GBT21120-2007 水泥混凝土和砂漿用合成纖維

水泥混凝土和砂漿用合成纖維中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布GB/T21120—2007前言 I Ⅱ1范圍 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 14分類 35要求 36試驗方法 7檢驗規(guī)則 附錄A(規(guī)范性附錄)合成纖維斷裂強度、初始模量和斷裂伸長率試驗方法 附錄B(規(guī)范性附錄)水泥混凝土和砂漿用合成纖維耐堿性能試驗方法 附錄C(規(guī)范性附錄)混凝土抗沖擊性能試驗方法(沖壓沖擊試驗法) 附錄D(資料性附錄)混凝土抗沖擊性能試驗方法(彎曲沖擊試驗法) 圖A.1由負荷-伸長曲線確定初始模量的方法 圖C.1混凝土沖壓沖擊試驗裝置示意圖 圖D.1混凝土彎曲沖擊試驗裝置示意圖 表1合成纖維的規(guī)格 表2合成纖維的性能指標 表3摻合成纖維水泥混凝土和砂漿性能指標 4表4試驗項目及所需數(shù)量 I本標準主要參考了國內外標準及相關研究報告，根據(jù)我國混凝土工程實際應用要求和試驗方法，在試驗驗證的基礎上制定的。本標準附錄A、附錄B、附錄C為規(guī)范性附錄，本標準附錄D為資料性附錄。本標準由中國建筑材料工業(yè)協(xié)會提出。本標準由全國水泥制品標準化技術委員會(SAC/TC197)歸口。本標準由蘇州混凝土水泥制品研究院、蘇州中材建筑建材設計研究院有限公司負責起草。本標準參加起草單位：余姚市交通設計院、北京中紡纖建科技有限公司、恒律發(fā)展有限公司、常州市天怡工程纖維有限公司、深圳海川工程科技有限公司、深圳市維特耐工程材料有限公司、南京派尼爾科技實業(yè)有限公司、濟南金光達科貿有限責任公司、江蘇海德新材料有限公司、泰安同伴工程塑料有限公司、武漢漢森鋼纖維有限責任公司、杭州華馳新型建筑材料有限公司、江蘇錦華建筑技術發(fā)展有限責任公司、寧波大成新材料股份有限公司、射陽縣強力纖維制造有限公司、紹興市巴奇新型建材有限公司、丹陽合成纖維廠、常州第二紡織機械有限公司、蘇州東得新型建材有限公司、國家水泥混凝土制品質量監(jiān)督檢驗中心。本標準委托蘇州混凝土水泥制品研究院、蘇州中材建筑建材設計研究院有限公司負責解釋。本標準為首次發(fā)布。Ⅱ1水泥混凝土和砂漿用合成纖維本標準適用于在水泥混凝土和砂漿攪拌之前或拌制過程中加入的、能在混凝土和砂漿中均勻分散、用以改善新拌混凝土和砂漿、硬化混凝土和砂漿性能的長度小于60mm的合成纖維。本標準不適用于聚酯類纖維。2規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。GB175通用硅酸鹽水泥GB/T6672塑料薄膜和薄片厚度測定機械測量法(GB/T6672--2001,idtISO4593:1993)GB/T6673塑料薄膜和薄片長度和寬度的測定(GB/T6673—2001,idtISO4952:1992)GB8076—1997混凝土外加劑GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則GB/T10685羊毛纖維直徑試驗方法投影顯微鏡法GB/T14337合成短纖維斷裂強力及斷裂伸長試驗方法GB/T14684建筑用砂GB/T50080普通混凝土拌合物性能試驗方法標準GB/T50081—2002普通混凝土力學性能試驗方法標準CECS13鋼纖維混凝土試驗方法CECS38:2004纖維混凝土結構技術規(guī)程JGJ55普通混凝土配合比設計規(guī)程JGJ63混凝土用水標準JGJ70建筑砂漿基本性能試驗方法3術語和定義下列術語和定義適用于本標準。以合成高分子化合物為原料制成的化學纖維。聚丙烯纖維(代號PPF)polypropylenefibre由丙烯聚合成等規(guī)度97%～98%聚丙烯樹脂后經熔融擠壓法紡絲制成的纖維。2由丙烯腈單體聚合或與其他單體共聚后再經紡絲制成的纖維。聚酰胺纖維(代號PAF)polyamidefibre由聚酰胺樹脂經熔融紡絲制成的纖維。可用于混凝土中的主要有尼龍6和尼龍66兩種纖維。聚乙烯醇纖維(代號PVAF)polyvinylalcoholfibre以聚乙烯醇為主要原材料制成的纖維。異形、非圓截面的纖維按等面積原則折算為圓形截面后的計算直徑。由相應的合成纖維基材經截面呈圓形或異形的噴絲頭細孔壓出，經后處理所制成的(當量直徑在膜裂網(wǎng)狀纖維fibrillatedfibre由相應的有機熔體經擠出裂膜和高倍拉伸取向后制成相互牽連的網(wǎng)狀纖維束。由相應的合成纖維基材經成形制成的當量直徑大于100μm的纖維。其中包括單根纖維和由多根細纖維粘集成束狀的纖維。由負荷-伸長曲線中起始部分荷載隨伸長變化最大時點切線或割線的斜率。合成纖維摻量dosageoffibre合成纖維摻量是指合成纖維在混凝土或砂漿中所占的體積分數(shù)或質量分數(shù)。推薦摻量范圍recommendedrangeofdosage由合成纖維生產或銷售企業(yè)根據(jù)試驗結果確定的、推薦給使用方的合成纖維摻量范圍。適宜摻量compliancedosa能滿足相應標準要求、具有較好的使用性和經濟性的摻量。注：適宜摻量由合成纖維生產企業(yè)說明、并應在推薦摻量的范圍之內。基準混凝土referenceconcrete同一試驗條件下、未摻加合成纖維的水泥混凝土。受檢混凝土testedconcrete同一試驗條件下、摻加有一定比例合成纖維的水泥混凝土。3基準砂漿referencemortar同一試驗條件下、未摻加合成纖維的水泥砂漿。受檢砂漿testedmortar同一試驗條件下、摻加有一定比例合成纖維的水泥砂漿。分散性dispersivity合成纖維在水泥混凝土或砂漿中是否均勻分散、不結團的性能。4.1產品分類合成纖維按其材料組成可分為聚丙烯纖維(代號PPF)、聚丙烯腈纖維(代號PANF)、聚酰胺纖維(即尼龍6和尼龍66,代號PAF)、聚乙烯醇纖維(代號PVAF)等。按其外形粗細可分為單絲纖維(代號M)、膜裂網(wǎng)狀纖維(代號S)和粗纖維(代號T);按其用途可分為用于混凝土的防裂抗裂纖維(代號HF)和增韌纖維(代號HZ)、用于砂漿的防裂抗裂纖維(代號SF)等。4.2規(guī)格合成纖維的規(guī)格根據(jù)需要確定，表1為合成纖維的規(guī)格范圍。表1合成纖維的規(guī)格外形分類公稱長度/mm當量直徑/μm用于水泥砂漿用于水泥混凝土單絲纖維膜裂網(wǎng)狀纖維粗纖維注：經供需雙方協(xié)商，可生產其他規(guī)格的合成纖維。4.3產品標記示例：用于混凝土的防裂抗裂纖維、長度15mm、當量直徑20μm、斷裂強度大于380MPa、斷裂伸長率不大于15%的聚丙烯單絲纖維，標記如下：PPF-HF-15/20-M-380/15GB/T21120-20075要求5.1一般要求5.1.1本標準包括的產品不應對人體、生物和環(huán)境造成危害，涉及與生產、使用有關的安全與環(huán)保問題，應符合我國相關標準和規(guī)范的規(guī)定。5.1.2合成纖維外觀色澤應均勻、表面無污染。合成纖維的公稱長度和當量直徑偏差應在其相對量的10%之內。5.3合成纖維的性能指標合成纖維的性能指標應符合表2的要求。45.4摻合成纖維水泥混凝土和砂漿性能指標摻合成纖維水泥混凝土和砂漿性能指標應符合表3的要求。表2合成纖維的性能指標試驗項目用于混凝土的合成纖維用于砂漿的合成纖維防裂抗裂纖維(SF)450初始模量/MPa,≥3.0×1035.0×1033.0×103耐堿性能(極限拉力保持率)/%,≥95.0表3摻合成纖維水泥混凝土和砂漿性能指標試驗項目用于混凝土的合成纖維用于砂漿的合成纖維防裂抗裂纖維(HF)增韌纖維(HZ)防裂抗裂纖維(SF)分散性相對誤差/%—10～+10混凝土和砂漿裂縫降低系數(shù)/%,≥混凝土抗壓強度比/%,≥砂漿抗壓強度比/%,≥—-——混凝土滲透高度比/%,≤砂漿透水壓力比/%,≥韌性指數(shù)(I?),≥3抗沖擊次數(shù)比，≥—6試驗方法6.1尺寸的檢查用分度值為0.02mm的游標卡尺直接測定10根纖維長度，取其平均值為合成纖維長度。6.1.2.1單絲纖維和粗纖維的當量直徑按GB/T10685規(guī)定的方法進行測定。6.1.2.2膜裂網(wǎng)狀纖維的當量直徑按GB/T6672、GB/T6673規(guī)定的方法進行測定。6.2合成纖維的性能指標試驗6.2.1.1單絲纖維、膜裂網(wǎng)狀纖維斷裂強度、初始模量、斷裂伸長率按本標準附錄A規(guī)定的方法進行6.2.1.2粗纖維斷裂強度、初始模量、斷裂伸長率按GB/T14337規(guī)定的方法進行測定。生產廠家應分批號提供未經短切的同批長纖維樣品用于試驗檢測。試驗時應防止夾具夾持處打滑或夾傷纖維。合成纖維耐堿性能按本標準附錄B規(guī)定的方法進行測定。6.3摻合成纖維水泥混凝土和砂漿性能試驗6.3.1試驗環(huán)境本標準規(guī)定之摻合成纖維水泥混凝土和砂漿性能試驗項目應在溫度為20℃±5℃的室內進行。拌合混凝土用原材料應提前運至室內，存放時間不得小于24h;需要模擬施工條件下所用的混凝土或砂5漿，試驗室原材料的溫度宜保持與施工現(xiàn)場一致。符合GB8076—1997附錄A規(guī)定的基準水泥。在因故得不到基準水泥時，允許采用符合GB175之規(guī)定的P·O42.5的水泥。但仲裁仍需用基準水泥。符合GB/T14684要求的細度模數(shù)為2.6～2.9、含泥量(質量分數(shù))小于1%的中砂。符合JGJ63要求。符合相應外加劑之標準要求。6.3.2.6合成纖維需要檢測的合成纖維。6.3.2.7其他摻合料需符合相應的標準要求。6.3.3混凝土和砂漿配合比6.3.3.1混凝土配合比基準混凝土和受檢混凝土之配合比按JGJ55進行設計，配合比設計應符合以下規(guī)定：a)混凝土強度等級為C40。b)使用外加劑及其他混凝土摻合料時，需依據(jù)相應標準的要求對混凝土配合比進行調整。c)合成纖維：按受檢產品提供的推薦摻量。d)用水量：應使混凝土坍落度保持在180mm士20mm之間。6.3.3.2砂漿配合比砂漿的質量配合比為：水泥：砂：水=1:1.5:0.5。6.3.3.3混凝土和砂漿的計量、攪拌試驗用原材料應稱重計量，稱量的精確度：水泥、水、外摻料(外加劑和合成纖維)為±0.5%;砂、石為士1%。采用強制式混凝土攪拌機，全部材料及外加劑一次投入，拌合量控制在10L～45L之間，攪拌3min,出料后在鐵板上用人工翻拌2～3次再行試驗。受檢混凝土或砂漿的攪拌方式按照受檢產品說明書提供的攪拌方法進行。6.3.4試件制作、養(yǎng)護及試驗所需試件數(shù)量混凝土試件制作、養(yǎng)護按GB/T50081—2002進行，硬化混凝土或砂漿的標準養(yǎng)護齡期為28d。試驗項目及所需數(shù)量詳見表4。6.4混凝土或砂漿拌合物按6.3.3配制受檢混凝土或受檢砂漿，分別按GB/T50080和JGJ70表觀密度試驗或密度試驗的方法進行混凝土或砂漿的裝料及搗實。用75μm孔徑的方孔篩從受檢混凝土或受檢砂漿中水洗分離出合成纖維，洗凈后在105℃±5℃溫度的烘箱內烘干至恒重，冷卻至室溫后分別稱其質量，精確至0.01g。若三批試驗合成纖維含量的算術平均值與理論計算值的相對誤差在一10%～+10%范圍之內，則該組試驗的分散性能合格。計算如式(1)式所示：6GB/T21120—2007…………表4試驗項目及所需數(shù)量試驗項目合成纖維類別試驗類別試驗所需數(shù)量拌合批數(shù)每批取樣數(shù)目摻合成纖維混凝土或砂漿總取樣數(shù)目基準混凝土或砂漿總取樣分散性相對誤差混凝土和砂漿拌合物31次3次 混凝土和砂漿裂縫降低系數(shù)21次2次2次混凝土抗壓強度比硬化混凝土和砂漿33塊9塊砂漿抗壓強度比33塊混凝土滲透高度比36塊6塊砂漿透水壓力比32塊6塊韌性指數(shù)(Is)312塊抗沖擊次數(shù)比3注：試驗時，檢驗一種纖維的混凝土或砂漿試驗要在同一天內完成。6.4.2混凝土和砂漿裂縫降低系數(shù)混凝土和砂漿裂縫降低系數(shù)試驗按CECS38:2004附錄D進行。6.5硬化混凝土和砂漿6.5.1混凝土抗壓強度比混凝土抗壓強度比以受檢混凝土與基準混凝土同齡期150mm×150mm×150mm立方體試件的受檢混凝土與基準混凝土抗壓強度按GB/T50081—2002進行試驗和計算?；炷量箟簭姸缺纫匀囼灉y值的平均值表示(結果精確到1%)。若三批試驗測值的最大值或最小值與中間值的差值超過中間值的15%,則把最大及最小值一并舍去，取中間值作為該批的試驗結果；如三批試驗測值的最大值和最小值與中間值的差均超過中間值的15%,則該組試驗結果無效，應該砂漿抗壓強度比以受檢砂漿與基準砂漿同齡期70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試件的抗7αm,e——砂漿抗壓強度比，%;fm,eu—-受檢砂漿的抗壓強度，單位為兆帕(MPa);fm.eu——基準砂漿的抗壓強度，單位為兆帕(MPa)。受檢混凝土與基準混凝土抗壓強度按JGJ70進行試驗和計算。砂漿抗壓強度比以三批試驗測值的平均值表示(結果精確到1%)。若三批試驗測值的最大值或最小值與中間值的差值超過中間值的15%,則把最大及最小值一并舍去，取中間值作為該批的試驗結果；如三批試驗測值的最大值和最小值與中間值的差均超過中間值的15%,則該組試驗結果無效，應該6.5.3混凝土滲透高度比混凝土滲透高度比試驗按JC474—1999中5.3.6規(guī)定的方法進行測定。6.5.4砂漿透水壓力比砂漿透水壓力比試驗按JC474—1999中5.2.8規(guī)定的方法進行測定。韌性指數(shù)試驗按CECS13規(guī)定的方法進行測定。6.5.6抗沖擊次數(shù)比抗沖擊次數(shù)比試驗按附錄C規(guī)定的方法進行測定。注：本標準附錄D(資料性附錄)中給出“混凝土彎曲沖擊試驗方法”,供參考。檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗。出廠檢驗項目，根據(jù)分類按本標準表2規(guī)定的項目進行檢驗。7.2型式檢驗型式檢驗項目包括本標準5.2、表2中的合成纖維的性能指標及表3中新拌及硬化混凝土性能指標。其中表3中混凝土滲透高度比、砂漿透水壓力比、韌性指數(shù)、抗沖擊次數(shù)比四項指標的試驗，可由供需雙方協(xié)商選用。有下列情況之一時，應進行型式檢驗：a)新產品或老產品轉廠生產的試制定型鑒定；d)產品停產半年以上恢復生產時；e)出廠檢驗結果與上次型式檢驗有較大差異時；g)國家質量監(jiān)督機構提出進行型式檢驗要求時。7.3組批規(guī)則7.3.1生產廠應根據(jù)材料、用途、規(guī)格等，將產品組批。每批為50t,不足50t也按一個批次計。7.3.2抽樣及留樣7.3.2.1以批為單位，每批隨機抽取纖維5kg。7.3.2.2每批取得的試樣應分為兩等份，一份按規(guī)定的項目進行試驗。另一份要密封保存半年，以備有疑問時提交復驗或仲裁。7.4判定規(guī)則產品經檢驗，合成纖維的性能指標符合本標準5.2及表2的要求，摻合成纖維的新拌和硬化混凝土的各項性能符合表3要求，則判定該批合成纖維合格，如不符合上述要求時，則判該批合成纖維不合格。87.5復驗復驗以封存樣進行。如使用單位要求現(xiàn)場取樣，應事先在供貨合同中規(guī)定，并在生產和使用單位人員在場的情況下于現(xiàn)場取平均樣，復驗按照型式檢驗項目檢驗。8.1標志期、執(zhí)行標準等，如有商標應在產品包裝上標明。包裝上應特別注明勞動保護提示。8.2出廠可按單位混凝土或砂漿體積用量進行小袋包裝，若干個小袋組合成一個大件包裝。粗纖維的大件包裝內應分產品批號提供未經短切的同批長纖維樣品。包裝應采取避光、密封防潮的措施。運輸過程應防止包裝損壞。出廠產品在使用前應安置在較為9本方法適用于合成纖維的長度不小于6mm的單絲纖維和膜裂網(wǎng)狀纖維的斷裂強度、初始模量和斷裂伸長率的測定。單絲纖維和膜裂網(wǎng)狀纖維需分離出單根纖維后進行試驗。A.2原理單根纖維試樣以規(guī)定名義隔距長度和拉伸速度在等速伸長型強伸儀上拉伸到斷裂，得出斷裂強力和斷裂伸長值。由斷裂強力和纖維截面積計算斷裂強度；由負荷-伸長曲線中起始部分荷載隨伸長變化最大時點切線或割線的斜率作為初始模量；由斷裂伸長值和原長計算斷裂伸長率。A.3儀器的主要技術指標a)負荷測量范圍：能適應試樣最大荷載要求；b)負荷測量誤差：≤±1%;f)伸長測量分辨率：1%;j)具備負荷-伸長曲線輸出功能或初始模量自動計算功能。A.4試驗方法A.4.1.1試樣的處理試樣應在提供的樣品中用四分法縮分到2g左右，然后在80℃烘箱內烘干(控制合成纖維的含水量在2%以下),在干燥器中冷卻到室溫。當試樣的平均斷裂伸長率小于8%時，拉伸速度為每分鐘50%名義隔距長度；當試樣的平均斷裂伸長率大于或等于8%,小于50%時，拉伸速度為每分鐘100%名義隔距長度；當試樣的平均斷裂伸長率大于或等于50%時，拉伸速度為每分鐘200%名義隔距長度。A.4.1.3名義隔距長度當合成纖維的名義長度小于或等于6mm時，名義隔距長度采用2mm;當合成纖維的名義長度大于6mm,小于或等于10mm時，名義隔距長度采用3mm;當合成纖維的名義長度大于10mm時，名義隔距長度采用5mm。A.4.1.4預張力預張力的選擇按0.075×10-2N/dtex～0.2×10-2N/dtex計算確定。注：預張力按合成纖維的名義線密度計算。GB/T21120—2007A.4.2試驗步驟A.4.2.1試樣以隨機抽取50根為一組。A.4.2.2選擇合適的張力夾，隨機夾取一根合成纖維的一端，另一端在上夾持器中夾緊后放手，讓張伸長值。試驗時應防止夾具夾持處打滑或夾傷纖維。A.4.2.3在拉伸試驗時仔細觀察合成纖維斷裂情況，合成纖維斷裂的位置在鉗口上的數(shù)量不應超過10%,否則應檢查和調試夾持器，重新試驗；若不超過10%,則合成纖維斷在鉗口上或在夾持器中滑移的試樣結果應剔除重測。A.4.2.4按6.1.2規(guī)定的方法測定合成纖維當量直徑。A.4.3結果計算A.4.3.1平均斷裂強力…………(A.1)F——平均斷裂強力，單位為牛(N);F;單根纖維斷裂強力測定值，單位為牛(N):n——合成纖維測試根數(shù)。A.4.3.2單根斷裂強度式中：o——合成纖維的單根斷裂強度，單位為兆帕(MPa);F;——合成纖維的單根斷裂強力，單位為牛(N);D;——合成纖維的單根當量直徑，單位為毫米(mm)。……(A.2)A.4.3.3斷裂強度式中：o?——合成纖維的斷裂強度，單位為兆帕(MPa);n——合成纖維的測試根數(shù)?！瑼.4.3.4單根纖維的初始模量單根纖維的初始模量由圖A.1的方法確定。圖A.1由負荷-伸長曲線確定初始模量的方法GB/T21120—2007伸長率試驗結果精確到1%。A.5試驗報告B.1范圍裂強力之比的百分率表示，稱抗拉強力保持率。B.3.3恒溫水?。耗苡行Э刂茰囟仍?0℃±2℃;B.3.7容量瓶：1000mL;B.4浸泡溶液的配制與標定：為了有效控制浸泡溶液的濃度，在配制時制成A溶液和B溶液，并分別標定出它們的實際濃度，A溶液配制成略小于1mol/L的濃度，B溶液配制成約2mol/L濃度，根據(jù)實際濃度，再將A、B二種溶液配制成1mol/L濃度的浸泡溶液。B.4.1A溶液的配制；1000mL的塑料提桶里，加水到1000mL,搖勻。此溶液濃度約1mol/LGB/T21120—2007純水溶解，移入1000mL容量瓶中，用純水稀釋至刻度，搖勻。此溶液濃度為0.5mol/L;B.4.4浸泡溶液的標定：B.4.4.1A浸泡溶液的標定：用移液管移取A溶液20mL于250mL的三角燒瓶里，加純水約B.4.4.2加酚酞數(shù)滴，用0.5mol/L苯二甲酸氫鉀滴定至玫瑰紅色正好消失為終點，記下苯二甲酸氫鉀溶液所耗體積V?;B.4.4.3A浸泡溶液的濃度按式(B.1)計算：………………(B.1)c?——A溶液的實際濃度，單位為摩爾每升(mol/L);cs——苯二甲酸氫鉀標準溶液的濃度，單位為摩爾每升(mol/L);V?—-苯二甲酸氫鉀標準溶液所耗的體積，單位為毫升(mL);B.4.4.4B浸泡溶液的標定用移液管移取B溶液10mL于250mL的三角燒瓶里，加純水約100mL。B.4.4.5按B.4.4.2步驟操作。B.4.4.6B溶液的濃度按式(B.2)計算：…………(B.2)cg——B溶液的實際濃度，單位為摩爾每升(mol/L);c?——苯二甲酸氫鉀標準溶液的濃度，單位為摩爾每升(mol/L);V:-—苯二甲酸氫鉀標準溶液所耗的體積，單位為毫升(mL);Vpo——標定時移取B溶液的體積，單位為毫升(mL)。B.4.5