不同纖維對蒸壓加氣混凝土強度的影響

□文/黃建琴 李世香 張磊 梁家林

不同纖維對蒸壓加氣混凝土強度的影響

□文/黃建琴 李世香 張磊 梁家林

文章研究了在蒸壓加氣混凝土（AAC）中添加碳纖維、聚丙烯纖維、玄武巖纖維；討論了纖維添加量及不同種纖維對AAC抗壓、抗折強度的影響并通過掃描電鏡（SEM）對纖維增強的AAC的結(jié)構(gòu)及纖維的化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行觀察、分析。結(jié)果表明：纖維最佳摻量為干料量的0.3%，AAC的抗壓、抗折強度提高最多；纖維對抗壓、抗折強度的提高能力表現(xiàn)為碳纖維＞聚丙烯纖維＞玄武巖纖維。

纖維；蒸壓加氣混凝土；強度

目前的建筑產(chǎn)品中，尤其是混凝土，越來越多的應(yīng)用了纖維增強材料。大量科學(xué)研究著作主要是研究添加纖維對混凝土各種特性和坯體的影響，關(guān)于向蒸壓加氣混凝土中添加纖維的研究很少。本論文的目的是研究碳纖維、聚丙烯、玄武巖纖維對蒸壓加氣混凝土強度的影響。

1　試驗部分

1.1原材料

蒸壓加氣混凝土是以硅質(zhì)材料砂、鈣質(zhì)材料石灰以及水泥、石膏、水為原料制備而成。其中，本文中的砂是由尾礦和河砂采用一定的比例混合磨制，發(fā)氣劑采用鋁粉。各主要原材料的化學(xué)組成見表1。

表1　主要原材料的化學(xué)組成%

石灰的消化溫度與速度15min/65.5℃。

纖維規(guī)格要求見表2。

表2　纖維的規(guī)格要求

1.2制備方法

原材料按照一定配合比制備，將磨細(xì)的砂和水?dāng)嚢? min，再加入水泥和石灰，攪拌50 s，添加纖維攪拌40s，最后加入鋁粉，攪拌15s進(jìn)行澆筑，預(yù)養(yǎng)2 h后切割，樣塊放在蒸壓箱中蒸養(yǎng)，時間為（2+7+2）h，蒸氣溫度為187℃，壓力為1.2 MPa。在此之后100mm×100mm×100mm和切割的50mm×50mm×200mm的樣塊在（105±5）℃下烘干備用。

原材料的配合比見表3。

表3　原材料配比%

1.3性能檢測

1.3.1抗壓和抗折強度檢測

依據(jù)GB11968—2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》和GB/T11969—2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》，對砌塊的抗壓、抗折強度進(jìn)行檢驗。

1.3.2掃描電鏡分析

取添加了不同纖維的蒸壓加氣混凝土樣品固定在樣品臺上，真空噴金，樣品制好后放入Hitachis-4800型掃描電子顯微鏡觀察膜的微觀形貌結(jié)構(gòu)。

2　分析與討論

2.1纖維添加量對抗壓強度的影響

試驗將干料量的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的碳纖維、聚丙烯纖維、玄武巖纖維添加到AAC中，測試不同纖維、不同添加量的砌塊的抗壓強度見圖1。

圖1　不同纖維對蒸壓加氣混凝土抗壓強度的影響

由圖1可以看出，隨纖維加量的增加，蒸壓加氣混凝土的抗壓強度均增加；當(dāng)纖維加量為干料量的0.3%時，蒸壓加氣混凝土的抗壓強度達(dá)到最大值且3種纖維對蒸壓加氣混凝土強度增加表現(xiàn)為碳纖維＞聚丙烯纖維＞玄武巖纖維。

2.2纖維添加量對抗折強度的影響

由圖2可以看出，3種纖維的添加均可增大蒸壓加氣混凝土的抗折強度；蒸壓加氣混凝土的抗折強度隨纖維加量的先增加后減小，當(dāng)纖維加量0.3%時，抗折強度均達(dá)到最大值且纖維對抗折強度的貢獻(xiàn)為碳纖維＞聚丙烯纖維＞玄武巖纖維。

圖2　不同纖維對蒸壓加氣混凝土抗折強度的影響

2.3SEM掃描電鏡分析

由圖3可以看出，當(dāng)碳纖維加入到蒸壓加氣混凝土中，碳纖維不溶于高溫高壓下的坯體硬化過程中的堿環(huán)境，因此在硬化的蒸壓加氣混凝土斷面，即蒸壓加氣混凝土的破損過程中，碳纖維只是以滑動的方式被拉出，拉出這些纖維后混凝土和纖維表面分離。從d-f看出，聚丙烯纖維蒸壓加氣混凝土的破損處被拉出來且蒸壓加氣混凝土與聚丙烯纖維接觸的斷面的微觀結(jié)構(gòu)更加平滑。而玄武巖纖維（g-k）的細(xì)絲在反應(yīng)釜中與蒸壓加氣混凝土硬化過程中的堿性中間產(chǎn)物相互作用時，形成了“夾層”產(chǎn)物，使細(xì)絲在“內(nèi)部生長”，所以在蒸壓加氣混凝土的破損處，細(xì)絲隨著它斷裂。

圖3　纖維增強的AAC的斷面微觀結(jié)構(gòu)

3　結(jié)論

1）纖維最佳摻量為干料量的0.3%，此時纖維對蒸壓加氣混凝土的抗壓、抗折強度的增加達(dá)到最大。

2）3種纖維對蒸壓加氣混凝土抗壓、抗折強度提高順序為碳纖維＞聚丙烯纖維＞玄武巖纖維。

3）添加的碳纖維、聚丙烯纖維不會在混凝土硬化過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并且當(dāng)混凝土斷裂時可以發(fā)生滑動，混凝土的抗壓、抗折強度能夠得到提高；玄武巖纖維會和混凝土中膠凝材料反應(yīng)的，當(dāng)混凝土斷裂時不會在其之間滑動的纖維會因為化學(xué)反應(yīng)而非常脆，提高抗壓、抗折強度的能力很小。

[1]Sinica M，Laukaitis A，Sezemanas G，et al. The influenceof binding materials composition and fibrous additiveson the properties of porous concrete[J].J Civil Eng Manage，2004，10（2）：131-136.

[2]Singh S，Shukla A，Brown R.Pullout behavior of polypropylenefibers from cementitious matrix[J].Cem Concr Res，2004，（34）：1919-1925.

[3]Song PS，Wu JC，Hwang S，et al.Statistical analysis of impactstrength and strength reliability of steel polypropylenehybrid fiber-reinforced concrete [J].ConstrBuild Mater ,2005，（19）：1-9.

[4]王德志，孟云芳，韓靜云，等.生態(tài)纖維對混凝土抗?jié)B性的影響及增強效果研究[J].新型建筑材料，2007，（4）：52-54.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.004

□李世香、張磊、梁家林/天津濱海天筑永利建材有限公司。

□TU528

□C

□1008-3197（2015）01-10-02

□2014-12-26

□黃建琴/女，1987年出生，助理工程師，天津濱海天筑永利建材有限公司，從事加氣混凝土工藝研究工作。