聚丙烯纖維對砂漿性能的影響

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摘要: 　本文研究了低摻量聚丙烯纖維(重量摻量為0119 %) 對普通砂漿的抗折、抗壓、抗?jié)B、收縮率的影響；探討和分析了纖維的加入對普通水泥砂漿的影響。試驗證明，在普通的水泥砂漿中加入一定量的纖維能顯著提高砂漿的抗裂抗?jié)B，降低砂漿收縮率，提高抗壓抗折強度等。

關鍵詞：聚丙烯纖維　砂漿　抗折　抗?jié)B　界面效果

1 　前言

目前，隨著新型墻體材料的推廣應用，砂漿的抗?jié)B抗裂性能倍受人們的關注。在改性砂漿方面，普遍采用砂漿防水外加劑來提高其防滲漏的性能。聚丙烯等微纖維在國內外都有廣泛的應用。無論在高性能混凝土方面，還是在地下室混凝土尤其是墻面的抹灰砂漿方面，均因摻加了這種微纖維而獲得抗裂抗?jié)B、增加水泥基材料的韌性和提高抗裂性能的良好效果。究其原因，主要是這種短而細的纖維能充分分散在水泥拌合物中。當混凝土或砂漿固化時，那些大量的、各向分散而又具有高韌性的、與水泥牢固結合的微纖維，消弱和抑制了水泥早期變形和干縮應力，讓其在固化過程中不易形成應力集中， 從而減少明顯的裂縫。這樣就提高了水泥的品質， 起到抗裂抗?jié)B的作用。

2 　實驗部分

2.1 　原材料

水泥為廣州珠江水泥有限公司生產的粵秀牌42.5 硅酸鹽水泥，其化學成份及力學性能列表1 、2 ； 細集料采用中砂；聚丙烯纖維，物理性能列表3 ；水。

表1 　粵秀牌42.5 硅酸鹽水泥的化學成份/ %

表2 　粵秀牌4215 硅酸鹽水泥的物理性能

2.2 　試驗配比

本試驗研究了普通砂漿和摻纖維砂漿兩種對比試件的抗壓、抗折、抗?jié)B、收縮性能的變化。具體配比見表4 。

表4 　砂漿的配比(重量份)

2.3 　試驗方法

抗壓、抗折試驗按GB177 - 85“水泥膠砂強度試驗方法”進行，抗?jié)B試驗按JC474 - 98“砂漿、混凝土防水劑”中防水砂漿透水壓力比進行， 收縮率按J GJ 70 - 90“建筑砂漿試驗方法”中的試驗方法。

3 　結果與討論

3.1 　測試結果

測試結果見表5～6 。

表5 　試樣抗壓、抗折強度

表6 　試樣抗?jié)B性及干燥收縮率

由表5 可知，兩種配比的7d、28d、45d 抗壓強度比分別為93 %、114 %、118 % ，抗折強度比分別為115 %、104 %、113 %。除7d 抗壓強度外，摻加纖維后砂漿的抗壓、抗折強度都有不同程度的提高。由表6 可知，加入纖維的砂漿收縮率在各齡期都比空白試樣的收縮率小，而且隨著齡期的增長摻聚丙烯纖維的抗收縮性能就更加明顯。同時，透水壓力也隨著齡期的增長而增長。

3.2 　聚丙烯纖維對砂漿性能影響機理

綜上所述，在普通砂漿中加入聚丙烯纖維，砂漿的各性能隨著齡期的增長有不同程度的增長，透水壓力的提高尤為顯著。究其原因在于纖維的阻裂效應。眾所周知，在水泥水化過程中，會有以下幾個方面的原因引起收縮變形。①化學收縮。水泥水化后，固相體積增加，但水泥- 水體系的絕對體積則在減小。有研究表明，100g水泥與33g水拌成的水泥漿體，硬化后體積收縮約7%～9%[1 ] 。②干燥收縮。主要由于毛細管壓力造成。毛細管孔隙在水泥基材料干燥的過程中逐漸失水，毛細管變形，產生很大的毛細管張力，使材料產生收縮。③溫度收縮。溫度收縮一般都是由水泥水化熱引起，一般發(fā)生在溫度上升結束、開始下降的時候。另外，還有塑性收縮、自收縮、本身的脆性等。由于水泥基材料自身的收縮，引起材料內部存在許多不同尺度的微裂紋。加入纖維后，在結構形成的過程中纖維在水泥基材料內部形成一個三維交錯的網絡體系。雖然纖維的加入使砂漿的流動度有所減小，但由于微纖維分散在砂漿中使砂漿的觸變性增加。在大面積墻面施工時，砂漿不易與墻面剝離，提高了砂漿的施工性。由于聚丙烯纖維的直徑很細，纖維間距小，因此具有明顯的阻裂效應，有效抑制砂漿中裂紋的產生和發(fā)展。需要指出的是：由于聚丙烯纖維的彈性模量只有砂漿的50 %左右，根據復合材料理論，與不摻纖維的普通砂漿比，聚丙烯纖維砂漿的強度將有所降低[2 ]，而抗折強度卻有所提高。原因在于砂漿內部的微裂縫對抗折強度影響遠大于對抗壓強度的影響。由于收縮造成砂漿內部存在微裂紋，在結構形成的過程中聚丙烯纖維阻止了這些裂縫的引發(fā)，從而減少了裂縫源的數量，并使裂縫尺度變小，降低了裂縫尖端應力集中程度，而且在受力過程中纖維的存在又抑制了裂縫的引發(fā)與擴展。從表6的結果中也可以發(fā)現，在28d前，摻有聚丙烯纖維的砂漿抗壓強度及透水壓力均低于對應組的空白樣的試驗結果；28d后由于無纖維砂漿的收縮率增大，微缺陷不斷的增加，使其強度及透水壓力的增加速度逐漸放慢。然而，對于摻有纖維的砂漿，由于聚丙烯纖維的阻裂效應，減少了微裂紋的產生和發(fā)展的機率，砂漿內部結構得以保持完整性，使得砂漿的各種性能伴隨著水化進程逐漸提高。

4 　結　論

(1) 在普通砂漿中摻加聚丙烯纖維可以明顯提高砂漿的抗?jié)B性、減小砂漿的干燥收縮率；抗折強度有一定程度的提高；28d 前抗壓強度有所下降，隨著齡期的增加，抗壓強度有所回升。

(2) 目前外墻的滲漏是許多工程難以解決的技術難題，其中的外墻批蕩砂漿出現空鼓及開裂、抗?jié)B性能差等原因，是外墻滲漏的主要原因。當在砂漿中加入纖維，情況則大大改觀，不僅砂漿與墻體的粘結性能良好，而且墻體的整體抗?jié)B抗漏效果也很好。在施工操作上，制作纖維砂漿時無需特殊工藝，只需比一般的砂漿多攪拌1～2min 即可，纖維和易性好， 能充分分散，且耐酸耐堿?？傊?，聚丙烯纖維優(yōu)良的品質，可以成為解決外墻抗?jié)B漏的優(yōu)良輔助材料。

參考文獻

1 　吳中偉，廉惠珍. 高性能混凝土. 北京:中國鐵道出版社，1999

2 　Wu Yao ， Keru Wu. Study of mechanical properties on poypropylene fiber reinforced concrete. Proceedings of the 3rdAsia symposium on polymers in concrete ， Tong ji University Press ， Shanghai China 2000 :293～298 EFFECT OF POLYPROPYPLENE FIBER ON