|
摘 要：試驗(yàn)采用P.P.Kraai提出的砂漿及混凝土干燥收縮裂縫測(cè)試方法、混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)、抗凍等耐久性能試驗(yàn)方法，研究了改性聚丙烯纖維對(duì)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(qiáng)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(qiáng)效果，減少了裂縫的產(chǎn)生，提高了混凝土的抗折、抗拉強(qiáng)度，從而改善了混凝土抗裂、抗?jié)B、抗沖擊和抗凍等性能。
關(guān)鍵詞：聚丙烯纖維 改性 混凝土 砂漿
中圖分類號(hào)；ＴＵ528.572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼；Ａ 文章編號(hào)；1671-7643(2004)02-0058-04
混凝土作為十分廣泛的建筑材料，種類繁多，其性能得到不斷改善，但由于混凝土材料本身的缺陷，如易塑性開裂、抗拉強(qiáng)度低、韌性差等，限制了其在工程中更廣泛的使用[1]。在混凝土中摻入一定量的非連續(xù)的短纖維，由于纖維隨機(jī)地分布于混凝土中，起到了配筋和約束裂縫發(fā)展的作用，達(dá)到增強(qiáng)的目的。
纖維混凝土一般分為鋼纖維、玻璃纖維和聚合物纖維混凝土等幾種類型。鋼纖維攪拌時(shí)易結(jié)團(tuán)，分散均勻性差，不易施工，且摻量大，成本增加較高；而玻璃纖維由于在混凝土堿性介質(zhì)中與堿起化學(xué)反應(yīng)，其耐久性差[2]。國內(nèi)目前在混凝土中使用的普通聚丙烯纖維多是切割后的短而細(xì)的纖維，或?qū)⒗w維編織成網(wǎng)狀，它們與混凝土的握裹力較弱[3]。
改性聚丙烯纖維是在紡絲過程中添加聚丙烯晶系成核劑，產(chǎn)生不穩(wěn)定的β晶，并在拉伸時(shí)發(fā)生β晶向α晶轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致體積縮小而產(chǎn)生微孔，這些孔隙使得原來光滑表面變得粗糙。改性聚丙烯纖維具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕，表面疏水，攪拌時(shí)不易成團(tuán)，與水泥混凝土之間的粘著力較強(qiáng)。本文通過兩種不同的改性聚丙烯纖維，在不同摻量的情況下，對(duì)混凝土和砂漿的性能影響進(jìn)行研究。
1 實(shí) 驗(yàn)
1.1 主要原料：水泥；江蘇龍?zhí)端鄰S生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。
粗集料：5～31 5ｍｍ級(jí)配的碎石，其表觀密度為2 70 g/cm3。
細(xì)集料：河砂，其表觀密度為2 65g/cm3，細(xì)度模數(shù)2 78。
纖維：(1)通盛纖維，江蘇中銀公司生產(chǎn)的白色短切纖維，相對(duì)密度0 9，抗拉強(qiáng)度295ＭＰａ，長度為19ｍｍ；(2)杜拉纖維，美國杜拉公司生產(chǎn)的白色短切纖維，相對(duì)密度0 91，抗拉強(qiáng)度276ＭPa，長度為19mm。
水：自來水。
1.2 砂漿抗裂性能試驗(yàn)方法試驗(yàn)按照P.P.Kraai教授所提出的砂漿及混凝土干燥收縮裂縫測(cè)試方法進(jìn)行[4]。實(shí)驗(yàn)采用914mm×610mm×19mm的木模；木模四周釘有用于限制收縮的鐵絲網(wǎng)；在砂漿中加入通盛和杜拉兩種改性聚丙烯纖維，加入量分別為0.45k g/cm3、0 68 k g/cm3，編號(hào)及配合比見表1；將砂漿沿木模邊緣螺旋式向試模中心進(jìn)行澆注，直至拌和料自動(dòng)流滿整個(gè)木模，即用長木條刮平試件表面。成型后即打開風(fēng)速為5m/s的電風(fēng)扇。連續(xù)吹24ｈ后，采用直筒顯微鏡測(cè)量裂縫的寬度，按裂縫寬度分段測(cè)量裂縫的長度。
1.3 混凝土配合比和測(cè)試方法混凝土設(shè)計(jì)相應(yīng)的配合比為ｍ(水泥)∶ｍ(砂)∶(ｍ)石∶ｍ(水)=352∶732∶1146∶190，纖維的摻量為(1)0.68 k g/cm3 (2)0.90 k g/cm3。試驗(yàn)前先測(cè)定砂、石的含水率，并從總用水量中扣除，采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)。采用干拌法，攪拌時(shí)先將水泥、砂、石一起投入攪拌機(jī)內(nèi)開始干拌，再將纖維用手捻開，逐漸撒到攪拌機(jī)內(nèi)，以保證纖維在混凝土中分散得均勻，最后加入拌合水，攪拌均勻后出料，測(cè)定混凝土的坍落度，裝模成型，養(yǎng)護(hù)。測(cè)試混凝土試驗(yàn)的各種性能按GBJ81-85，GBJ82-85規(guī)范進(jìn)行。用光學(xué)顯微鏡觀察混凝土試樣斷裂后的微觀結(jié)構(gòu)。
表1 試驗(yàn)配合比
Table 1 Experimental mix proportions
試件編號(hào) m（水泥）：m（砂） 水灰比（w/c） 纖維摻量（kgm－3）
S1 1：1.5 0.5 0
S2 1：1.5 0.5 0.45（通盛）
S3 1：1.5 0.5 0.45（杜拉）
S4 1：1.5 0.5 0.68（通盛）
S5 1：1.5 0.5 0.68（杜拉）
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2 1 改性聚丙烯纖維對(duì)砂漿抗裂性能的影響改性聚丙烯纖維砂漿抗裂性能采用開裂指數(shù)，據(jù)此評(píng)價(jià)其開裂程度。試驗(yàn)采用Kraai關(guān)于計(jì)算開裂指數(shù)的方法，把裂縫寬度分為4級(jí)，分別有對(duì)應(yīng)的代表值，見表2[4]；開裂指數(shù)為每級(jí)寬度的裂縫長度分別乘以其相應(yīng)的代表值。
表2 本試驗(yàn)采用的代表值【4】
Table 2 The typical value in the study
裂縫寬度d（mm） 代表值
d≥3 3
3＞d≥2 2
2＞d≥1 1
d＜1 0.50
試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，纖維砂漿的試件表面的塑性收縮裂縫分布廣而微細(xì)，而素砂漿的裂縫比較寬，而且較長，其結(jié)果見表3。由表3可見，砂漿的抗裂性能有了明顯的改善，其裂縫減少分別達(dá)到60%，62%和83%，82%；隨著纖維量的增加，開裂指數(shù)大幅度下降，其裂縫的趨勢(shì)是由寬到窄，由大到小，即大裂縫逐漸減少，小裂縫逐漸增多。可見改性聚丙烯纖維在低含量的范圍內(nèi)可有效地控制砂漿塑性裂縫的產(chǎn)生，降低裂縫的寬度。
表3 纖維砂漿的塑性收縮
Table 3 Plastic shrinkage of mortar wi |