混雜纖維水泥砂漿的力學(xué)性能研究

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1、文章編號(hào)：1009—9441(2011)12—0004—03混雜纖維水泥砂漿的力學(xué)性能研究口口又B紅芬(正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京211106)摘要：以聚丙烯纖維和玄武巖纖維混雜，進(jìn)行了混雜纖維增強(qiáng)水泥砂漿的抗壓、抗折及抗彎性能的試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，混雜纖維并不能顯著提高基體的抗壓強(qiáng)度，但在總體積摻率為0．15％，BF：PP(體積比)=1：1時(shí)，混雜纖維提高了水泥砂漿28d的抗折強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，較單摻纖維的水泥砂漿表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)；由于聚丙烯纖維和玄武巖纖維在基體中發(fā)揮不同的作用，使得混雜纖維在提高基體強(qiáng)度的同時(shí)，也改善了水泥砂漿的彎曲韌性。關(guān)鍵詞：混雜纖維；水泥砂漿；力學(xué)

2、性能中圖分類號(hào)：TU528．572文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A引言普通的水泥基材料在凝結(jié)硬化過程中收縮大、抗拉強(qiáng)度低，而且隨著基材抗壓強(qiáng)度的增大，干縮和脆性問題也越突出，為此，研究學(xué)者探索在水泥基材中摻加纖維這一方法。但是，隨著單一纖維水泥基材料的研究和應(yīng)用，其局限性也顯現(xiàn)出來。由于水泥基材料是多相、多組分、多層次的非均質(zhì)材料，單一纖維對(duì)其的增強(qiáng)作用是有限的，為了能在不同性能層次上逐級(jí)阻裂與強(qiáng)化，充分發(fā)揮纖維的優(yōu)勢(shì)，最大限度地改善水泥基材料的性能，研究人員又將目光轉(zhuǎn)到混雜纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的研究上。目前，研究較多的是關(guān)于聚丙烯纖維與鋼纖維的混雜¨。3J，但鋼纖維造價(jià)較高，同時(shí)存在腐蝕問題

3、。近年來，一種新型的無機(jī)纖維——玄武巖纖維成為人們研究的熱點(diǎn)，玄武巖纖維(BasaltFiber，簡稱BF)是用火山爆發(fā)形成的一種玻璃態(tài)的玄武巖礦石經(jīng)高溫熔融后快速拉制而成的纖維HJ，具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大、耐腐蝕和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性。本文采用這種造價(jià)較低的玄武巖纖維取代鋼纖維，對(duì)聚丙烯纖維和玄武巖纖維混雜的水泥砂漿的抗折、抗壓、彎曲性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。1試驗(yàn)原材料及方法1．1原材料試驗(yàn)所用水泥為P·O42．5水泥，其各項(xiàng)指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。砂為標(biāo)準(zhǔn)砂，砂漿配合比為：水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂：水(質(zhì)量比)=1：2．5：0．55。試驗(yàn)所用的聚丙烯纖維(簡稱PPF)和玄武巖纖維(B

4、F)的性能參數(shù)見表1，抗折和抗壓試驗(yàn)的混雜纖維(BP)摻量見表2，彎曲試驗(yàn)的混雜纖維摻量見表3。表1纖維性能參數(shù)密度直徑長度彈性模量抗拉強(qiáng)度延伸率纖維類型／(g／cm3)／p,m／mm／GPa／MPh／％PPF0．911567008BF2．7017199540003表2混雜纖維的摻率體積摻率BFPP試樣編號(hào)體積比／％／(S／era3)／(g／era3)BPl0．1252：l2．2500．379BP20．125l：11．6880．569BP3O．1251：21．1250．758BP4O．152：l2．7000．455BP5O．151：12．0250．683BP60．151：21．

5、3500．910表3彎曲試驗(yàn)試件的纖維配比纖維摻率BFPP試件編號(hào)體積比／％／(g／cm3)／(s／era3)BPlO．151：04．050BP2O．152：12．7O．455BP3O．15l：12．0250．683CO1．2試驗(yàn)方法砂漿試模為可裝卸的三聯(lián)試模，尺寸為40mm×40mm×160mm。試驗(yàn)按照GB／T17671--1999(水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》制作砂漿試件，在振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)成型，24h后拆模，在室內(nèi)溫度為20℃±3℃，相對(duì)濕度>90％的條件下養(yǎng)護(hù)28d，分別進(jìn)行抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。彎曲試驗(yàn)參照sL352—2006(水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》的方法進(jìn)行。采用

6、萬能試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)加荷裝置為雙點(diǎn)加荷的鋼制加壓頭，使兩個(gè)相等的荷載同時(shí)作用于小梁的兩個(gè)三分點(diǎn)處，如圖1所示。·d·Research＆ApplicationofBuildingMaterialsPl圖1彎曲試驗(yàn)示意圖圖1中h=100mm。試驗(yàn)過程中以75N／s的速率均勻加荷，試件跨中兩側(cè)設(shè)置千分表測(cè)量跨中撓度值，每增加150N測(cè)讀記錄1次，取兩表測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值為最終撓度值，同時(shí)注意觀察裂縫的開展情況，當(dāng)試件接近破壞時(shí)應(yīng)停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門直至試件破壞，并記錄裂縫開始發(fā)生和構(gòu)件破壞時(shí)的荷載值。2試驗(yàn)結(jié)果及分析2．1抗折與抗壓試驗(yàn)結(jié)果圖2、圖3為不同配比的聚丙烯纖維和玄武巖纖維混雜的砂

7、漿試件以及空白砂漿試件7d、28d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的對(duì)比圖。由圖2可以看出，混雜纖維對(duì)砂漿的抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)并不明顯，與素水泥砂漿抗壓強(qiáng)度基本相等，有些配比甚至出現(xiàn)減弱現(xiàn)象，如在BP2摻量下，7d和28d的抗壓強(qiáng)度分別下降了7．4％和8．2％。另外，7d和28d的強(qiáng)度隨纖維體積摻率和相對(duì)摻量的不同而表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律，0．15％相對(duì)于0．125％的纖維摻率表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)，且相對(duì)于空白水泥砂漿略有增強(qiáng)，而在0．125％纖維摻率下強(qiáng)度變化起伏較大。鎂?雌裂。BPlBP2BP3BP4l{P5BP