混杂纤维增强水泥砂浆的性能研究

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1、混杂纤维增强水泥砂浆的性能研究张水1。李国忠2(1．浙江省建筑科学设计研究院有限公司，浙江杭州310012；2．济南大学材料学院，山东济南250022)摘要：采用芳纶纤维、聚丙烯纤维增强水泥砂浆．研究了纤维单掺及其混杂对砂浆力学性能和收缩性能的影响。结果表明：掺加适量芳纶纤维、聚丙烯纤维明显提高了砂浆的抗折强度．有效降低了砂浆的收缩率，其中混杂纤维对砂浆的作用效果最为明显。芳纶纤维与聚丙烯纤维混杂增强砂浆与空白砂浆相比。其28d抗折强度增大了22．1％．56d收缩率下降了58．2％。利用扫描电子显微镜对砂浆的微观结构进行了观察与分析．探讨了纤维对水泥

2、砂浆的作用机理。关键词：芳纶纤维；水泥砂浆；混杂纤维；收缩率；作用机理Abstract：Kevlarfiberandpolypropylenefiberwerechosentoreinforcethecementmortar，andtheeffectofsinglefiberandhybridizationfibersonthemechanicalandshrinkagepropertyofmortarwerestudied．Theex-perimentalresultsexhibitthattheflexuralstrengthofthemorta

3、renhancedobviouslyandtheshrinkageratioreducedeffectively，andtheeffectofhybridizationfibersonthemortarwasthemostobvious．Incomparisonwiththechecksample．theflexuralstrengthofmortarreinforcedbyhybridizationfibersincreasedby22．1％at28daysandtheshrinkageratiodecreasedby58．2％at56days．T

4、hemicrostructureofmortarwasobservedandanalyzedwithscanningelectronmicroscopes，andtheactionmechanismoffibertothemortarwasdis—cussed．Keywords：Kevlarfiber；cementmortar；h)rbridizationfibers；shrinkageratio；actionmechanism0引言水泥砂浆、混凝土等水泥基材料是当前最大宗的人造建筑材料．但其存在脆性大、韧性不足、收缩大等问题．在外界因素作用下会发生

5、性能劣化，最终导致其力学性能和耐久性能下降[1-2l。纤维具有良好的阻裂和强化作用．可改善水泥基材料的性能。目前．用于改善水泥基材料性能的纤维种类较多．主要有钢纤维、玻璃纤维、聚合物纤维、天然纤维、碳纤维等，这些纤维的性能各不相同【3】。芳纶纤维具有比强度高、比模量高等优点，其抗拉强度相当于钢丝的5-6倍．弹性模量约为钢丝和玻璃纤维2～3倍【4胡：聚丙烯纤维具有施工方便、成本低廉、断裂延伸率大等优点，将其应用于水泥基材料中．可改善水泥基体的韧性。当前聚丙烯纤维在实际工程中已得到了广泛推广和应用．而短切芳纶纤维在水泥基材料中的应用研究较少。本文以芳纶纤

6、维、聚丙烯纤维为增强材料，水泥砂浆为基体材料，研究了纤维单掺及混杂对砂浆力学性能和收缩性能的影响．结合微观结构分析方法。探讨了纤维对水泥砂浆的增强机理。1试验原料和方法1．1试验原料水泥采用山东某水泥厂生产的42．5R普通硅酸盐水泥．其化学组成如表1所示：粉煤灰采用山东某热电厂I级粉煤灰。其各项指标均符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB／T1596—2005)要求：砂为普通河砂，细度模数2．8，含泥量<1．5，符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52—2006)要求：芳纶纤维采用山东某公司生产的短切芳纶纤维．其横截面为圆形，长10

7、。12toni左右；．j·互盎材型羔墼坠塑一31—聚丙烯纤维采用山东某公司生产的Y型聚丙烯纤维，长16—20mm左右；两种纤维的主要性能指标如表2所示。减水剂采用山东某外加剂厂生产的聚羧酸系高效减水剂．其固含量在20％左右。试验用表1水泥的化学组成／％水为普通自来水。1．2试验配合比水泥砂浆配合比包括空白水泥砂浆M0、芳纶纤维增强水泥砂浆M1、聚丙烯纤维增强水泥砂浆M2和芳纶纤维与聚丙烯纤维混杂增强水泥砂浆M3。见表3。复合胶凝材料包括水泥和粉煤灰，其中粉煤灰占10％：纤维掺量为纤维占水泥砂浆的体积分数．减水剂掺量为减水剂占水泥的质量分数。搅拌方法参

8、照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB1346—2011)进行：将水倒入搅拌锅内，再将纤维