玻璃纤维增强混凝土(GFRC)是一种以混凝土为基体,玻璃纤维为增强体复合而成的材料。其中玻璃纤维对性能起重要作用,目前使用的耐碱玻璃纤维主要问题是含有较高的氧化锆、熔制温度较高、成本较高。本文则研究熔制温度较低的磷酸盐耐碱玻璃纤维系统,讨论不同氧化物对磷酸盐玻璃的增强作用以及性能的影响,重点关注耐碱性。由结果可知,不同氧化物的加入可以对磷酸盐玻璃的化学稳定性,尤其是耐碱性产生优化作用。而对于结构和性能的影响分别得到以下结论:在锌磷酸盐玻璃中添加氧化铝,氧化铝能够使玻璃中的网络发生解聚然后通过形成P-O-Al键,提高玻璃的聚合度,进而提高玻璃的玻璃化转变温度、析晶温度。玻璃全部为非晶状态,密度却因为氧化铝的分子量小于氧化锌而下降。但是由于氧化铝的电负性较大,玻璃的聚合度上升的同时,化学稳定性尤其是耐碱性也出现上升的趋势;但是,碱性溶液腐蚀之后的玻璃表面残留大量的多面体晶体。在上述锌铝磷酸盐玻璃中添加氧化锆,会生成P-O-Zr键使网络的致密度上升,再加上氧化锆的电负性也很大,会使玻璃的网络聚合度增加,也提高玻璃的耐碱性。添加氧化锆的玻璃却出现析晶,主要是因为氧化锆促进析晶。氧化锆的添加则会使玻璃的密度上升,不仅因为玻璃结构变得致密,还因为其氧化锆分子量要大于氧化锌。聚合度也会促使玻璃化转变温度上升,析晶温度的上升趋势很小则与其促进析晶有关。当铁磷酸盐玻璃中加入碱土金属氧化物(氧化镁、氧化钙、氧化锶)时,这些氧化物会导致磷酸盐的链段变短;玻璃中形成各种P-O-R(R=Mg、Ca、Sr)键也会使玻璃的聚合度上升,提高玻璃的耐碱性。而玻璃在酸性溶液或者碱性溶液中的质量损失均随时间的推移而下降。经过碱性溶液腐蚀的样品表面腐蚀情况比酸性溶液严重表明玻璃的耐酸性比耐碱性更加优异。从这些样品的XRD和SEM结果来看,其中形成更多的晶体,玻璃样品的XRD结果也表明只有少量样品含有晶体。添加碱土金属氧化物能够使密度都增加,且添加氧化锶的密度要大于添加氧化镁和氧化钙的玻璃。玻璃的聚合度上升使得玻璃化转变温度Tg均会表现出不同程度的上升;但是析晶温度Tc趋势出现差异。掺杂氧化镁和氧化钙使玻璃析晶温度增大,但掺杂氧化锶的玻璃则呈现急剧下降的趋势。最后,高温粘度测试结果表明耐碱性最优的玻璃能够满足拉丝工艺要求。对于钙铁磷酸盐玻璃来说,添加氧化钡会使玻璃网络变得更加疏松,聚合度也下降。进而导致添加氧化钡使得玻璃的耐碱性比没有添加的样品差。对比添加氧化钡的玻璃的样品,耐碱性随着氧化钡含量提高是因为钡离子半径较大,对玻璃的耐碱性起到促进作用。碱性溶液腐蚀之后的样品出现大量的多面体晶体,酸性溶液腐蚀的样品表面则变化很小。由玻璃样品的XRD结果也可看出,玻璃中出现很多晶体,它们对于玻璃的耐碱性和耐酸性并没有起到增强作用。但是由于钡离子的半径比较大,其含量增加能够阻止玻璃析晶的发生,也促使玻璃的转变温度、析晶温度和两者之间的差异均上升,而密度上升的原因则在于氧化钡具有较大的分子量。对于密度变化过程中出现的波动,可以视为网格中结构网络聚合度的影响。高温粘度的结果也表明,耐碱性能最优的玻璃能够蜡制成玻璃纤维。