MAMF纤维对泡沫混凝土的改性研究

蒋宁山，刘连新，吴成友，徐婷婷，刘亚，陈彪

（青海大学 土木工程学院，青海 西宁 810016）

MAMF纤维对泡沫混凝土的改性研究

蒋宁山，刘连新，吴成友，徐婷婷，刘亚，陈彪

（青海大学 土木工程学院，青海 西宁 810016）

泡沫混凝土具有轻质、保温、环保等特性，在建筑工程中得到了广泛应用。泡沫混凝土的使用焦点问题往往在于如何提高其强度和保温性能、降低干密度及易于施工。为了改善泡沫混凝土的性能，在泡沫混凝土中掺入MAMF纤维，当MAMF纤维掺量为水泥质量的0.03%～0.04%时，泡沫混凝土的强度、干密度等性能得到明显的改善。

泡沫混凝土；MAMF纤维；强度；干密度

施工现场物理发泡加工泡沫混凝土尽管有操作简单、技术难度低、成本低等优点，但也容易出现强度低、易开裂、易塌模等现象，为改善这一现象，除了引入稳泡剂、瞬凝剂、减水剂等常规外加剂外，依据纤维混凝土增强机理[1-4]，在泡沫混凝土中引入多功能矿物改性纤维（Multi－functional Asbestos Modify Fiber，MAMF）以改善其性能。

1 试验

1.1 原材料

（1）MAMF纤维：属于矿物纤维类型，握裹力强、乱向分布、自动补强、分散性好、施工简单、无磁防锈、防腐耐、导电性低、抗碱性优良、无毒、无味。其主要性能指标见表1。

表1 MAMF纤维的主要性能指标

（2）水泥：P·O42.5水泥。

（3）发泡剂：植物蛋白类发泡剂。

（4）稳泡剂：三乙醇胺，无色黏稠液体。

（5）减水剂：聚羧酸减水剂。

（6）瞬凝剂：硫酸钠，白色晶体。

1.2 试验方法

通过前期正交试验确定泡沫混凝土的最优配比为：水料比0.40、发泡剂、稳泡剂、减水剂和瞬凝剂掺量分别占水泥质量的0.70%、0.025%、0.15%、2.0%，依据此配比混合搅拌后，最后掺加占水泥质量0.01%～0.05%的MAMF纤维入模成型，研究其对泡沫混凝土性能的影响。泡沫混凝土的抗压强度按JG/T 266—2011《泡沫混凝土》进行测试，并采用扫描电镜分析了泡沫混凝土内部的气孔分布。

2 试验结果与分析

MAMF纤维掺量对泡沫混凝土基本性能的影响见表2。

表2 MAMF纤维掺量对泡沫混凝土性能的影响

由表2可见，当MAMF纤维掺量为0.01%～0.04%时，泡沫混凝土试件的抗压强度随纤维掺量的增加而提高，在此范围内，泡沫混凝土的7 d抗压强度从2.83 MPa提高到3.17 MPa，增长幅度为12%；当纤维掺量高于0.04%时，泡沫混凝土的抗压强度开始下降，当纤维掺量从0.04%增加到0.05%时，试件的7 d抗压强度从3.17 MPa下降至2.74 MPa，下降了13.6%。

随着MAMF纤维掺量增加，泡沫混凝土的干密度呈下降趋势。MAMF纤维掺量为0.01%～0.05%时，泡沫混凝土的干密度从481 kg/m3下降至454 kg/m3，仅仅下降了5.6%，下降趋势较缓慢。

3 微观分析

为了进一步了解泡沫混凝土掺加MAMF纤维后的增强机理，在扫描电镜下进一步观察内部结构。未掺加MAMF纤维时泡沫混凝土的内部气孔平均直径为0.75 mm，孔隙率为85%，导热系数为0.10 W/（m·K），气孔分布如图1所示。掺加0.04%MAMF纤维的泡沫混凝土内部气孔平均直径为0.60 mm，孔隙率为92%，导热系数为0.09 W/（m·K），气孔分布如图2所示。

图1 未掺MAMF纤维的泡沫混凝土内部气孔分布

图2 掺0.04%MAMF纤维的泡沫混凝土内部气孔分布

由于MAMF纤维具有表面粗糙、中空管状材料的属性，而且表面进行了特殊处理，因此纤维在水泥浆中具有极佳的分散性，加入泡沫混凝土后，与水泥相粘连成为致密的乱向分布的三维网状增强系统，与水泥基料有极强的粘结力，较大气泡间的水泥浆料流失较少，在大气孔间又嵌固了小气孔，无数的纤维单丝在泡沫混凝土内部形成的乱向撑托体系可以有效阻碍骨料的离析，保证泡沫混凝土早期均匀的泌水性，水泥的水化反应更彻底，提高了成孔率，从而强度、干密度和保温性能等指标得以改善。

4 结论

（1）泡沫混凝土中掺入MAMF纤维时应严格控制掺量，掺量小于0.03%时，泡沫混凝土性能提升不明显，掺量大于0.04%时，泡沫混凝土性能明显下降，MAFM无法在料浆中均匀分布，极易发生团聚现象，从而使得硬化以后的试件抗压强度大幅度降低，同时在浇筑时塌模严重。因此，MAMF纤维的适宜掺量为0.03%～0.04%。

（2）当MAMF纤维掺量为水泥质量的0.03%～0.04%时，由于对水泥基料有极强的粘结力，改善了泡沫混凝土的泌水性，强度得以提高，开裂现象得以改善，同时由于内部气孔结构得到改善，泡沫混凝土干密度有所下降、保温性能得到提升。

[1]孙家瑛，陈建祥，吴初航.硅灰对水泥基PP纤维复合材料路用性能的影响[J].建筑材料学报，2000（1）：80-83.

[2] 曹芳，马保国，李有国.混凝土的渗透性能及测试方法的对比分析[J].混凝土，2002（10）：12-13.

[3] 张礼和，谈慕华，马一平.PP纤维水泥界面粘结与抗干缩性能研究[J].建筑材料学报，2001（1）：17-21.

[4] 戴建国，黄承逵，赵国藩.混凝土中非结构裂缝分析的及合成纤维控制[J].建筑结构，2000，30（9）：56-60.

Research on modification of foam concrete added MAMF fiber

JIANG Ningshan，LIU Lianxin，WU Chengyou，XU Tingting，LIU Ya，CHEN Biao
（School of Civil Engineering of Qinghai University，Xining 810016，China）

Due to many good characteristics，such as lightweight，insulation and environmental protection，foam concrete is widely used in construction engineering.However，the application of foam concrete is usually pay attention to how to raise strength and thermal insulation performance，decrease dry density and make it easy construction.In order to improve the characteristics of foam concrete，Multi－Functional Asbestos Modify fiber（MAMF） has been added in foam concrete.The results from adjusting dosage of MAMF show that the strength and dry density can be obviously improved when the dosage of MAMF is 0.03%～0.04% by weight of cement.

foam concrete，MAMF fiber，strength，dry density

TU528.2

A

1001-702X（2016）08-0020-02

国家自然科学基金项目（U1407104）；青海省科技厅基金资助项目（2015-ZJ-722、2015-ZJ-937Q）

2015-12-04

蒋宁山，男，1978年生，青海互助人，副教授。