在聚丙烯纤维改性砂浆体系中,由于聚合物属于高分子结构具有一定的弹性和塑性,可以赋予水泥砂浆新的性能,能有效地改善水泥砂浆的脆性,增强其弹性和韧性,以聚合物做改性剂与水泥砂浆结合起来可以起到性能互补的作用,从而形成结构致密、性能优良的具有一定柔韧性的复合材料。

  聚丙烯纤维改性水泥砂浆的成膜及结构形成机理是以纤维形式掺加到水泥砂浆中的聚合物,在水泥砂浆搅拌均匀后,聚丙烯纤维在水的作用下均匀地再分散在水泥砂浆体系中,随着水泥的水化,体系中的水不断地被水化水泥所结合,聚合物颗粒会相互融合而连接在一起在水泥表面固化成膜,随着体系中的水分不断减少,聚丙烯纤维在水泥砂浆中形成网状结构,形成水泥基复合材料。其结构形成过程大致分为三个阶段。
  第一阶段：当胶粉在水泥砂浆搅拌过程中掺入到水泥砂浆后,聚合物颗粒均匀分布在水泥浆体中,形成聚合物水泥浆体。在这一体系中,随着水泥的水化,水泥凝胶逐渐形成,液相中的达到饱和状态,同时聚合物颗粒沉积在水泥凝胶凝胶中可包含着未水化的水泥颗粒的表面,这一过程类似于液相中的与矿物表面的硅酸盐反应形成一层硅酸钙凝胶的过程。
  第二阶段：随着水量的减少,水泥凝胶结构在发展,聚丙烯纤维逐渐被限制在毛细孔隙中,随着水化的进一步进行,毛细孔隙中的水量减少,聚丙烯纤维颗粒絮凝在一起,在水化凝胶包括未水化水泥颗粒的表面形成聚合物密封层,聚合物密封层也粘结了骨料颗粒的表面及水泥水化凝胶与水泥颗粒混合物的表面,因此,混合物中的较大孔隙被有粘结性的聚合物填充。由于水泥浆体中的孔隙尺寸较小,而聚合物颗粒尺寸一般小,因此可以认为聚合物颗粒主要填充在水泥浆体孔隙中。另外一些聚合物分子中的活性基团也能与水泥水化产物发生交联反应,形成特殊的桥键作用,改善水泥砂浆硬化体的物理组织结构,缓解内应力,减少微裂缝的产生,从而增加聚合物改性水泥砂浆的致密性。
  第三阶段：随着水化过程的不断进行,凝聚在一起的聚合物颗粒之间的水分逐渐被全部吸收到水化过程的化学结合水中去,最终聚合物颗粒完全融合在一起形成聚合物网结构,聚丙烯纤维网结构把水泥水化物联结在一起,即水泥水化物与聚合物交织缠绕在一起,因而改善了水泥石的结构形态。

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