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改性異形聚丙烯（PP）增強(qiáng)水泥混凝土抗裂性研究
摘要：現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展過(guò)程中，涌現(xiàn)出一系列的新型建筑材料。其中在傳統(tǒng)混凝土中摻加纖維，能使混凝土綜合性能尤其是防裂性能有大幅度的提高。本文通過(guò)改變加入纖維的品種、長(zhǎng)度、含量，研究j各項(xiàng)因素對(duì)水泥混凝土防裂性能的影響。結(jié)果表明，適當(dāng)控制纖維長(zhǎng)度、含量，改性異形PP，能很好地提高水泥防裂性能。
關(guān)鍵詞：水泥防裂;纖維增強(qiáng);改性異形聚丙烯(PP)纖維;復(fù)合材料，裂縫控制率
1、前言
建筑業(yè)的發(fā)展不斷對(duì)建筑材料提出了新的要求。從而各種不同用途的新建筑材料應(yīng)運(yùn)而生。作為傳統(tǒng)建筑材料之一的水泥混凝土在受到廣泛應(yīng)用的同時(shí)，又因?yàn)樗嘈源�、抗拉伸性差、抗裂性差影響了它在工程方面的進(jìn)一步應(yīng)用。纖維增強(qiáng)水泥混凝土由于可以有效地改善傳統(tǒng)水泥混凝土的缺陷，因而在最近幾十年作為一種新型建筑材料將得到更大的發(fā)展。
合成纖維在水泥混凝土中的應(yīng)用，始于七十年代。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、加拿大、日本、德國(guó)將其工業(yè)規(guī)模地應(yīng)用于大型新建工程和修補(bǔ)工程中 ]。常用的合成纖維有尼龍、聚酯、聚乙烯、聚乙烯醇以及聚丙烯等。其中尤以尼龍和聚丙烯的用量最大。由于聚丙烯纖維的成本很低，而且耐酸堿性好，所以取聚丙烯纖維作為傳統(tǒng)混凝土的增強(qiáng)纖維有很大的實(shí)際意義。但普通聚丙烯纖維的親水性不好，它與水泥的粘結(jié)性較弱，所以主要應(yīng)選用經(jīng)過(guò)改性的聚丙烯纖維作為水泥增強(qiáng)復(fù)合材料。目前，國(guó)內(nèi)外纖維增強(qiáng)混凝土的機(jī)理還沒(méi)有定論，對(duì)聚丙烯纖維增強(qiáng)水泥混凝土材料的研究也不多。我們經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)添加纖維后的水泥混凝土在抗沖擊性、耐蓉性、抗凍性、抗?jié)B性、及抗裂性能都有明顯增加。這里我們就改性聚丙烯水泥增強(qiáng)材料的抗裂性能的影響因素及形成機(jī)理進(jìn)行一些探討。
2、原材料和實(shí)驗(yàn)方法
2.1 原材料水泥 普通硅酸鹽425號(hào)水泥。安徽蕪湖第三水泥廠生產(chǎn)符合GB一175—92砂 中砂、細(xì)度模數(shù)為2、6改性異形聚丙烯(PP) 中國(guó)紡織大學(xué)和張家港第二合纖廠生產(chǎn)聚乙烯醇纖維(PvA)：金山石化維綸廠生產(chǎn)(主要性能參見(jiàn)表1)外加劑 減水劑由湛江外加劑生產(chǎn)，加入量以水泥質(zhì)量百分比表示.
2.2 實(shí)驗(yàn)方法將纖維以一定的體積含量加入水泥中，攪拌3 rain，再以水泥：黃沙z水一2 3：0.8的比例充分混和攪拌3 min。模具用木框所制，規(guī)格為320×220×12的長(zhǎng)方體。本試樣成形方法采用人工插扦，試樣澆鑄后為模仿外界惡劣條件，甩烘箱加風(fēng)扇讓其快速脫水。收縮兩小時(shí)后測(cè)定縫隙長(zhǎng)度和寬度(長(zhǎng)度：大>3 mm，中z～3 mm，小1～2mm，細(xì)<1 mm)，指數(shù)分別定義為3，2，1.O.5，每一指數(shù)乘以相應(yīng)裂紋條數(shù)，相加后即為該試樣收縮裂紋之總和m。裂紋控制率0 R一(1一m/m。)×1O ，m。為未加纖維的試樣裂縫的總長(zhǎng)。
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
開(kāi)裂對(duì)于纖維水泥混凝土的使用有很大的負(fù)面影響，所以抗裂性是水泥混凝土的一個(gè)重要指標(biāo)。而對(duì)纖維基水泥復(fù)合材料而言，影響其開(kāi)裂性能的因素很多。主要與加入纖維的長(zhǎng)度、直徑、加入量及界面性能有關(guān)。下面將就一些主要影響因素綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論。
3.1 纖維長(zhǎng)度對(duì)復(fù)合材料的抗裂性的影響同樣條件下纖維長(zhǎng)度對(duì)抗裂性的影響有一個(gè)峰值。這是由于相同條件下隨著纖維長(zhǎng)度的上升，一方面有利于控制裂縫生長(zhǎng)和擴(kuò)展，與此同時(shí)，當(dāng)纖維長(zhǎng)度上升到一定的程度時(shí)，另一方面卻又影響了它在基質(zhì)中的分散的均勻性，所以又會(huì)導(dǎo)致裂縫有上升的趨勢(shì)。綜合上述兩點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為1 5～25 ITlm是比較理想的。應(yīng)根據(jù)不同的操作條件對(duì)纖維的長(zhǎng)度進(jìn)行選擇。
3.2 纖維的舔加量纖維的添加量是纖維增強(qiáng)水泥混凝土應(yīng)用過(guò)程中的一個(gè)重要的參數(shù) 添加量越大則價(jià)格必定越高，而價(jià)格過(guò)高又勢(shì)必限制其使甩范圍，影響其應(yīng)用前景。而添加量過(guò)少，又無(wú)法充分發(fā)其抗裂及其它優(yōu)異性能。所以尋找一個(gè)經(jīng)濟(jì)效用最佳添加量是十分必要的。
3.3 改性異形聚丙烯與其它纖維抗裂性比較實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，雖尼龍的分散性略好，而聚乙烯醇的界面粘結(jié)能力鞍強(qiáng)，但是經(jīng)過(guò)表面改性的異形聚丙烯抗裂效果更好。上述效果還可以從圖1中清晰地觀察到。
4、結(jié)論
綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果.我們可以看出纖維添加入水泥混凝土之后能有效改善混凝土的抗裂性，但改善程度固纖維品種、長(zhǎng)度、添加量等因素的不同而改變。
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