劍麻纖維對水泥砂漿的力學性能的影響研究

司雪婷 劉雪婷 陳苗

【摘?要】為研究劍麻纖維摻入水泥砂漿后的力學性能，采用對比試驗法進行試驗，向水泥砂漿中摻入不同摻量、不同長度的劍麻纖維進行抗折強度、抗拉強度等性能試驗研究，并于空白組進行對比發現摻入一定量的劍麻纖維可以提高水泥砂漿的力學性能。

【關鍵詞】劍麻纖維水泥砂漿;抗折強度;抗拉強度;試驗研究

水泥及水泥基材料是建筑工程中應用最大、使用面較廣的建筑材料之一，隨著我國經濟的不斷發展，建筑市場前景發展較好，人們對住房要求越來越高，砂漿須具備防潮、不開裂等特點，因此墻體的開裂以及其對環境的影響越來越受人們的關注。劍麻纖維是一種天然植物纖維，具有較好的物理力學性能，將其加入混凝土或砂漿中能夠有效改善混凝土或砂漿的物理力學性能，與其他方式相比，摻入纖維增加水泥抗裂性具有施工方便、安全便利等特點被廣泛關注。

試驗試將質地堅韌的劍麻纖維加入到水泥砂漿中，研究分析劍麻纖維水泥砂漿抗折、抗壓數據的變化規律，提出劍麻對水泥砂漿性能的影響機理，為“綠色建材”的研究提供參考。

1試驗原材料

讓每組試驗使用材料和所處試驗條件相同，避免其他因素的干擾，可準確的分析出摻量、長度不同因素對水泥砂漿力學性能的影響，試驗材料均符合水泥砂漿試驗規程的要求：

（1）水泥：試驗采用西安冀東水泥“盾石”牌的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，適用規范GB 175-2007。

（2）水：采用飲用自來水，水中不得含有不溶性雜質。

（3）細集料：用廈門艾思歐標準砂有限公司生產的標準砂，符合規范GB 17671-1999，其技術指標如表1所示。

（4）劍麻纖維：采用廣西劍麻集團生產的劍麻纖維，其性能如表2所示。

2試驗配合比

試驗通過設置對照組分析各因素對水泥砂漿力學性能的影響，將水泥、標準砂和劍麻纖維同時放進攪拌鍋里干拌，一段時間后加入水濕拌，避免了加水攪拌劍麻纖維在砂漿中成團分布不均勻，以確保其均勻性和試驗結果的準確性。

試驗為清除劍麻纖維上的雜質，將劍麻纖維剪成不同的長度依次為6mm、8mm、10mm，然后將剪好的劍麻纖維放入1%濃度的NaOH的溶液中浸泡30±1 min后，進行清洗、晾曬。

按照《水泥膠砂強度檢測方法》GB/T 17671-2020規范制備水泥膠砂，將攪拌好的裝入三聯試模中經振動密實成型后，24h后拆模，立即拌入到養護室養護，養護室溫度（20±2）℃，相對濕度95%以上，養護28d后進行抗折抗壓力學性能的測試，使用40mm×40mm×160mm的試塊進行抗折試驗，抗壓試驗選用70.7mm×70.7mm×70.7mm的試塊。砂漿的配合比依據《普通混凝土力學性能試驗方法》（GB 50081）規范設計，分別采用長度為1cm，摻量0.5%;3厘米，1%以及5厘米摻量1.5%的，水灰比0.5，灰砂比0.33，進行試驗。

3結果與分析

3.1抗折強度

從圖3水泥砂漿28d的抗折強度變化折線圖可以發現，加入劍麻纖維后的水泥砂漿其抗折強度都比空白組的抗折強度高，分別比空白組高7.42%、8.46%、3.26%。當劍麻纖維長度為3cm時，其抗折強度較高，且摻量為0.5%時最高;在摻量為0.5%時，三組的水泥砂漿抗折強度均達到最高。出現這種情況的原因為：摻入劍麻纖維可抑制砂漿中的細微裂縫，且其表面粗糙，增強了劍麻纖維與水泥基的界面粘結力，可以延緩界面的破壞[2];劍麻纖維在水泥砂漿中以任意形式分布在三維空間內，劍麻纖維中纖維素纖維表面的大量羥基可以與水泥水化產物中大量的羥基發生化學反應形成氫鍵從而提高了抗折性能。當摻量大于0.5%時，隨著劍麻纖維的增加，抗折強度開始降低，產生這種現象的原因為：劍麻纖維的摻入量過多，在水泥砂漿中不能均勻分布，攪拌時容易成團，降低砂漿內部的密實性，增大內部缺陷，從而降低抗折強度。

3.2抗壓強度

劍麻纖維水泥砂漿的抗壓強度如圖4所示。從圖4中我們可以觀察到，加入劍麻纖維后，水泥砂漿的抗壓能力是提高的，分別提高了11.17%、13.87%、5.62%，當摻加3cm長的劍麻纖維，抗壓強度整體提高的較多，在劍麻纖維長為3cm、摻量為1%時，水泥砂漿的抗壓強度達到最大值;在摻量小于1%時，隨著劍麻纖維摻量的增多，抗壓強度也逐漸提高;在摻量大于1%時，隨著劍麻纖維摻量的增多，抗壓強度也逐漸降低;出現這一現象的主要原因是：劍麻纖維的拉應力與材料產生的粘結力抵消了一部分外力，從而提高了抗壓強度。當摻入過多的劍麻纖維時，水泥減少，水泥對強度的影響大于劍麻纖維對強度的影響，因此出現了劍麻纖維對水泥砂漿先增大后減小的趨勢。

4結論

劍麻纖維是具有較好的物理力學性能，將其加入混凝土或砂漿中能夠有效改善混凝土或砂漿的物理力學性能：

（1）當劍麻纖維長度為3cm，摻量為0.5%時，劍麻纖維水泥砂漿的抗折強度效果最好。

（2）當劍麻纖維長度為3cm，摻量為1.0%時，劍麻纖維的抗壓強度最好，在摻量小于1%時，抗壓強度逐漸提高;在摻量大于1%時，抗壓強度開始逐漸降低。

參考文獻：

[1]包惠明等人，劍麻纖維水泥混凝土性能試驗研究，混凝土，2008（7）;13-14.

[2]郭培培，黃俊，田國鑫，等.劍麻纖維水泥基復合材料彎曲力學性能[J]，桂林理工大學學報，2019，39（01）;141-145.

[3]覃峰，黃瓊念，包慧明，等.劍麻纖維水泥混凝土性能試驗研究[J]，新型建筑材料，2008，35（4）;47-50.

[4]張瑞琦，李佰壽.秸稈纖維增強粉煤灰泡沫混凝土性能試驗研究[J].山西建筑，2017，43（03）;109-110

[5]段焱俠，李發平.改性線麻纖維對水泥砂漿的性能研究[J].武漢輕工業大學學報，2019，39（03）;60-63;97

（作者單位：沈陽城市建設學院）