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改性異形聚丙烯（PP）增強水泥混凝土抗裂性研究
摘要：現代建筑業(yè)發(fā)展過(guò)程中，涌現出一系列的新型建筑材料。其中在傳統混凝土中摻加纖維，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(cháng)度、含量，研究j各項因素對水泥混凝土防裂性能的影響。結果表明，適當控制纖維長(cháng)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;改性異形聚丙烯(PP)纖維;復合材料，裂縫控制率
1、前言
建筑業(yè)的發(fā)展不斷對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運而生。作為傳統建筑材料之一的水泥混凝土在受到廣泛應用的同時(shí)，又因為它脆性大、抗拉伸性差、抗裂性差影響了它在工程方面的進(jìn)一步應用。纖維增強水泥混凝土由于可以有效地改善傳統水泥混凝土的缺陷，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用，始于七十年代。工業(yè)發(fā)達國家如美國、加拿大、日本、德國將其工業(yè)規模地應用于大型新建工程和修補工程中 ]。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混凝土的增強纖維有很大的實(shí)際意義。但普通聚丙烯纖維的親水性不好，它與水泥的粘結性較弱，所以主要應選用經(jīng)過(guò)改性的聚丙烯纖維作為水泥增強復合材料。目前，國內外纖維增強混凝土的機理還沒(méi)有定論，對聚丙烯纖維增強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，發(fā)現添加纖維后的水泥混凝土在抗沖擊性、耐蓉性、抗凍性、抗滲性、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材料的抗裂性能的影響因素及形成機理進(jìn)行一些探討。
2、原材料和實(shí)驗方法
2.1 原材料水泥 普通硅酸鹽425號水泥。安徽蕪湖第三水泥廠(chǎng)生產(chǎn)符合GB一175—92砂 中砂、細度模數為2、6改性異形聚丙烯(PP) 中國紡織大學(xué)和張家港第二合纖廠(chǎng)生產(chǎn)聚乙烯醇纖維(PvA)：金山石化維綸廠(chǎng)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，規格為320×220×12的長(cháng)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)后測定縫隙長(cháng)度和寬度(長(cháng)度：大>3 mm，中z～3 mm，小1～2mm，細<1 mm)，指數分別定義為3，2，1.O.5，每一指數乘以相應裂紋條數，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(cháng)。
3、實(shí)驗結果與討論
開(kāi)裂對于纖維水泥混凝土的使用有很大的負面影響，所以抗裂性是水泥混凝土的一個(gè)重要指標。而對纖維基水泥復合材料而言，影響其開(kāi)裂性能的因素很多。主要與加入纖維的長(cháng)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)驗結果進(jìn)行討論。
3.1 纖維長(cháng)度對復合材料的抗裂性的影響同樣條件下纖維長(cháng)度對抗裂性的影響有一個(gè)峰值。這是由于相同條件下隨著(zhù)纖維長(cháng)度的上升，一方面有利于控制裂縫生長(cháng)和擴展，與此同時(shí)，當纖維長(cháng)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 )導致裂縫有上升的趨勢。綜合上述兩點(diǎn)及實(shí)驗結果，認為1 5～25 ITlm是比較理想的。應根據不同的操作條件對纖維的長(cháng)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水泥混凝土應用過(guò)程中的一個(gè)重要的參數 添加量越大則價(jià)格必定越高，而價(jià)格過(guò)高又勢必限制其使甩范圍，影響其應用前景。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)驗過(guò)程發(fā)現，雖尼龍的分散性略好，而聚乙烯醇的界面粘結能力鞍強，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(guān)察到。
4、結論
綜合上述實(shí)驗結果.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(cháng)度、添加量等因素的不同而改變。
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