聚合物纖維對水泥砂漿性能的影響

1、聚合物纖維對水泥砂漿性能的影響提要 研究了幾種纖維的不同摻量對水泥砂漿的力學(xué)性能的影響, 試驗(yàn)結(jié)果表明在砂漿稠度基本不變的情況下，加入纖維后砂漿分層度有所下降，但是隨著纖維摻量的增加，分層度基本無變化；砂漿的濕容重隨著纖維摻量的增加變化不大;在砂漿中加入有機(jī)纖維后，砂漿的28d折壓比均有一定程度的提高，這說明在砂漿中加入有機(jī)纖維后，可以改善砂漿的韌性，但是折壓比隨砂漿摻量的變化規(guī)律并不是很明顯;在砂漿中加入這幾種有機(jī)纖維后，砂漿的不滲水性提高率是隨著纖維摻量的增加逐漸增大的，也即砂漿的抗?jié)B性是隨著有機(jī)纖維摻量的增大逐漸提高的;隨著有機(jī)纖維摻量的增加，砂漿的28d干縮值逐漸下降。關(guān)鍵詞 纖維 ；

2、 綢度 ； 分散性； 折壓比 ；不滲水性； 干縮值Influence of Polymerize Fiber on mechanical properties of mortar/Yang xiaoyan (Guizhou University Guiyang 550002)Abstract:Studied the influence of different quantities of fibers on mechanical properties of mortar,the test results Surfaced the Layered degrees decline with fib

3、er0.引言砂漿同混凝土一樣是脆性材料，其抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小得多，容易塑性開裂、韌性差。任何能使砂漿具有較高的抗拉強(qiáng)度所做的努力都具有重要的意義?，F(xiàn)今為了改善砂漿抗裂性采用比較廣泛的措施是加入短切有機(jī)纖維。纖維可以改善砂漿的抗沖擊強(qiáng)度、限制裂縫的發(fā)展，當(dāng)水泥漿體開裂后，纖維繼續(xù)發(fā)展強(qiáng)度作用，使砂漿應(yīng)變?nèi)萘吭龃?，在要求高抗拉?qiáng)度和減少開裂的地方尤其顯示出巨大的優(yōu)越性。當(dāng)短切纖維加入到水泥拌合物中，砂漿固化時(shí)，那些大量的、各向分散而又具有高韌性的與水泥牢固結(jié)合的微纖維，削弱和抑制了水泥早期變形和干縮應(yīng)力，讓其在固化過程中不易形成應(yīng)力集中，從而減少明顯的裂縫。 有機(jī)合成纖維對砂漿的增強(qiáng)效果主要取決

4、于：纖維的含量、纖維的幾何參數(shù)（包括纖維直徑、長度及長徑比等）、纖維與砂漿體界面的特征（粘結(jié)強(qiáng)度、界面結(jié)構(gòu)等）、纖維的分布（包括分布的距離和分布的方向等）。纖維與水泥是否相容以及分散性是否好，這些都決定著纖維對砂漿性能的改善效果。試驗(yàn)過程中主要選用了市場上常見幾種有機(jī)纖維：杜拉纖維（聚丙烯）（19mm）、成都華神集團(tuán)的聚丙烯纖維（8mm，14mm）、四川維尼綸廠的維綸纖維（聚乙烯醇）（12mm）、重慶合成纖維廠尼龍纖維（19mm），下面將通過試驗(yàn)研究這幾種纖維對砂漿基本性能的影響并且確定出幾種纖維的最佳摻量范圍，并對幾種纖維對砂漿的改性效果進(jìn)行比較。砂漿的制備方法：先將纖維和水泥、砂一起干拌均

5、勻后才加水拌合制成水泥砂漿。1. 纖維種類對砂漿基本性能的影響表1 加了杜拉纖維的砂漿原材料組成及和易性Tab.1 Raw and processed materials of mortar with Dura fiber編號 灰砂比 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-101:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5纖維質(zhì)量摻量 稠度 分層度 濕容重（%） （cm） （cm） （kg/m3）0 0.03 0.05 0.08 0.10 0.12 0.15 0.20 0.25 0.3

6、56.2 6.1 6.3 6.0 6.1 6.6 6.2 6.0 6.1 6.52.0 2.0 1.8 1.6 1.7 1.8 1.7 1.7 1.6 1.82013 2078 2078 2078 2143 2078 2078 2078 2078 2143纖維在砂漿 中的分散性分散良好 無成團(tuán)現(xiàn)象注：纖維質(zhì)量均為相對于水泥質(zhì)量的百分比。表2 杜拉纖維摻量對砂漿力學(xué)性能的影響Tab.2 Influence of quantity of Dura fiber on mechanical properties of mortar 編號 1-1 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8

7、1-9 1-10抗折強(qiáng)度(MPa) 7d 3.27 3.73 3.70 3.70 3.70 3.65 3.80 4.24 4.18 3.7728d 5.08 5.45 5.71 5.95 5.90 6.30 6.33 6.00 5.95 5.00抗壓強(qiáng)度(MPa) 7d 7.20 6.90 6.25 6.12 7.20 7.40 7.50 8.48 9.09 8.0228d 13.80 14.30 13.60 14.30 14.00 15.00 14.60 16.80 16.10 13.20相對折壓比（%） 抗拉強(qiáng)度 28d干縮值(MPa) (mm/m) 7d 28d 100120 131 1

8、33 113 113 118 111 102 104100 103 114 114 114 114 116 103 100 1032.73 2.74 2.76 3.02 3.09 3.09 3.28 3.36 3.78 3.931.200 0.971 0.801 0.784 0.797 0.722 0.742 0.663 0.650 0.625表3 加了華神聚丙烯纖維（14mm）的砂漿原材料組成及和易性 Tab3 Raw and processed materials of mortar with Huashen PP fiber(14mm) 編號 灰砂比 2-1 2-2 2-3 2-4 2-

9、51:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5纖維質(zhì)量摻量 稠度 分層度 濕容重（%） （cm） （cm） （kg/m3）0 0.03 0.05 0.08 0.106.3 6.2 6.6 5.9 6.3纖維在砂漿中 的分散性2.2 2.2 2.2 1.8 1.7 2013 1953 2078 2143 2078分散良好無明顯成團(tuán)現(xiàn)象2-6 2-7 2-8 2-9 2-101:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 0.12 0.15 0.20 0.25 0.35 6.7 6.4 6.6 6.3 6.2 1.8 1.7 1.7 1.6 1.6 2013 2143 2

10、144 2143 2134表4 華神聚丙烯纖維（14mm）摻量對砂漿力學(xué)性能的影響Tab4 Influence of quantity of Huashen PP fiber on mechanical properties of mortar 編號 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 2-9 2-10抗折強(qiáng)度(MPa) 抗壓強(qiáng)度(MPa) 相對折壓比（%） 抗拉強(qiáng)度 28d干縮值(MPa) (mm/m) 7d 28d 7d 28d 7d 28d 3.603.67 3.74 3.98 3.62 3.72 3.31 3.65 3.47 3.215.63 5.93 6.

11、25 6.00 5.30 5.90 5.60 5.50 5.37 5.057.60 7.70 7.80 8.20 7.70 7.80 7.35 7.90 7.90 7.6016.80 17.60 16.00 16.80 15.00 13.60 15.15 15.10 12.20 12.33100 102 102 104 100 102 96 98 94 89100 100 115 106 103 126 109 106 129 1212.72 2.98 2.76 2.94 3.16 3.16 3.16 3.49 3.19 3.101.156 1.078 1.002 0.938 0.941 0.

12、927 0.914 0.898 0.884 0.872表5 加了華神聚丙烯纖維（8mm）的砂漿原材料組成及和易性 Tab5 Raw and processed materials of mortar with Huashen PP fiber(8mm) 編號 灰砂比 3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 3-8 3-9 3-101:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5纖維質(zhì)量摻量 稠度 分層度 濕容重（%） （cm） （cm） （kg/m3）0 0.03 0.05 0.08 0.10 0.12 0.

13、15 0.20 0.25 0.356.0 6.0 6.2 6.3 6.6 6.0 6.1 6.7 6.7 6.22.0 1.8 1.7 1.7 1.8 1.5 1.7 1.7 1.6 1.52013 2078 2143 2078 2143 2078 2143 2143 2143 2078纖維在砂漿 中的分散性分散良好，無 明顯成團(tuán)現(xiàn)象表6 華神聚丙烯纖維（8mm）摻量對砂漿力學(xué)性能的影響Tab6 Influence of quantity of Huashen PP fiber on mechanical properties of mortar 編號 3-1 3-2 3-3 3-4抗折強(qiáng)度(

14、MPa) 抗壓強(qiáng)度(MPa) 相對折壓比（%） 抗拉強(qiáng)度 28d干縮值(MPa) (mm/m) 7d 28d 7d 28d 7d 28d 3.603.66 3.78 3.815.50 5.44 5.17 5.177.36 6.92 6.80 7.4414.10 13.30 12.60 12.20100 108 114 104 100 105 105 108 2.71 2.74 3.06 3.23 1.172 0.939 0.876 0.8703-5 3-6 3-7 3-8 3-9 3-10 3.80 3.89 3.90 4.29 3.87 3.80 5.40 5.52 5.90 5.73 6.

15、03 4.80 8.00 8.00 8.10 9.60 8.08 7.60 12.90 13.10 13.20 13.00 13.70 12.00 98 100 98 92 98 102 108 108 115 113 113 103 3.25 3.39 3.20 3.37 3.78 3.00 0.852 0.841 0.840 0.749 0.747 0.730表7 加了維綸的砂漿原材料組成及和易性Tab7 Raw and processed materials of mortar with PVA fiber編號 灰砂比 4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6 4-7 4-8 4-

16、9 4-101:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5纖維質(zhì)量摻量 稠度 分層度 濕容重 纖維在砂漿（%） （cm） （cm） （kg/m3） 中的分散性0 0.03 0.05 0.08 0.10 0.12 0.15 0.20 0.25 0.356.0 6.4 6.2 6.3 6.2 6.0 5.8 6.9 6.0 6.02.1 2.0 2.0 1.8 1.8 1.7 1.6 2.0 1.7 1.72113 2178 2108 2078 2143 2078 2108 2143 2143 2143在砂漿中 成團(tuán)嚴(yán)重表8

17、維綸纖維摻量對砂漿力學(xué)性能的影響Tab8 Influence of quantity of PVA fiber on mechanical properties of mortar編號 4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6 4-7 4-8 4-9 4-10抗折強(qiáng)度(MPa) 抗壓強(qiáng)度(MPa) 相對折壓比（%） 抗拉強(qiáng)度 28d干縮值(MPa) (mm/m) 7d 28d 7d 28d 7d 28d 3.283.28 3.30 3.26 3.29 3.55 3.50 3.65 3.25 3.434.90 5.00 5.10 4.90 5.00 5.27 5.30 5.85 5.41

18、5.357.24 7.20 7.40 7.00 7.20 7.50 7.40 7.59 7.55 7.6012.60 12.50 12.50 12.00 12.30 12.90 12.80 13.10 13.10 13.20100 102 100 104 102 104 104 107 96 100100 103 105 105 105 105 105 115 105 1052.68 2.70 2.92 2.68 2.70 2.74 2.96 3.08 3.18 3.121.206 1.104 1.012 0.987 0.979 0.964 0.954 0.804 0.807 0.812表9

19、加了尼龍的砂漿原材料組成及和易性Tab9 Raw and processed materials of mortar with nylon fiber編號 灰砂比 5-1 5-2 5-3 5-41:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5纖維質(zhì)量摻量 稠度 分層度 濕容重 纖維在砂漿（%） （cm） （cm） （kg/m3） 中的分散性0 0.03 0.05 0.086.6 6.0 6.0 5.92.2 2.0 1.8 1.7 2113 2108 2143 2013有成團(tuán)現(xiàn)象5-5 5-6 5-7 5-8 5-9 5-10 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.5 1:2.

20、5 0.10 0.12 0.15 0.20 0.25 0.35 6.3 6.2 6.1 6.5 6.2 6.2 2.0 1.8 1.8 1.9 1.7 1.7 2078 2013 2013 2143 2078 2078表10 尼龍纖維摻量對砂漿力學(xué)性能的影響Tab10 Influence of quantity of nylon fiber on mechanical properties of mortar編號 5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 5-6 5-7 5-8 5-9 5-10抗折強(qiáng)度(MPa) 抗壓強(qiáng)度(MPa) 相對折壓比（%） 抗拉強(qiáng)度 28d干縮值(MPa) (mm/m

21、) 7d 28d 7d 28d 7d 28d 3.203.30 3.73 3.79 3.77 3.02 3.06 3.50 3.13 3.435.50 5.71 6.15 5.77 5.53 4.91 4.98 4.63 4.67 4.608.20 8.40 8.27 8.28 7.78 6.51 6.19 7.13 7.85 7.4015.70 15.87 15.80 14.40 14.00 12.10 11.47 13.00 12.90 12.80100 100 115 110 126 118 127 127 103 118100 103 111 114 114 117 123 103 1

22、03 1032.67 3.16 3.21 3.25 2.98 3.10 2.98 3.04 2.82 2.651.206 1.007 0.961 0.941 0.971 0.801 0.812 0.789 0.786 0.746(a)(b)(c)(d)圖1 纖維摻量對砂漿性能的影響Fig 1 Influence of quantity of fiber on properties of mortar2.結(jié)論： 在砂漿稠度基本不變的情況下，加入有機(jī)纖維后砂漿分層度有所下降，但是隨著纖維摻量的增加，分層度基本無變化；砂漿的濕容重隨著纖維摻量的增加變化不大。在試驗(yàn)過程中攪拌時(shí)發(fā)現(xiàn)這幾種纖維中，杜拉纖

23、維和華神聚丙烯纖維的分散性較好，而維綸纖維和尼龍纖維的分散性較差，易成團(tuán)。 從圖1(a)可以看出，在砂漿中加入有機(jī)纖維后，砂漿的28d折壓比均有一定程度的提高，這說明在砂漿中加入有機(jī)纖維后，可以改善砂漿的韌性，但是折壓比隨砂漿摻量的變化規(guī)律并不是很明顯。 從圖1(b)可以看出，杜拉纖維、華神聚丙烯纖維、維綸纖維的加入砂漿后，隨著纖維摻量的增大，砂漿的抗拉強(qiáng)度總的趨勢是增大的；尼龍纖維摻量在00.08%，隨著尼龍摻量的增加，砂漿的抗拉強(qiáng)度逐漸增大，當(dāng)尼龍摻量大于0.08%后，砂漿的抗拉強(qiáng)度隨著摻量的增加逐漸下降。比較這幾種纖維可以得出，杜拉纖維和華神聚丙烯纖維對砂漿抗拉強(qiáng)度的改善效果較好。 在砂漿中加入這幾種有機(jī)纖維后，砂漿的不滲水性提高率是隨著纖維摻量的增加逐漸增大的，也即砂漿的抗?jié)B性是隨著有機(jī)纖維摻量的增大逐漸提高的。從圖1(c)可以看出，這幾種有機(jī)纖維中，華神聚丙烯纖維（8mm）對砂漿抗?jié)B性的改善效果是最好的，其次是杜拉纖維。 隨著有機(jī)纖維摻量的增加，砂漿的28d干縮值逐漸下降。從圖1(d)可以看出，這幾種有機(jī)纖維中，杜拉纖維對砂漿的干縮值的減小幅度最大。參 考 文 獻(xiàn)