聚丙烯纖維在砂漿中的應用研究

王志勇 李 陽

（重慶交建土木工程質量檢測有限公司，重慶 北部新區 401122）

1 引言

近年來，在砂漿或混凝土當中加入纖維材料的施工工藝已在國內外大量應用。特別是聚丙烯纖維混凝土的應用更為廣泛，而其正是因為聚丙烯纖維有著抗拉強度高、耐化學腐蝕能力強的特點，再加上其價格低廉、工藝簡單深受工程技術人員的青睞。由于摻入纖維改善了砂漿的品質，是砂漿的綜合使用性能得以提高。但究竟我們摻入的纖維是如何提高了砂漿的品質的呢？摻入多少纖維是最好的呢？

帶著這些問題，我們通過實驗的方法，在砂漿中加入聚丙烯纖維及隨著摻量的變化，對砂漿斷裂能、強度的影響進行研究。

2 試驗方法

設計配合比并計算材料用量，進行試拌一次，然后進行正式攪拌，攪拌時間設置為3min。完成后，將攪拌均勻的砂漿裝入三點彎曲試驗模具(40 mm x 40 mm x 160 mm) 中成型。砂漿成型后24 h拆模，并于水中養護28d后取出，取金剛鋸對試件進行切割，形成初始裂縫。

2.1 聚丙烯纖維對砂漿斷裂能、強度的影響驗證試驗

2.1.1 試驗Ⅰ

1.研究砂漿斷裂能及強度與聚丙烯纖維的關系。試驗制作兩組砂漿試件：分別為28 d標準養護砂漿、全干燥砂漿、干燥后在相對濕度75%環境重新潤濕的砂漿、干燥后水浸泡的砂漿。對每組砂漿試件分別進行抗壓強度、抗折強度和斷裂能試驗(三點彎曲法)。

2.試驗方法：

試驗對聚丙烯纖維進行不等量摻入試件，以相同試件尺寸的試件進行數據對比分析實驗。在試件制作時進行預制裂縫，試件裝模斷裂能切口采用相同尺寸木條制作。將標準養護28 d的砂漿試件取出后分別進行試驗，并分析數據。

2.1.1 試驗Ⅱ

2.研究聚丙烯纖維不同摻量情況下對水泥砂漿斷裂能及強度的影響。砂漿試件分為四組：

表2-1

如表2-1所示，實驗對比分析以相同尺寸參數進行。并在試件成型時采用預制縫方式，試件裝模斷裂能切口采用相同尺寸木條制作。將標準養護28 d的砂漿試件取出后分別采用三點彎曲試驗法、抗折強度測定法和抗壓強度測定法對其進行斷裂能和強度試驗，并進行數據分析。

3 試驗結果及數據分析

3.1 聚丙烯纖維砂漿的實驗數據

本試驗對聚丙烯纖維砂漿進行28天的抗折強度和抗壓強度進行試驗，結果如下表：

表3-1 聚丙烯纖維砂漿的實驗數據

3.2 聚丙烯纖維水泥砂漿的抗壓強度、抗折強度與荷載-撓度曲線的分析

通過實驗數據可得抗折強度、抗壓強度隨聚丙烯纖維的摻量變化的變化圖：

圖：3-1

圖3-2荷載—繞度曲線

圖3-2（a）

圖3-2（b）

梁撓度較小時,兩條曲線的上升段基本呈線性,聚丙烯纖維與砂漿基體作為一個整體共同承擔荷載,梁的變形處于彈性階段,聚丙烯纖維對梁的變形影響較弱；聚丙烯砂漿的荷載- 撓度曲線的飽滿程度比素砂漿有所提高，斷裂能增大，引伸計的位移明顯比素砂漿的大。其原因是聚丙烯纖維在砂漿斷裂過程中，發生斷裂損耗能量，阻止裂縫延伸，使其繞度增大，斷裂能提高。

3 主要結論

通過對四組不同聚丙烯纖維摻量水泥砂漿試件的抗壓、抗折強度試驗與三點彎曲試驗的研究。經分析得出主要結論如下：

1.纖維砂漿試件抗壓/折強度會隨著聚丙烯纖維的摻入，略有降低。隨著聚丙烯纖維摻量地增加，水泥砂漿的抗壓/折強度有增加的趨勢，當聚丙烯纖維摻量達到0.9kg/m3時，抗壓/折強度不再增加。

2.當不考慮其它因素時，單純考慮斷裂能，我們通過分析可以發現，對于纖維砂漿斷裂能聚丙烯纖維摻入影響并不明顯。

3.荷載-繞度曲線能反映試件在斷裂過程中裂紋擴展的變化情況。實驗表明加入聚丙烯纖維的砂漿與素砂漿的斷裂情況有很大的不同，表明其抗裂性明顯優于普通混凝土，即摻加纖維可提高砂漿韌性。

結果表明聚丙烯纖維摻入水泥砂漿中,對試件的抗壓、抗折強度提高并不明顯，甚至有所降低；但通過荷載-繞度曲線分析，發現聚丙烯纖維砂漿對砂漿韌性有顯著提高。該結論對工程結構中聚丙烯纖維砂漿的應用具有一定的指導意義，通過實驗也證實了作者的猜想。

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