聚丙烯纖維在砂漿中的應(yīng)用研究

王志勇 李 陽(yáng)

（重慶交建土木工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，重慶 北部新區(qū) 401122）

1 引言

近年來(lái)，在砂漿或混凝土當(dāng)中加入纖維材料的施工工藝已在國(guó)內(nèi)外大量應(yīng)用。特別是聚丙烯纖維混凝土的應(yīng)用更為廣泛，而其正是因?yàn)榫郾├w維有著抗拉強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)，再加上其價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單深受工程技術(shù)人員的青睞。由于摻入纖維改善了砂漿的品質(zhì)，是砂漿的綜合使用性能得以提高。但究竟我們摻入的纖維是如何提高了砂漿的品質(zhì)的呢？摻入多少纖維是最好的呢？

帶著這些問(wèn)題，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，在砂漿中加入聚丙烯纖維及隨著摻量的變化，對(duì)砂漿斷裂能、強(qiáng)度的影響進(jìn)行研究。

2 試驗(yàn)方法

設(shè)計(jì)配合比并計(jì)算材料用量，進(jìn)行試拌一次，然后進(jìn)行正式攪拌，攪拌時(shí)間設(shè)置為3min。完成后，將攪拌均勻的砂漿裝入三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)?zāi)＞?40 mm x 40 mm x 160 mm) 中成型。砂漿成型后24 h拆模，并于水中養(yǎng)護(hù)28d后取出，取金剛鋸對(duì)試件進(jìn)行切割，形成初始裂縫。

2.1 聚丙烯纖維對(duì)砂漿斷裂能、強(qiáng)度的影響驗(yàn)證試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)Ⅰ

1.研究砂漿斷裂能及強(qiáng)度與聚丙烯纖維的關(guān)系。試驗(yàn)制作兩組砂漿試件：分別為28 d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)砂漿、全干燥砂漿、干燥后在相對(duì)濕度75%環(huán)境重新潤(rùn)濕的砂漿、干燥后水浸泡的砂漿。對(duì)每組砂漿試件分別進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和斷裂能試驗(yàn)(三點(diǎn)彎曲法)。

2.試驗(yàn)方法：

試驗(yàn)對(duì)聚丙烯纖維進(jìn)行不等量摻入試件，以相同試件尺寸的試件進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)。在試件制作時(shí)進(jìn)行預(yù)制裂縫，試件裝模斷裂能切口采用相同尺寸木條制作。將標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的砂漿試件取出后分別進(jìn)行試驗(yàn)，并分析數(shù)據(jù)。

2.1.1 試驗(yàn)Ⅱ

2.研究聚丙烯纖維不同摻量情況下對(duì)水泥砂漿斷裂能及強(qiáng)度的影響。砂漿試件分為四組：

表2-1

如表2-1所示，實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析以相同尺寸參數(shù)進(jìn)行。并在試件成型時(shí)采用預(yù)制縫方式，試件裝模斷裂能切口采用相同尺寸木條制作。將標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的砂漿試件取出后分別采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)法、抗折強(qiáng)度測(cè)定法和抗壓強(qiáng)度測(cè)定法對(duì)其進(jìn)行斷裂能和強(qiáng)度試驗(yàn)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

3.1 聚丙烯纖維砂漿的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

本試驗(yàn)對(duì)聚丙烯纖維砂漿進(jìn)行28天的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如下表：

表3-1 聚丙烯纖維砂漿的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 聚丙烯纖維水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度與荷載-撓度曲線(xiàn)的分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度隨聚丙烯纖維的摻量變化的變化圖：

圖：3-1

圖3-2荷載—繞度曲線(xiàn)

圖3-2（a）

圖3-2（b）

梁撓度較小時(shí),兩條曲線(xiàn)的上升段基本呈線(xiàn)性,聚丙烯纖維與砂漿基體作為一個(gè)整體共同承擔(dān)荷載,梁的變形處于彈性階段,聚丙烯纖維對(duì)梁的變形影響較弱；聚丙烯砂漿的荷載- 撓度曲線(xiàn)的飽滿(mǎn)程度比素砂漿有所提高，斷裂能增大，引伸計(jì)的位移明顯比素砂漿的大。其原因是聚丙烯纖維在砂漿斷裂過(guò)程中，發(fā)生斷裂損耗能量，阻止裂縫延伸，使其繞度增大，斷裂能提高。

3 主要結(jié)論

通過(guò)對(duì)四組不同聚丙烯纖維摻量水泥砂漿試件的抗壓、抗折強(qiáng)度試驗(yàn)與三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的研究。經(jīng)分析得出主要結(jié)論如下：

1.纖維砂漿試件抗壓/折強(qiáng)度會(huì)隨著聚丙烯纖維的摻入，略有降低。隨著聚丙烯纖維摻量地增加，水泥砂漿的抗壓/折強(qiáng)度有增加的趨勢(shì)，當(dāng)聚丙烯纖維摻量達(dá)到0.9kg/m3時(shí)，抗壓/折強(qiáng)度不再增加。

2.當(dāng)不考慮其它因素時(shí)，單純考慮斷裂能，我們通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于纖維砂漿斷裂能聚丙烯纖維摻入影響并不明顯。

3.荷載-繞度曲線(xiàn)能反映試件在斷裂過(guò)程中裂紋擴(kuò)展的變化情況。實(shí)驗(yàn)表明加入聚丙烯纖維的砂漿與素砂漿的斷裂情況有很大的不同，表明其抗裂性明顯優(yōu)于普通混凝土，即摻加纖維可提高砂漿韌性。

結(jié)果表明聚丙烯纖維摻入水泥砂漿中,對(duì)試件的抗壓、抗折強(qiáng)度提高并不明顯，甚至有所降低；但通過(guò)荷載-繞度曲線(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)聚丙烯纖維砂漿對(duì)砂漿韌性有顯著提高。該結(jié)論對(duì)工程結(jié)構(gòu)中聚丙烯纖維砂漿的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義，通過(guò)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了作者的猜想。

[1]吳順榮 莊弘毅，材料試驗(yàn)[M]，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1882.7

[2]沈新普 鮑文博 沈國(guó)曉，混凝土斷裂與損傷，北京：冶金工業(yè)出版 2004.12

[3]王瑞燕，建筑材料[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，2009.1

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