摘要
“玻璃钢”，是由玻璃纤维、树脂基体和少量填料组成的复合材料。预计到2030年，我国废旧玻璃钢产量将达到400万吨，传统掩埋和焚烧极易造成污染，已被强令禁止，废旧玻璃钢通过机械碾压、粉碎、筛分等工艺可以得到再生玻璃钢纤维。再生玻璃钢纤维具备强度高、形态特殊、尺寸混杂和表面包裹树脂等特点，可被用于增强水泥基材料，制备再生玻璃钢纤维增强混凝土。再生玻璃钢纤维表面裸露的玻璃纤维在碱性环境中易腐蚀，造成纤维力学性能退化，导致水泥基材料后期强度降低。本文基于溶胶-凝胶法对再生玻璃钢纤维表面涂层处理，研究涂层纤维的耐碱性能及机理，探究涂层纤维对硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和地聚物砂浆力学性能和耐老化性能的作用效果及机理，主要内容和结论如下： （1）在再生玻璃钢纤维表面分别涂覆APTES-ZrO2涂层和ZrOCl2·8H2O涂层，经过1 mol/L NaOH与饱和Ca(OH)2混合溶液浸泡35 d后，APTES-ZrO2涂层纤维和ZrOCl2·8H2O涂层纤维的质量损失率较未处理纤维分别低2.6%、1.3%， APTES-ZrO2涂层可以较为均匀地附着在再生玻璃钢纤维表面提高纤维的耐碱性。 （2）APTES-ZrO2涂层增加了纤维的表面粗糙度，改善了纤维与基体的粘结性，提高了纤维增强砂浆的抗弯强度和抗冲击强度，在普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和地聚物基体中，APTES-ZrO2涂层纤维的摩擦结合强度较未处理纤维分别高2.7%、17.8%、19.5%，APTES-ZrO2涂层纤维增强砂浆的抗弯强度较未处理纤维分别高5.4%、4.3%、6.8%，抗冲击强度分别高18.2%、19.8%、17.3%。 （3）研究APTES-ZrO2涂层对纤维增强普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和地聚物砂浆耐老化性能的影响，砂浆试件在80℃热水中浸泡3 d相当于在北京地区自然老化12年，老化前后试件的抗弯强度和抗冲击强度降幅分别比未处理纤维低8.1%、7.9%、7.1%；10.2%、9.2%、7.1%。老化过程中涂层纤维表面生成Zr(OH)4胶质膜阻碍了OH-的扩散，从而提高涂层纤维增强砂浆的耐老化性能。 （4）将APTES-ZrO2涂层过程中的丙酮换为乙醇同时提高搅拌温度和速度对涂层工艺进行优化，相比于优化前，优化后涂层纤维碱腐蚀35 d后质量损失率降幅降低了0.1%，老化前后涂层纤维增强硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和地聚物砂浆抗弯强度和抗冲击强度降幅分别降低了0.1%、0.2%、0.4%；0.2%、0.3%、0.5%。优化后涂层纤维的耐碱性能和砂浆力学性能和耐老化性能的增强效果与优化前差距较小，但制备时间和成本分别降低了51.9%、82.7%。 本文提出了一种有效提高再生玻璃钢纤维耐碱性能的方法，为促进再生玻璃钢纤维在水泥基材料中的应用提供了试验基础和依据。
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