聚丙烯纤维对砂浆性能的影响

摘要: 　本文研究了低掺量聚丙烯纤维(重量掺量为0119 %) 对普通砂浆的抗折、抗压、抗渗、收缩率的影响；探讨和分析了纤维的加入对普通水泥砂浆的影响。试验证明，在普通的水泥砂浆中加入一定量的纤维能显著提高砂浆的抗裂抗渗，降低砂浆收缩率，提高抗压抗折强度等。

关键词：聚丙烯纤维　砂浆　抗折　抗渗　界面效果

1 　前言

    目前，随着新型墙体材料的推广应用，砂浆的抗渗抗裂性能倍受人们的关注。在改性砂浆方面，普遍采用砂浆防水外加剂来提高其防渗漏的性能。聚丙烯等微纤维在国内外都有广泛的应用。无论在高性能混凝土方面，还是在地下室混凝土尤其是墙面的抹灰砂浆方面，均因掺加了这种微纤维而获得抗裂抗渗、增加水泥基材料的韧性和提高抗裂性能的良好效果。究其原因，主要是这种短而细的纤维能充分分散在水泥拌合物中。当混凝土或砂浆固化时，那些大量的、各向分散而又具有高韧性的、与水泥牢固结合的微纤维，消弱和抑制了水泥早期变形和干缩应力，让其在固化过程中不易形成应力集中， 从而减少明显的裂缝。这样就提高了水泥的品质， 起到抗裂抗渗的作用。

2 　实验部分

2.1 　原材料

水泥为广州珠江水泥有限公司生产的粤秀牌42.5 硅酸盐水泥，其化学成份及力学性能列表1 、2 ； 细集料采用中砂；聚丙烯纤维，物理性能列表3 ；水。

表1 　粤秀牌42.5 硅酸盐水泥的化学成份/ %

表2 　粤秀牌4215 硅酸盐水泥的物理性能

2.2 　试验配比

    本试验研究了普通砂浆和掺纤维砂浆两种对比试件的抗压、抗折、抗渗、收缩性能的变化。具体配比见表4 。

                                   表4 　砂浆的配比(重量份)

2.3 　试验方法

    抗压、抗折试验按GB177 - 85“水泥胶砂强度试验方法”进行，抗渗试验按JC474 - 98“砂浆、混凝土防水剂”中防水砂浆透水压力比进行， 收缩率按J GJ 70 - 90“建筑砂浆试验方法”中的试验方法。

3 　结果与讨论

3.1 　测试结果

测试结果见表5～6 。

表5 　试样抗压、抗折强度

表6 　试样抗渗性及干燥收缩率

　　由表5 可知，两种配比的7d、28d、45d 抗压强度比分别为93 %、114 %、118 % ，抗折强度比分别为115 %、104 %、113 %。除7d 抗压强度外，掺加纤维后砂浆的抗压、抗折强度都有不同程度的提高。由表6 可知，加入纤维的砂浆收缩率在各龄期都比空白试样的收缩率小，而且随着龄期的增长掺聚丙烯纤维的抗收缩性能就更加明显。同时，透水压力也随着龄期的增长而增长。

3.2 　聚丙烯纤维对砂浆性能影响机理

    综上所述，在普通砂浆中加入聚丙烯纤维，砂浆的各性能随着龄期的增长有不同程度的增长，透水压力的提高尤为显著。究其原因在于纤维的阻裂效应。众所周知，在水泥水化过程中，会有以下几个方面的原因引起收缩变形。①化学收缩。水泥水化后，固相体积增加，但水泥- 水体系的绝对体积则在减小。有研究表明，100g水泥与33g水拌成的水泥浆体，硬化后体积收缩约7%～9%[1 ] 。②干燥收缩。主要由于毛细管压力造成。毛细管孔隙在水泥基材料干燥的过程中逐渐失水，毛细管变形，产生很大的毛细管张力，使材料产生收缩。③温度收缩。温度收缩一般都是由水泥水化热引起，一般发生在温度上升结束、开始下降的时候。另外，还有塑性收缩、自收缩、本身的脆性等。由于水泥基材料自身的收缩，引起材料内部存在许多不同尺度的微裂纹。加入纤维后，在结构形成的过程中纤维在水泥基材料内部形成一个三维交错的网络体系。虽然纤维的加入使砂浆的流动度有所减小，但由于微纤维分散在砂浆中使砂浆的触变性增加。在大面积墙面施工时，砂浆不易与墙面剥离，提高了砂浆的施工性。由于聚丙烯纤维的直径很细，纤维间距小，因此具有明显的阻裂效应，有效抑制砂浆中裂纹的产生和发展。需要指出的是：由于聚丙烯纤维的弹性模量只有砂浆的50 %左右，根据复合材料理论，与不掺纤维的普通砂浆比，聚丙烯纤维砂浆的强度将有所降低[2 ]，而抗折强度却有所提高。原因在于砂浆内部的微裂缝对抗折强度影响远大于对抗压强度的影响。由于收缩造成砂浆内部存在微裂纹，在结构形成的过程中聚丙烯纤维阻止了这些裂缝的引发，从而减少了裂缝源的数量，并使裂缝尺度变小，降低了裂缝尖端应力集中程度，而且在受力过程中纤维的存在又抑制了裂缝的引发与扩展。从表6的结果中也可以发现，在28d前，掺有聚丙烯纤维的砂浆抗压强度及透水压力均低于对应组的空白样的试验结果；28d后由于无纤维砂浆的收缩率增大，微缺陷不断的增加，使其强度及透水压力的增加速度逐渐放慢。然而，对于掺有纤维的砂浆，由于聚丙烯纤维的阻裂效应，减少了微裂纹的产生和发展的机率，砂浆内部结构得以保持完整性，使得砂浆的各种性能伴随着水化进程逐渐提高。

4 　结　论

(1) 在普通砂浆中掺加聚丙烯纤维可以明显提高砂浆的抗渗性、减小砂浆的干燥收缩率；抗折强度有一定程度的提高；28d 前抗压强度有所下降，随着龄期的增加，抗压强度有所回升。

(2) 目前外墙的渗漏是许多工程难以解决的技术难题，其中的外墙批荡砂浆出现空鼓及开裂、抗渗性能差等原因，是外墙渗漏的主要原因。当在砂浆中加入纤维，情况则大大改观，不仅砂浆与墙体的粘结性能良好，而且墙体的整体抗渗抗漏效果也很好。在施工操作上，制作纤维砂浆时无需特殊工艺，只需比一般的砂浆多搅拌1～2min 即可，纤维和易性好， 能充分分散，且耐酸耐碱。总之，聚丙烯纤维优良的品质，可以成为解决外墙抗渗漏的优良辅助材料。

参考文献

1 　吴中伟，廉惠珍. 高性能混凝土. 北京:中国铁道出版社，1999

2 　Wu Yao ， Keru Wu. Study of mechanical properties on poypropylene fiber reinforced concrete. Proceedings of the 3rdAsia symposium on polymers in concrete ， Tong ji University Press ， Shanghai China 2000 :293～298 EFFECT OF POLYPROPYPLENE FIBER ON