聚丙烯纖維對砂漿性能的影響

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(guān)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(yīng)用，砂漿的抗?jié)B抗裂性能倍受人們的關(guān)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(nèi)外都有廣泛的應(yīng)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(jié)合的微纖維，消弱和抑制了水泥早期變形和干縮應(yīng)力，讓其在固化過程中不易形成應(yīng)力集中， 從而減少明顯的裂縫。這樣就提高了水泥的品質(zhì)， 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(chǎn)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(jié)果與討論

3.1 　測試結(jié)果

測試結(jié)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(yīng)。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(chǎn)生很大的毛細管張力，使材料產(chǎn)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(jié)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(nèi)部存在許多不同尺度的微裂紋。加入纖維后，在結(jié)構(gòu)形成的過程中纖維在水泥基材料內(nèi)部形成一個三維交錯的網(wǎng)絡(luò)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(yīng)，有效抑制砂漿中裂紋的產(chǎn)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(jù)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(nèi)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(nèi)部存在微裂紋，在結(jié)構(gòu)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(shù)量，并使裂縫尺度變小，降低了裂縫尖端應(yīng)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(jié)果中也可以發(fā)現(xiàn)，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(yīng)組的空白樣的試驗結(jié)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(yīng)，減少了微裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展的機率，砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jié)　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(shù)難題，其中的外墻批蕩砂漿出現(xiàn)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(jié)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。總之，聚丙烯纖維優(yōu)良的品質(zhì)，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