新型聚丙烯纖維對抗裂砂漿性能的影響

潘永洪，伍賢翠，孔海香

（重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶400030）

0 引言

聚丙烯纖維，又稱工程纖維、抗裂纖維、防裂纖維等，是一種以聚丙烯為主要原料，以獨特生產(chǎn)工藝制造而成的高強度束狀單絲纖維。加入混凝土或者砂漿中可有效地控制混凝土（砂漿）固塑性收縮、干縮、溫度變化等因素引起的微裂縫。該試驗所使用的聚丙烯纖維是由重慶某廠生產(chǎn)的一種經(jīng)過表面處理的新型聚丙烯單絲纖維，該纖維不與骨料、外加劑、摻合料、水泥等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，性質(zhì)穩(wěn)定[1]。

該實驗研究的目的是通過分析在不同新型聚丙烯纖維摻量的情況下，砂漿各種性質(zhì)變化情況，得出聚丙烯纖維使砂漿具有最佳工作性能、抗裂性能等的摻量。

1 原材料

1.1 水泥（見表1）

表1 水泥化學(xué)成分及含量

1.2 新型聚丙烯纖維（見表2）

表2 新型聚丙烯纖維（NPF）性質(zhì)

1.3 其他材料

實驗使用的其他材料還有：粉煤灰（FA）、聚苯顆粒（PP）、木質(zhì)纖維（WF）、乳膠粉（VAE）、纖維素醚（HPMC）、拌合用水等。

2 實驗配比及實驗方法

2.1 實驗配比

實驗考查新型聚丙烯纖維（NPF）的摻量對保溫砂漿性能的影響，采用單因素分析方法進行試驗分析，得出最佳摻量。具體配比見表3。

表3 試驗配合比（1m3保溫漿料用量）

2.2 實驗方法

砂漿稠度、分層度、濕密度、收縮試驗按《建筑砂漿基本性能試驗方法》JGJ70-2009進行測試，砂漿力學(xué)性能（抗壓強度和抗折強度）按《水泥膠砂強度檢驗方法》GB/T17671-1999進行測試，由于砂漿體系試驗數(shù)據(jù)的離散性較大，為了減小試驗誤差，每組試件成型6組；導(dǎo)熱系數(shù)按照《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定》GB/T10294進行測試。

砂漿開裂指數(shù)試驗按照圖1所示的方法進行測試[2]。

圖1 砂漿開裂指數(shù)試驗裝置

砂漿裝入試模后（各配比成型2塊試模），在試模的長邊處設(shè)置風(fēng)扇，風(fēng)速約為2～3m/s，風(fēng)吹4h后停止，再光照24h，然后采用40倍帶光源讀數(shù)顯微鏡測量裂縫寬度及相應(yīng)的長度，評定砂漿的抗裂性。

3 實驗結(jié)果及分析

3.1 新型聚丙烯纖維對砂漿物理性能的影響

實驗中采取固定水灰比來達到同樣的工作度，以此來分析新型聚丙烯纖維摻量對砂漿各種物理性能的影響，具體性能見表4。

表4 新型聚丙烯纖維摻量對保溫砂漿物理性能的影響

從表4中可以看出，當(dāng)水灰比相同（接近）時，隨著新型聚丙烯纖維摻量的增加，砂漿的稠度下降很大，濕密度相差不大，但是分層度下降較大，因為新型聚丙烯纖維屬于高分子聚合物，水分子更易于吸附于表面，因此砂漿的稠度和分層度出現(xiàn)下降，說明在一定的用水量情況下，提高聚丙烯纖維的摻量，可以提高砂漿的穩(wěn)定性能，更有利于砂漿的運輸和停放時的穩(wěn)定性。

3.2 新型聚丙烯纖維對砂漿力學(xué)性能的影響

砂漿的抗壓強度和抗折強度變化見圖2、圖3。

圖2 新型聚丙烯纖維對砂漿抗壓強度的影響

圖3 新型聚丙烯纖維對砂漿抗折強度的影響

從圖2中可以看出，隨著齡期的增長，砂漿的抗壓強度隨之增大，但是強度增加具有放緩的趨勢。其中，在56d齡期時，摻有0.8%的新型聚丙烯纖維的砂漿的抗壓強度最高，在后期的強度增長率也最大；空白組即沒有摻新型聚丙烯纖維的組別當(dāng)中的抗壓強度最低，相比NPF8組中的砂漿強度大概降低約16%，因此新型聚丙烯纖維在提高砂漿的抗壓強度方面具有重要的作用。

從圖3中可以看出，隨著齡期的增長，砂漿的抗折強度逐漸增強，但是后期抗折強度的增長速率有所放緩。在早期，沒有摻新型聚丙烯纖維的砂漿試件的抗折強度一直處于較低水平，因此，新型聚丙烯纖維的加入對砂漿的抗折強度具有一定的提高作用；在后期的抗折強度中，摻有水泥質(zhì)量的0.8%的新型聚丙烯纖維的砂漿具有最高的抗折強度；在56d齡期時，抗折強度已經(jīng)高于空白組20%左右。這說明此新型聚丙烯纖維對砂漿的后期抗折強度具有積極的作用。

3.3 砂漿開裂指數(shù)實驗

砂漿開裂指數(shù)試驗是利用自制模具，成型后的試件和實驗裝置見圖4、圖5。

圖4 砂漿開裂指數(shù)實驗試件

圖5 砂漿開裂指數(shù)實驗裝置（上帶光源）

新型聚丙烯纖維砂漿抗裂實驗的裂縫分布情況和開裂指數(shù)的對比見表5。

表5 新型聚丙烯纖維砂漿試驗的裂縫寬度分布情況和開裂指數(shù)

從表5中可以看出，在沒有加入新型聚丙烯纖維的砂漿中，裂縫比較寬且長，而加入水泥質(zhì)量比為0.6%的聚丙烯纖維之后，裂縫的分布發(fā)生明顯變化，裂縫寬度則主要集中在0.5～2mm之間，隨著摻量的增加，這種趨勢更加明顯。但是當(dāng)摻量達到1.0%時，砂漿開始出現(xiàn)細小的裂縫。可見新型聚丙烯纖維在低含量內(nèi)可以有效的控制砂漿塑性裂縫的產(chǎn)生，降低裂縫的寬度。

3.4 新型聚丙烯纖維對砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的影響

保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)的測試按照 《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定—防護熱板法》GB 10294-88進行測定，結(jié)果依照該標準計算獲得。

實驗研究了新型聚丙烯纖維的摻量對保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)的影響，具體結(jié)果見圖6。

圖6 新型聚丙烯纖維的摻量對砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的影響

隨著聚丙烯纖維的加入，保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)都要比沒有加入聚丙烯纖維的砂漿要低。并且隨著纖維摻量的提高，砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)逐漸降低。由此可以看出，新型聚丙烯纖維對降低砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)起到了良好的作用。

4 結(jié)論

（1）新型聚丙烯纖維的加入有利于砂漿性能的穩(wěn)定；纖維摻量的提高，降低了砂漿的孔隙率，可以提高砂漿的耐久性。

（2）隨著新型聚丙烯纖維摻量的提高，砂漿的抗壓強度和抗折強度均出現(xiàn)先增大后減小的趨勢；要使得砂漿具有最佳的力學(xué)性能、柔韌性，新型聚丙烯纖維的摻量應(yīng)該在0.8%左右。

（3）新型聚丙烯纖維的加入可以大幅度提高砂漿的抗裂性能。

（4）新型聚丙烯纖維的加入可以降低砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)，綜合砂漿的其他性能，新型聚丙烯纖維的最佳摻量為水泥質(zhì)量的0.8%。

[1]新型聚丙烯纖維概述[R].重慶：重慶市沙坪壩區(qū)敬業(yè)汽車復(fù)合材料廠，2010.

[2]李亞梅,彭家惠，徐春桃.聚丙烯纖維對外墻保溫系統(tǒng)抗裂砂漿性能的影響[J].新型建筑材料，2008(3):81-84.