聚丙烯纤维在砂浆中的应用研究

王志勇 李 阳

（重庆交建土木工程质量检测有限公司，重庆 北部新区 401122）

1 引言

近年来，在砂浆或混凝土当中加入纤维材料的施工工艺已在国内外大量应用。特别是聚丙烯纤维混凝土的应用更为广泛，而其正是因为聚丙烯纤维有着抗拉强度高、耐化学腐蚀能力强的特点，再加上其价格低廉、工艺简单深受工程技术人员的青睐。由于掺入纤维改善了砂浆的品质，是砂浆的综合使用性能得以提高。但究竟我们掺入的纤维是如何提高了砂浆的品质的呢？掺入多少纤维是最好的呢？

带着这些问题，我们通过实验的方法，在砂浆中加入聚丙烯纤维及随着掺量的变化，对砂浆断裂能、强度的影响进行研究。

2 试验方法

设计配合比并计算材料用量，进行试拌一次，然后进行正式搅拌，搅拌时间设置为3min。完成后，将搅拌均匀的砂浆装入三点弯曲试验模具(40 mm x 40 mm x 160 mm) 中成型。砂浆成型后24 h拆模，并于水中养护28d后取出，取金刚锯对试件进行切割，形成初始裂缝。

2.1 聚丙烯纤维对砂浆断裂能、强度的影响验证试验

2.1.1 试验Ⅰ

1.研究砂浆断裂能及强度与聚丙烯纤维的关系。试验制作两组砂浆试件：分别为28 d标准养护砂浆、全干燥砂浆、干燥后在相对湿度75%环境重新润湿的砂浆、干燥后水浸泡的砂浆。对每组砂浆试件分别进行抗压强度、抗折强度和断裂能试验(三点弯曲法)。

2.试验方法：

试验对聚丙烯纤维进行不等量掺入试件，以相同试件尺寸的试件进行数据对比分析实验。在试件制作时进行预制裂缝，试件装模断裂能切口采用相同尺寸木条制作。将标准养护28 d的砂浆试件取出后分别进行试验，并分析数据。

2.1.1 试验Ⅱ

2.研究聚丙烯纤维不同掺量情况下对水泥砂浆断裂能及强度的影响。砂浆试件分为四组：

表2-1

如表2-1所示，实验对比分析以相同尺寸参数进行。并在试件成型时采用预制缝方式，试件装模断裂能切口采用相同尺寸木条制作。将标准养护28 d的砂浆试件取出后分别采用三点弯曲试验法、抗折强度测定法和抗压强度测定法对其进行断裂能和强度试验，并进行数据分析。

3 试验结果及数据分析

3.1 聚丙烯纤维砂浆的实验数据

本试验对聚丙烯纤维砂浆进行28天的抗折强度和抗压强度进行试验，结果如下表：

表3-1 聚丙烯纤维砂浆的实验数据

3.2 聚丙烯纤维水泥砂浆的抗压强度、抗折强度与荷载-挠度曲线的分析

通过实验数据可得抗折强度、抗压强度随聚丙烯纤维的掺量变化的变化图：

图：3-1

图3-2荷载—绕度曲线

图3-2（a）

图3-2（b）

梁挠度较小时,两条曲线的上升段基本呈线性,聚丙烯纤维与砂浆基体作为一个整体共同承担荷载,梁的变形处于弹性阶段,聚丙烯纤维对梁的变形影响较弱；聚丙烯砂浆的荷载- 挠度曲线的饱满程度比素砂浆有所提高，断裂能增大，引伸计的位移明显比素砂浆的大。其原因是聚丙烯纤维在砂浆断裂过程中，发生断裂损耗能量，阻止裂缝延伸，使其绕度增大，断裂能提高。

3 主要结论

通过对四组不同聚丙烯纤维掺量水泥砂浆试件的抗压、抗折强度试验与三点弯曲试验的研究。经分析得出主要结论如下：

1.纤维砂浆试件抗压/折强度会随着聚丙烯纤维的掺入，略有降低。随着聚丙烯纤维掺量地增加，水泥砂浆的抗压/折强度有增加的趋势，当聚丙烯纤维掺量达到0.9kg/m³时，抗压/折强度不再增加。

2.当不考虑其它因素时，单纯考虑断裂能，我们通过分析可以发现，对于纤维砂浆断裂能聚丙烯纤维掺入影响并不明显。

3.荷载-绕度曲线能反映试件在断裂过程中裂纹扩展的变化情况。实验表明加入聚丙烯纤维的砂浆与素砂浆的断裂情况有很大的不同，表明其抗裂性明显优于普通混凝土，即掺加纤维可提高砂浆韧性。

结果表明聚丙烯纤维掺入水泥砂浆中,对试件的抗压、抗折强度提高并不明显，甚至有所降低；但通过荷载-绕度曲线分析，发现聚丙烯纤维砂浆对砂浆韧性有显著提高。该结论对工程结构中聚丙烯纤维砂浆的应用具有一定的指导意义，通过实验也证实了作者的猜想。

[1]吴顺荣 庄弘毅，材料试验[M]，北京：中国建筑工业出版社，1882.7

[2]沈新普 鲍文博 沈国晓，混凝土断裂与损伤，北京：冶金工业出版 2004.12

[3]王瑞燕，建筑材料[M]，重庆：重庆大学出版社，2009.1

[4]Aposto1opou1os CA, Papadakis VG (2008) Consequences of stee1 corrosion on the ducti1ity properties of reinforce-ment bar.Constr Bui1d Mater 22:2316–2324