（１）與空白試樣相比，不同纖維摻量試樣的抗折及抗壓強(qiáng)度均有不同程度的提高；

（２）纖維摻量≤０．７％時(shí)，隨著纖維摻量的增加，試樣抗折及抗壓強(qiáng)度逐漸增大，纖維摻量＞０．７％時(shí)，隨著纖維摻量的增加，試樣抗折及抗壓強(qiáng)度總體 上均呈現(xiàn) 逐 漸 下 降 趨 勢，故 纖 維 摻 量 為０．７％時(shí)，試樣抗折及抗壓強(qiáng)度最佳；

（３）纖維摻量為０．７％時(shí)，較空白試樣相比，試樣抗折強(qiáng)度提高了４８．８％，抗壓強(qiáng)度提高了３０．３％圖３為空白發(fā)泡水泥試樣及０．７％改性聚丙烯纖維 摻 量 發(fā) 泡 水 泥 試 樣 的 荷 載－撓 度 曲 線。 由 圖３（ａ）可見，未摻纖維時(shí)，試樣呈現(xiàn)脆性，在達(dá)到最大承載能力后即 發(fā)生突 然 斷 裂。由 圖 ３（ｂ）可 見，０．７％纖維摻量時(shí)，試樣荷載－撓度曲線最初直線段的斜率基本與未摻纖維時(shí)試樣的荷載－撓度曲線斜率相同，該直線段的終點(diǎn)即是水泥基體中出現(xiàn)第一條裂縫時(shí)的彎曲初裂強(qiáng)度。當(dāng)試樣達(dá)到最大承載能力后，其承載能力急速下降至一水平值，繼而在保持該承載能力基本不變下，撓度逐漸增大。這表明改性聚丙烯纖維雖不能像玻璃纖維那樣大幅提高試樣初裂后的承載能力，但在試樣初裂后，尚能在一段時(shí)間內(nèi)使試樣保持一定的承載能力和較好的假延性，即顯著提高了試樣的彎曲韌性。

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