改性聚丙烯纖維對水泥砂漿抗沖擊性能影響

研究了介質(zhì)阻擋放電改性聚丙烯纖維與未改性聚丙烯纖維的摻量、長度以及改性纖維的介質(zhì)阻擋放電處理條件對纖維增強混凝土抗沖擊性能的影響和機理。結(jié)果表明,改性與未改性纖維的摻量和長度對混凝土抗沖擊性能影響的變化趨勢相同,其抗沖擊強度隨著摻量增加而加強,但是摻加改性纖維明顯強于未改性纖維,摻纖維混凝土抗沖擊性能強于未加纖維混凝土,摻加纖維長度最佳值為20mm;小功率(80w)和短時間(0.16s)改性纖維混凝土的抗沖擊強度比未改性纖維的有所減低,但隨著處理功率和時間的增加而提高,大功率和長時間(超過80w和0.16s)處理的改性纖維混凝土抗沖擊強度明顯強于未改性纖維混凝土。

利用圓環(huán)法測試研究了聚丙烯纖維摻量、長度、幾何形狀等參數(shù)對水泥砂漿在硬化階段抗干縮開裂性能的影響.實驗結(jié)果表明:三葉形聚丙烯單絲纖維的摻加能明顯改善水泥砂漿在硬化階段的抗干縮開裂性能,且其摻加的量越多,水泥砂漿的抗干縮開裂性越好;聚丙烯纖維橫截面形狀不同,其對水泥砂漿抗干縮開裂性的作用效果也不同,其中橫截面為三葉形的聚丙烯單絲纖維對水泥砂漿抗干縮開裂性的作用效果較好;摻入的三葉形聚丙烯單絲纖維長度越長,水泥砂漿的抗干縮開裂性越好;三葉形聚丙烯單絲纖維經(jīng)表面處理后,其對水泥砂漿抗干縮開裂性的影響有所增大.

通過圓環(huán)法的對比試驗,研究了不同體積分數(shù)下聚丙烯纖維對水泥砂漿干縮開裂形態(tài)的影響,結(jié)果表明:聚丙烯纖維體積分數(shù)越高,水泥砂漿出現(xiàn)初始裂縫的時間越晚;各種體積分數(shù)下聚丙烯纖維水泥砂漿的裂縫形態(tài)均為多發(fā)型細微裂縫.分析了不同體積分數(shù)聚丙烯纖維對水泥砂漿干縮開裂性能的作用機理,以及多縫出現(xiàn)的原因.

水泥砂漿材料在公路工程中廣泛應(yīng)用,但由于其自身尚存在的一些缺陷,如抗拉強度低,易于開裂,延性差等,使其使用壽命降低或者在某些應(yīng)用場合受到限制。如何提高砂漿材料的韌性及抗裂性能,受到各方面的廣泛關(guān)注。文章采用三葉型聚丙烯纖維和聚合物乳液改善水泥砂漿的抗沖擊性能。研究表明,單獨摻加聚丙烯纖維或者聚合物乳液都可以使砂漿的抗沖擊能力得到提高,當(dāng)聚丙烯纖維和聚合物乳液同時作用時,對砂漿的抗沖擊能力改善更為有效;初步探討了聚丙烯纖維和聚合物提高砂漿抗沖擊性能的機理。

聚丙烯纖維對砂漿性能的影響 梅愛華 (廣州市建筑科學(xué)研究院　510030) 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 滲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

分析了摻入改性聚丙烯纖維砂漿抗壓強度、劈裂抗拉強度、抗收縮、抗凍融等力學(xué)性能試驗結(jié)果,并討論了試驗結(jié)果的作用機理。

考察不同的聚丙烯纖維摻加工藝對水泥砂漿的作用效果,研究聚丙烯纖維不同摻量對水泥砂漿力學(xué)性能的影響。采用硅烷偶聯(lián)劑對聚丙烯纖維進行表面改性并進行增強砂漿實驗,結(jié)果表明:改性聚丙烯纖維對水泥砂漿的增強效果更好。利用掃描電子顯微鏡對聚丙烯纖維增強水泥砂漿試樣進行微觀形貌分析,初步探討改性聚丙烯纖維增強水泥砂漿的作用機理。

改性聚丙烯纖維對混凝土性能有著重要的作用,經(jīng)試驗研究發(fā)現(xiàn),聚丙烯纖維對混凝土抗沖擊性能有明顯改善,適合使用在樁、路面等要求抗沖擊性能較高的工程項目中。

提出了利用聚丙烯纖維拔出試驗,分別測定水灰質(zhì)量比、纖維埋入長度、纖維埋入角度和水泥砂漿齡期不同的情況下纖維拔出力-拔出位移曲線,利用掃描電鏡對纖維砂漿試件斷面形貌進行了分析,研究了纖維與水泥砂漿的粘結(jié)性能.研究結(jié)果表明:聚丙烯纖維-水泥砂漿具有較好的粘結(jié)性,聚丙烯纖維粘結(jié)破壞形式為拔出破壞,因此聚丙烯纖維具有較好的耗能阻裂作用;水灰質(zhì)量比、纖維埋入長度、纖維埋入角度、水泥砂漿齡期直接影響著聚丙烯纖維-水泥砂漿的粘結(jié)強度,其中水灰質(zhì)量比因素影響最大;當(dāng)水灰質(zhì)量比小于0.5時,聚丙烯纖維-水泥砂漿粘結(jié)強度和粘結(jié)功都隨著水灰質(zhì)量比的減小而增大,隨著纖維埋入長度和纖維埋入角度的增大而增大.

采用三種不同的聚丙烯纖維(普通聚丙烯纖維,改性處理聚丙烯纖維,y形聚丙烯纖維)增強水泥砂漿,研究了在纖維低摻量情況下,不同形式的纖維對普通水泥砂漿的抗壓、抗折和抗裂性能的影響,并分析了纖維在阻裂增強方面的作用機理。實驗證明,在同水灰比條件下,普通水泥砂漿中加入一定量的y形纖維比加入普通纖維的增強效果好。

1試驗概況1．1試驗原材料:水泥采用42．5普通硅酸鹽水泥;細骨料采用中粗天然河砂,級配良好;聚丙烯纖維采用洛陽某公司研制的單絲聚丙烯纖維,長度為10mm、20mm。其基本性能為:密度約為0．91g/cm~3,熔點165℃,燃點580℃,抗拉強度大于500mpa,楊氏模量大于4500mpa,不吸水,導(dǎo)熱性低,極限延伸率15％,抗酸堿性極高,抗老化,無毒。它與水泥基相容性好,能經(jīng)受水泥水化物侵蝕而自身不受損害,耐久性能好。

改性聚丙烯纖維砂漿和混凝土的性能試驗

聚丙烯纖維摻入砂漿中可明顯改善其性能,砂漿摻入纖維后能有效控制砂漿早期干縮裂縫的數(shù)量、長度及寬度。聚丙烯纖維在砂漿中起阻裂和細化裂縫的作用,改善程度與纖維長度和摻量等因素有關(guān)。

試驗采用p.p.kraai提出的砂漿及混凝土干燥收縮裂縫測試方法、混凝土力學(xué)性能試驗、抗凍等耐久性能試驗方法,研究了改性聚丙烯纖維對砂漿和混凝土性能的影響。結(jié)果表明,在混凝土中摻入一定量的改性聚丙烯纖維,混凝土的抗壓強度略有下降;纖維在混凝土中形成的亂向支撐體系,產(chǎn)生了有效的增強效果,減少了裂縫的產(chǎn)生,提高了混凝土的抗折、抗拉強度,從而改善了混凝土抗裂、抗?jié)B、抗沖擊和抗凍等性能。

研究了在砂漿中摻加某些聚合物和纖維對砂漿性能的影響,確定了在能夠有效提高砂漿抗?jié)B性、抗裂性的同時降低其脆性的最佳配比。

為了解決普通混凝土小型空心砌塊墻體易脆性開裂的問題,研究了一種新型抹面砂漿。通過改變摻加纖維的種類、纖度、長度、截面形狀、數(shù)量,進行砂漿斷裂韌性的對比實驗。結(jié)果表明:摻加纖維對提高普通砼砌塊墻體用砌筑砂漿的斷裂韌性有良好作用,尤其是摻入適量、纖度適當(dāng)?shù)慕?jīng)表面氧化處理、長度15mm的聚丙烯纖維效果最為良好。

聚丙烯纖維能顯著減少塑性收縮裂紋,它能阻止水泥砂漿批蕩層原有微裂縫的擴展并有效延緩新裂縫的出現(xiàn),同時,大大減少批蕩層中的連通裂縫,提高抗?jié)B能力以及耐受變形能力,使批蕩層抗沖擊強度、韌性大大改善。

聚丙烯纖維是一種高強度束裝單絲有機纖維,水泥砂漿加入該種纖維可有效提高可有效地改善其抗裂、抗沖擊、抗凍及抗疲勞等性能,但水泥砂漿加入聚丙烯纖維后會極大地改變其流動性,從而影響其施工性能.本文通過在水泥砂漿中摻入不同長度和摻量的聚丙烯纖維,對流動度的變化規(guī)律進行了研究分析.為聚丙烯纖維砂漿在實際工程中的運用提供參考數(shù)據(jù).

通過圓環(huán)法的對比試驗,研究了不同體積分數(shù)下的聚丙烯纖維對水泥砂漿干縮開裂形態(tài)的影響,結(jié)果表明：聚丙烯纖維體積分數(shù)越高,水泥砂漿出現(xiàn)初始裂縫的時間越晚;各種體積分數(shù)下聚丙烯纖維水泥砂漿的裂縫形態(tài)均為多發(fā)型細微裂縫。分析了不同體積分數(shù)聚丙烯纖維對水泥砂漿干縮開裂性能的作用機理,以及多條裂縫出現(xiàn)的原因。

聚丙烯纖維水泥砂漿在錨桿灌漿等工程中能增加錨固段的錨固力,提高砂漿的抗裂能力,減少預(yù)應(yīng)力損失,簡化施工工藝等。通過試驗研究不同規(guī)格,不同摻量的纖維所配得的聚丙烯纖維水泥砂漿的抗壓強度、抗折強度,得出聚丙烯纖維水泥砂漿的合理配合比;通過試驗研究聚丙烯纖維水泥砂漿和普通水泥砂漿的粘結(jié)抗剪強度,表明:聚丙烯纖維對水泥砂漿有改性作用;聚丙烯纖維水泥砂漿的粘結(jié)抗剪強度比同等條件的普通水泥砂漿高;聚丙烯纖維水泥砂漿配制方便、施工工藝簡單。

研究了聚丙烯纖維摻量、長度和截面形狀對砂漿早期塑性收縮抗裂性能、塑性抗拉強度和表面水分蒸發(fā)率的影響,結(jié)果表明:隨著纖維摻量和長度的增加,抗塑性收縮開裂的效果隨之提高;纖維長度對塑性收縮抗裂的影響較其摻量要復(fù)雜得多;截面形狀為多邊形的聚丙烯纖維對提高砂漿塑性收縮抗裂效果要好于圓形的.纖維摻量、長度及比表面積的增加有利于提高砂漿(水灰質(zhì)量比0.36,灰砂質(zhì)量比1∶2)的塑性抗拉強度,而對砂漿水分蒸發(fā)率的影響不是非常顯著.聚丙烯纖維對塑性收縮抗裂的效果主要取決于其對塑性抗拉強度的提高.結(jié)合理論和試驗分析,歸納出了聚丙烯纖維提高砂漿抗塑性開裂性能的效應(yīng)圖.

以聚丙烯纖維為對比,研究了不同摻量的玄武巖纖維對水泥砂漿抗壓、抗折、抗彎性能的影響,并采用掃描電子顯微鏡觀察纖維在砂漿中的分布狀態(tài)。結(jié)果表明:在最佳摻量下,玄武巖纖維水泥砂漿的各種力學(xué)性能優(yōu)于聚丙烯纖維水泥砂漿并與砂漿具有更好的結(jié)合形態(tài),可以取代聚丙烯纖維作為水泥基材料增強體,玄武巖纖維對水泥漿體早期具有顯著的增強作用,但降低了水泥砂漿的28d強度;玄武巖纖維對砂漿的抗彎破壞荷載改善不顯著,但明顯增大了相同荷載下試件的撓度。