树脂导光水泥基材料的界面粘结性能及微观机理

发布时间：2018-01-28 00:13

本文关键词： 偶联剂界面粘结强度显微硬度微观形貌化学反应　出处：《南昌大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：树脂导光水泥基材料(Resin light conductive cementitious materials,RLCCM)是在传统水泥基材料的基础上复合了具有透光性能的树脂材料形成的具有良好透光效果的先进建筑材料。目前,树脂导光水泥基材料的力学性能和透光性能已进行了初步研究,然而水泥基体与透明树脂的粘结强度弱,受力时界面处易脱落开裂导致材料整体破坏。因此,本研究采用偶联剂来改善树脂导光水泥基材料的界面粘结强度,并从微观角度揭示偶联剂能够增强界面性能的作用机理。采用轴拉试验和斜剪试验测试了四种偶联剂对树脂导光水泥基材料界面抗拉粘结强度和斜剪粘结强度的影响,试验结果表明:树脂导光水泥基材料中水泥砂浆与透明树脂的粘结强度较低,尤其是早期强度;硅烷偶联剂A-151和液体铝酸酯偶联剂都可以大幅提高树脂导光水泥基材料的界面粘结强度,且改性效果相当,但硅烷偶联剂A-151相对经济。采用显微硬度测试分析了偶联剂对树脂导光水泥基材料界面过渡区的影响,结果表明:树脂导光水泥基材料界面过渡区厚度达到了200μm,过渡区内透明树脂显的微硬度明显下降;硅烷偶联剂A-151和液体铝酸酯偶联剂处理界面后,不仅降低了透明树脂“性能减弱区域”的厚度,还提高了过渡区内透明树脂的显微硬度,并且增强了水泥基体表面一定范围内的显微硬度。采用环境扫描电子显微镜(ESEM)和原子力显微镜(AFM)观测了偶联剂对树脂导光水泥基材料界面微观形貌的影响,结果表明:硅烷偶联剂A-151对水泥基体具有强亲和性,作用后在表面形成了紧密结合的细小颗粒,这些颗粒填补在微小空隙中,降低了基体表面粗糙度,使表面致密平滑,硅烷偶联剂A-151对透明树脂也有较好的亲和性;液体铝酸酯偶联剂对水泥基体有较好的亲和性,使基体表面变得相对平整,对透明树脂则有很强的亲和性;偶联剂处理界面后,使水泥基体与透明树脂结合紧密、过渡自然,增加了界面的有效接触面积,提高了树脂导光水泥基材料的界面粘结性能。采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)分析了偶联剂与水泥基体和透明树脂间的化学反应,结果表明:硅烷偶联剂A-151与水化硅酸钙CSH发生了化学反应,与透明树脂没有发生化学反应;液体铝酸酯偶联剂不仅与水化硅酸钙CSH发生了化学反应,还与透明树脂发生了化学反应。界面处化学反应产生的化学键,大幅提高了界面间的结合力。综上所述,偶联剂中的亲无机基团与水泥水化产物反应,使界面间产生了强结合力的化学作用,还增强了一定范围内水泥基体的显微硬度,使水泥基体表面变得平整光滑,增加了与透明树脂的有效接触面积;亲有机基团与透明树脂相作用,紧密结合,使界面过渡区内透明树脂“性能减弱区域”的厚度降低,性能增强。因此,硅烷偶联剂A-151与液体铝酸酯偶联剂大幅提高了树脂导光水泥基材料的界面粘接性能。
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【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528

【参考文献】