水泥濾液對玻璃纖維的侵蝕作用
前言
水泥基體對玻璃纖維的侵蝕,主要有“化學侵蝕說”與“力學破壞說”兩種不同的學術見解。持“化學侵蝕說”的學者認為,主要是水泥水化生成的高堿度液,對玻璃纖維產生的化學侵蝕,使玻纖失去強度;持“力學破壞說”的學者認為,導致玻璃纖維腐蝕的根本原因,是水泥水化生成的大量的Ca(OH)2晶體沉淀于玻璃纖維原絲的孔隙中,由于這些晶體緊緊地夾持著單絲,當玻璃纖維水泥材料受拉時,原絲失去松動與調節的余地,很大程度上喪失韌性,成為脆性材料。
本文通過比較普通硅酸鹽水泥濾液、硫鋁酸鹽水泥濾液和硫鋁酸鹽水泥/A聚合物濾液對玻璃纖維強度的影響,研究了水泥濾液對玻璃纖維的侵蝕作用,希望對玻璃纖維的應用起到有益的幫助。
1 實驗與分析
1.1 實驗原料
采用山東淄博水泥廠生產的42.5R硅酸鹽水泥,新汶礦業集團特種水泥廠生產的RSAC425#R硫鋁酸鹽水泥熟料,其主要成分見表1;山東泰山玻璃纖維有限公司生產的含堿玻璃纖維,其性能比較如表2所示;自行研制的A聚合物乳液。

1.2 水泥濾液對玻纖的侵蝕實驗
分別采用普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥/A聚合物乳液,與水混合后靜置規定時間,過濾得到水泥濾液,以此模仿水泥水化后的漿體環境。在常溫下,用各種水泥濾液分別對耐堿玻璃纖維和中堿玻璃纖維進行浸泡試驗,測試浸泡后玻璃纖維的抗拉強度保留率,隨時間的變化關系。測試結果如圖1、圖2和圖3所示。 [-page-]



由圖1可知,普通硅酸鹽水泥濾液對玻璃纖維的腐蝕是非常嚴重的。耐堿玻璃纖維被腐蝕3d后,強度保留率為79.6%,7d后降為70.3%,28d后則為51.2%;而中堿玻璃纖維被腐蝕3d后,強度保留率迅速降為46.2%,7d后為42.3%,28d后則為30.5%。 [-page-]
由圖2可知,硫鋁酸鹽水泥濾液對玻璃纖維的侵蝕程度,比普通硅酸鹽水泥濾液輕一些。耐堿玻璃纖維經過硫鋁酸鹽水泥濾液3d的浸泡后,強度保留率保持在92.7%,7d后的強度保留率為90.8%,28d后的強度保留率為83.5;但是,中堿玻璃纖維經過3d的浸泡后,強度保留率保持在76.5%, 7d后的強度保留率為72.1%,28d后的強度保留率為60.4%。
由圖3可知,采用硫鋁酸鹽水泥/A聚合物濾液對玻璃纖維進行浸泡,玻璃纖維被侵蝕的程度較前兩種濾液的侵蝕程度更輕一些。耐堿玻璃纖維經過3d的浸泡后,強度保留率仍在95.4%,7d后強度保留率為92.8%,28d后的強度保留率為86.2%; 但是,中堿玻璃纖維經過3d后為85.4%, 7d的浸泡后強度保留率保持在82.4%,28d后的強度保留率為73.8%。
2 水泥濾液侵蝕玻璃纖維的作用機理
普通硅酸鹽水泥的主要水化產物是Ca(OH)2、水化硅酸鈣凝膠以及少量的硫鋁酸鈣和水化鐵酸鈣等, 其中含有大量的Ca(OH)2;硫鋁酸鹽水泥的主要水化產物是水化硫鋁酸鈣、鋁膠、鐵膠以及水化硅酸鈣凝膠,其中含有大量的Al(OH)3凝膠。Ca(OH)2溶液具有比Al(OH)3溶液更強的侵蝕效果,因此普通硅酸鹽水泥對玻璃纖維的侵蝕性,比硫鋁酸鹽水泥對玻璃纖維的侵蝕性強。A聚合物乳液是一種呈中性的有機物,與硫鋁酸鹽水泥混合時,可以均勻分散到硫鋁酸鹽水泥的水化產物中,對水化產物進行包裹,同時,對玻璃纖維表面進行潤濕處理,在玻璃纖維與水泥水化產物之間形成了界面層,此聚合物界面層在一定程度上阻止了堿液對玻璃纖維的侵蝕。
3 結論
與普通硅酸鹽水泥濾液和硫鋁酸鹽水泥濾液相比,硫鋁酸鹽水泥從聚合物濾液對玻璃纖維強度的影響程度較輕。其中,耐堿玻璃纖維經硫鋁酸鹽水泥/A聚合物濾液浸泡28d后,其抗拉強度保留率為86.2%。










































