在AEA膨脹劑中復摻有機短纖維的研究

      [摘要] 本文重點論述了在AEA膨脹劑中復摻有機短纖維控制裂縫的技術(shù)關(guān)鍵，有機短纖維和膨脹劑的最佳摻量，復摻后的限制膨脹率，砂漿的抗壓及抗折強度等技術(shù)問題。 
      [關(guān)鍵詞] AEA膨脹劑混凝土裂縫有機短纖維

      1 前言
 
      水泥混凝土裂縫的原因是多方面的，也是很復雜的，這是百余年來都未能很好地解決的技術(shù)難
題，一直困擾著工程界。為解決水泥混凝土裂縫問題，設(shè)計、施工、材料等各個方面都采取了種種技術(shù)措施，但裂縫還是經(jīng)常產(chǎn)生。雖然細小的裂縫不會對結(jié)構(gòu)的安全性帶來嚴重影響，而且規(guī)范中也允許構(gòu)筑物帶裂縫工作。但是從工程的耐久性和滲漏水或腐蝕性介質(zhì)對鋼筋的銹蝕角度考慮，如能控制混凝土不產(chǎn)生裂縫，無疑會提高混凝土工程的耐久性和使用壽命。因此，對混凝土的裂縫進行控制日益受到工程界的重視。在眾多的裂縫控制方法中，利用膨脹劑配制的補償收縮混凝土控制混凝土裂縫的方法在近十余年來得到了很快的發(fā)展，除按傳統(tǒng)的方法用于防水混凝土外，還成功地解決了許多超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工的裂縫控制問題[1]。 

      目前，用膨脹劑配制的補償收縮混凝土主要用于地下防水工程、超長結(jié)構(gòu)工程、大體積混凝土工程等。在已應用的工程中，有的工程采用膨脹劑有效地控制了混凝土的裂縫，但由于種種原因，也有很多失敗的工程實例。 

      為此，國內(nèi)混凝土膨脹劑的研究、生產(chǎn)和應用技術(shù)均面臨著改進和創(chuàng)新，如何積極發(fā)揮或提高其效能，最終解決混凝土開裂問題，是工程界和學術(shù)界均十分關(guān)心的問題。安徽巢湖速凝劑總廠提出通過在膨脹劑中摻加有機短纖維來提高混凝土抗裂性能的設(shè)想，委托中國建筑材料科學研究總院和清華大學分別對摻纖維膨脹劑的性能及其對混凝土力學性能的影響進行研究。本文即是第一部分工作的總結(jié)。 

      2 在AEA膨脹劑中復摻有機短纖維的研究試驗設(shè)計 

      本研究的目的是為了在超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和大體積混凝土工程應用中提高其抗裂能力，增強工程的整體性、安全性和耐久性。聚丙烯纖維混凝土技術(shù)在北美和歐洲已經(jīng)有20年的大量工程實踐，應用技術(shù)已日臻完善。近年來，國內(nèi)聚丙烯纖維增強混凝土的生產(chǎn)和應用逐步增多[2]。試驗用膨脹劑為安徽巢湖速凝劑總廠生產(chǎn)的AEA型膨脹劑，有機短纖維為聚丙烯腈短纖維，規(guī)格為6.7dtex 12mm。水泥為中國外加劑協(xié)會監(jiān)制的P.O42.5級基準水泥。 

      先將聚丙烯腈短纖維摻入AEA膨脹劑中，試驗設(shè)計聚丙烯腈短纖維的摻加量為膨脹劑重量的2%，然后用拌合機干拌15～20分鐘。試驗的膨脹劑摻量均按膠凝材料的8%計算（內(nèi)摻），AEA膨脹劑以工廠檢驗的出廠報告，質(zhì)量符合JC476- 2001標準。未摻纖維的試驗編號為PAEA，摻纖維的試驗編號為FAEA。

      本試驗按JC476- 2001標準進行，摻量均按膠凝材料的8%，通過檢驗砂漿的抗壓和抗折強度性能、限制膨脹率來研究復摻有機短纖維對砂漿性能的影響。

有關(guān)聚丙烯腈短纖維的技術(shù)參數(shù)見表1。


有關(guān)復摻試驗設(shè)計參數(shù)見表2。


有關(guān)AEA膨脹劑復摻有機短纖維的技術(shù)性能試驗的結(jié)果見表3。


有關(guān)AEA膨脹劑復摻有機短纖維的限制膨脹性能見表4。
 

      3 AEA膨脹劑中復摻有機短纖維的研究結(jié)果 

      3.1 在混凝土膨脹劑中復摻有機短纖維，規(guī)格應為6～12mm為宜。由于纖維在混凝土體中的均勻性及其他性能對混凝土的質(zhì)量有很大的影響作用；同時纖維長度對混凝土的施工和質(zhì)量也有很大的影響。試驗表明，纖維長度在6～12mm時效果最佳。在不同張力下對24mm長的纖維也作了試驗，盡管嵌入深度不同，在所有纖維斷開前，混凝土已經(jīng)裂開。同樣長度為0～3mm時，所有纖維被拉出，證明嵌入深度不足；纖維長度6～12mm時，所有纖維被拉斷，證明其全部受力，是最佳嵌入深度。過短或過長實際生產(chǎn)不易控制，不易拌合均勻，有關(guān)工業(yè)化生產(chǎn)中的技術(shù)問題還有待進一步研究。 

      3.2 在混凝土膨脹劑中復摻有機短纖維可提高砂漿的抗折性能和韌性，為了證明加入纖維對減少收縮而引起的開裂和變形影響，進行了有關(guān)試驗。試驗證明，加入適量的纖維可降低收縮，并且能減少變形。在降低收縮的同時，對一旦出現(xiàn)裂縫的大小也能起到抑制作用[3]。

      3.3 復摻有機短纖維可改善混凝土的限制膨脹性能，對抑制混凝土早期塑性裂縫也有一定的貢獻。纖維抑制混凝土開裂的進程，可近似看作是在其中摻入了巨量無序分布的“微細筋”，這種“無序加筋”改善了混凝土內(nèi)部力學環(huán)境，取得了抗裂并延緩裂隙擴展的實際效果[4]。

      3.4 復摻有機短纖維可改善混凝土的抗?jié)B性。

[參考文獻]
[1] 江云安等，CaO-MgO- Al2O3- SO3四體系高性能膨脹劑的研究[C]，《第五界國際水泥化學會議》2002年11月，上海
[2] 鄭遠林，混凝土中使用UEA膨脹劑的問題探討[C]，《混凝土膨脹劑及其應用》（中國建材工業(yè)出版社），2002年
[3] 海川工程產(chǎn)品技術(shù)手冊[Z（] 水泥混凝土專用）
[4] 菜文勝等，微膨脹纖維混凝土的研究及應用[J]《. 新型建筑材料》2001/8，p29～30