聚丙烯纤维改性砂浆的性能研究
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摘要：为提高砂浆的使用性能，在砂浆中掺加少量聚丙烯纤维进行相关试验研究，结果表明：在一定掺量范围内，随着纤维体积率的增大，砂浆的力学性能、抗硫酸盐侵蚀性、拌合物密实性等性能都有一定程度的提高，并抑制其早期干燥收缩性。聚丙烯纤维的掺入可明显改善砂浆的耐久性，并能改善和解决水泥基材料在早期易发生塑性开裂问题。
关键词：聚丙烯纤维砂浆；耐久性；力学性能；工作性；早期干燥收缩性
中图分类号：TU57+8.12文献标识码：A文章编号：
1.前言
砂浆作为建筑材料被广泛地应用于土建工程中，但作为多孔材料，砂浆也有脆性大、抗拉强度低、抗冲击能力差、易开裂等缺点。因此，借鉴纤维在混凝土中的应用将聚丙烯纤维加入到砂浆中研究其性能改善情况，有一定的必要性。
聚丙烯纤维改性砂浆是把一定量的聚丙烯纤维加入到砂浆的原材料中，经过充分搅拌，纤维受到水泥、砂石和水的冲击混合，均匀随机分布在砂浆中形成的一种高性能砂浆。聚丙烯纤维使砂浆的耐久性能和物理力学性能得到显著的改善，使其在屋面、路面、桥梁、大坝等实际工程中得到广泛的应用。
2. 聚丙烯纤维与砂浆的作用机理
聚丙烯纤维对砂浆增强机理探讨如下：（1）聚丙烯纤维在砂浆内部起到传递应力的作用，承受由基材收缩引起的内应力，纤维在砂浆中平均间距较小，单位体积砂浆中纤维根数较多，与水泥基体粘接面积极大，纤维与水泥基体之间界面粘接力会增加砂浆抵抗收缩变形开裂的能力。(2)由于纤维的加入改善了砂浆的保水性能，减少试件表面的水分蒸发，聚丙烯纤维由于直径细，纤维长度适中，经过搅拌后分散均匀，在砂浆试体中成三维乱向分布，纤维呈弯曲状态，增大了纤维与砂浆之间的粘接强度，抑制了砂浆中的颗粒下沉，从而减少了砂浆中水溢出而形成的毛细通道，延缓了裂缝的产生并控制裂缝的发展。(3)在砂浆硬化过程中，由于水泥浆的化学收缩，使水泥浆与骨料之间的粘结面处产生拉应力，因为砂浆中存在着大量极细小的微裂缝，这些微裂缝在砂浆受力时极易产生应力集中而导致破坏。聚丙烯纤维能有效地降低砂浆的早期收缩，即减少了粘结面处的拉应力，从而降低砂浆早期破坏的可能性。
3. 试验研究及分析
3.1原材料检测
本次试验采用的原材料有：复合硅酸盐水泥P.C 32.5R，各项指标见表3.1；Ⅱ级粉煤灰，质量指标检测见表3.2；河砂，筛分结果及技术指标见表3.3~3.4；束状单丝聚丙烯纤维比密度为0.91g/cm³，纤维长度为5mm、10mm、15mm、19mm，自身分散性良好，其余各项指标均符合要求。
表3.1复合硅酸盐水泥P.C 32.5R各项指标
表 3.2 Ⅱ级粉煤灰的质量指标和实测结果
注：细度指标是指用45µm方筛孔的筛余量。
表3.3 河砂筛分结果
表3.4 河砂技术指标
3.2配合比设计
选用灰砂配合比（1：1.5）和水灰比（0.55），20%的粉煤灰采用等量取代法掺加，保持基准配合比不变，分别改变纤维掺量和长度，可以得出本论文砂浆试验所用的实验室配合比，见表3.5。
表3.5聚丙烯纤维改性砂浆实验室配合比表
3.3性能检测
①工作性分析
为测定聚丙烯纤维的掺量和长度对砂浆的稠度值的影响，用砂浆稠度仪测定流动性，试验结果见表3.6，结果表明：砂浆的稠度随聚丙烯纤维掺量和长度的增加而降低。
表3.6 聚丙烯纤维改性砂浆的稠度测定结果
②力学性能分析
根据水泥胶砂抗折强度的试验标准测定的聚丙烯纤维改性砂浆7d和28d的抗折、抗压强度值见表3.7；结果表明：聚丙烯纤维改性砂浆的7d、28d抗折强度均随聚丙烯纤维掺量的增加而增加，但不随纤维长度的变化而变化。纤维掺量和长度的变化对砂浆抗压强度的影响都很小。
③早期干燥收缩性能分析
砂浆的自然干缩收缩值用立式砂浆收缩仪测定，测得聚丙烯纤维改性砂浆3d、7d、14d、21d、28d的干燥收缩值见表3.8。试验结果表明：砂浆的早期干燥收缩值随着纤维体积率的增大而减小，纤维长度的变化对砂浆早期干缩性能影响不大。掺入纤维对抵抗砂浆收缩有明显作用，尤其对早期砂浆收缩有明显的改善效果。
表 3.7聚丙烯纤维改性砂浆7d和28d的抗折、抗压强度测定值
表3.8 聚丙烯纤维改性砂浆3d、7d、14d、21d、28d的干缩值
④抗硫酸盐侵蚀及抗渗性分析
抗硫酸盐侵蚀能从侧面反映砂浆的抗渗性能，所以本文只研究砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能，并以此来分析抗渗性能。测得的抗硫酸盐侵蚀结果见表3.9，结果表明：砂浆的抗折抗蚀系数随着纤维体积掺率的增大而增加，纤维长度的变化对抗折抗蚀系数影响不大。随着纤维体积率和长度的增大其抗压抗蚀系数变化并不大，但纤维的掺入提高了抗压抗蚀系数。
砂浆中掺入聚丙烯纤维提高了抗硫酸盐侵蚀能力，由此推断出其抗渗性能也能得到改善，并且砂浆抗渗能力随着纤维掺量的增加而提高。
表3.9 聚丙烯纤维改性砂浆的抗硫酸盐侵蚀结果
4. 结语
（1）聚丙烯纤维的加入对砂浆具有增稠作用，提高其施工性；聚丙烯纤维乱向分布能改善砂浆的韧性，提高其抗折和抗拉强度。
（2）掺入聚丙烯纤维后增强了砂浆拌和物的保水性，使硬化后的砂浆更加密实，限制其砂浆的早期收缩，且聚丙烯纤维长度对砂浆收缩值的影响较小；还能有效地控制裂缝的产生，提高混凝土的抗渗、抗硫酸盐侵蚀等耐久性能。
（3）聚丙烯纤维混凝土和砂浆已经越来越广泛地被应用于地下室底板及侧墙工程、屋面防水工程、外墙抹灰、水池等高层建筑工程中。
参考文献：
[1] 王爱民，赵涛，聚丙烯纤维混凝土的研究与应用（J），山东建材，2005，26（2）.
[2] 赵连双，马翠玉，聚丙烯纤维混凝土性能与应用的研究（J），经济技术协作信息，2008，（17）：144-144.
[3] 钟世云，袁华，聚合物在混凝土中的应用(M)，化学工业出版社，2003.
[4] 朱江等，聚丙烯纤维混凝土( 砂浆) 的力学性能研究(J)，广西工学院学报，2000，l1(2)：87—89.
[5] 龚益，徐至均，纤维混凝土与纤维砂浆施工应用指南（M）,中国建材工业出版社2005.06.
[6] 曹诚，低掺量聚丙烯纤维混凝土的应用技术研究(J)，天津市建委鉴定资料，2000.
[7] 曹诚，聚丙烯对混凝土动力学特性的影响研究(J)，混凝土，2000，（5）.
[8] 王春平，聚丙烯纤维混凝土的力学性能试验研究（J），河南建材，2008，（5）：23-24.
[9] 杨继强，改性聚丙烯纤维的长度、掺量对混凝土性能影响的试验研究（J），实验室科学，2007 .
[10] 姜雪洁，纤维水泥砂浆力学性能分析（J），建筑技术，2007，38（2）.