新型聚丙烯纖維對抗裂砂漿性能的影響

潘永洪，伍賢翠，孔海香

（重慶建工第二建設有限公司，重慶400030）

0 引言

聚丙烯纖維，又稱工程纖維、抗裂纖維、防裂纖維等，是一種以聚丙烯為主要原料，以獨特生產工藝制造而成的高強度束狀單絲纖維。加入混凝土或者砂漿中可有效地控制混凝土（砂漿）固塑性收縮、干縮、溫度變化等因素引起的微裂縫。該試驗所使用的聚丙烯纖維是由重慶某廠生產的一種經過表面處理的新型聚丙烯單絲纖維，該纖維不與骨料、外加劑、摻合料、水泥等發生化學反應，性質穩定[1]。

該實驗研究的目的是通過分析在不同新型聚丙烯纖維摻量的情況下，砂漿各種性質變化情況，得出聚丙烯纖維使砂漿具有最佳工作性能、抗裂性能等的摻量。

1 原材料

1.1 水泥（見表1）

表1 水泥化學成分及含量

1.2 新型聚丙烯纖維（見表2）

表2 新型聚丙烯纖維（NPF）性質

1.3 其他材料

實驗使用的其他材料還有：粉煤灰（FA）、聚苯顆粒（PP）、木質纖維（WF）、乳膠粉（VAE）、纖維素醚（HPMC）、拌合用水等。

2 實驗配比及實驗方法

2.1 實驗配比

實驗考查新型聚丙烯纖維（NPF）的摻量對保溫砂漿性能的影響，采用單因素分析方法進行試驗分析，得出最佳摻量。具體配比見表3。

表3 試驗配合比（1m3保溫漿料用量）

2.2 實驗方法

砂漿稠度、分層度、濕密度、收縮試驗按《建筑砂漿基本性能試驗方法》JGJ70-2009進行測試，砂漿力學性能（抗壓強度和抗折強度）按《水泥膠砂強度檢驗方法》GB/T17671-1999進行測試，由于砂漿體系試驗數據的離散性較大，為了減小試驗誤差，每組試件成型6組；導熱系數按照《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定》GB/T10294進行測試。

砂漿開裂指數試驗按照圖1所示的方法進行測試[2]。

圖1 砂漿開裂指數試驗裝置

砂漿裝入試模后（各配比成型2塊試模），在試模的長邊處設置風扇，風速約為2～3m/s，風吹4h后停止，再光照24h，然后采用40倍帶光源讀數顯微鏡測量裂縫寬度及相應的長度，評定砂漿的抗裂性。

3 實驗結果及分析

3.1 新型聚丙烯纖維對砂漿物理性能的影響

實驗中采取固定水灰比來達到同樣的工作度，以此來分析新型聚丙烯纖維摻量對砂漿各種物理性能的影響，具體性能見表4。

表4 新型聚丙烯纖維摻量對保溫砂漿物理性能的影響

從表4中可以看出，當水灰比相同（接近）時，隨著新型聚丙烯纖維摻量的增加，砂漿的稠度下降很大，濕密度相差不大，但是分層度下降較大，因為新型聚丙烯纖維屬于高分子聚合物，水分子更易于吸附于表面，因此砂漿的稠度和分層度出現下降，說明在一定的用水量情況下，提高聚丙烯纖維的摻量，可以提高砂漿的穩定性能，更有利于砂漿的運輸和停放時的穩定性。

3.2 新型聚丙烯纖維對砂漿力學性能的影響

砂漿的抗壓強度和抗折強度變化見圖2、圖3。

圖2 新型聚丙烯纖維對砂漿抗壓強度的影響

圖3 新型聚丙烯纖維對砂漿抗折強度的影響

從圖2中可以看出，隨著齡期的增長，砂漿的抗壓強度隨之增大，但是強度增加具有放緩的趨勢。其中，在56d齡期時，摻有0.8%的新型聚丙烯纖維的砂漿的抗壓強度最高，在后期的強度增長率也最大；空白組即沒有摻新型聚丙烯纖維的組別當中的抗壓強度最低，相比NPF8組中的砂漿強度大概降低約16%，因此新型聚丙烯纖維在提高砂漿的抗壓強度方面具有重要的作用。

從圖3中可以看出，隨著齡期的增長，砂漿的抗折強度逐漸增強，但是后期抗折強度的增長速率有所放緩。在早期，沒有摻新型聚丙烯纖維的砂漿試件的抗折強度一直處于較低水平，因此，新型聚丙烯纖維的加入對砂漿的抗折強度具有一定的提高作用；在后期的抗折強度中，摻有水泥質量的0.8%的新型聚丙烯纖維的砂漿具有最高的抗折強度；在56d齡期時，抗折強度已經高于空白組20%左右。這說明此新型聚丙烯纖維對砂漿的后期抗折強度具有積極的作用。

3.3 砂漿開裂指數實驗

砂漿開裂指數試驗是利用自制模具，成型后的試件和實驗裝置見圖4、圖5。

圖4 砂漿開裂指數實驗試件

圖5 砂漿開裂指數實驗裝置（上帶光源）

新型聚丙烯纖維砂漿抗裂實驗的裂縫分布情況和開裂指數的對比見表5。

表5 新型聚丙烯纖維砂漿試驗的裂縫寬度分布情況和開裂指數

從表5中可以看出，在沒有加入新型聚丙烯纖維的砂漿中，裂縫比較寬且長，而加入水泥質量比為0.6%的聚丙烯纖維之后，裂縫的分布發生明顯變化，裂縫寬度則主要集中在0.5～2mm之間，隨著摻量的增加，這種趨勢更加明顯。但是當摻量達到1.0%時，砂漿開始出現細小的裂縫。可見新型聚丙烯纖維在低含量內可以有效的控制砂漿塑性裂縫的產生，降低裂縫的寬度。

3.4 新型聚丙烯纖維對砂漿導熱系數的影響

保溫砂漿的導熱系數的測試按照 《絕熱材料穩態熱阻及有關特性的測定—防護熱板法》GB 10294-88進行測定，結果依照該標準計算獲得。

實驗研究了新型聚丙烯纖維的摻量對保溫砂漿的導熱系數的影響，具體結果見圖6。

圖6 新型聚丙烯纖維的摻量對砂漿導熱系數的影響

隨著聚丙烯纖維的加入，保溫砂漿的導熱系數都要比沒有加入聚丙烯纖維的砂漿要低。并且隨著纖維摻量的提高，砂漿的導熱系數逐漸降低。由此可以看出，新型聚丙烯纖維對降低砂漿的導熱系數起到了良好的作用。

4 結論

（1）新型聚丙烯纖維的加入有利于砂漿性能的穩定；纖維摻量的提高，降低了砂漿的孔隙率，可以提高砂漿的耐久性。

（2）隨著新型聚丙烯纖維摻量的提高，砂漿的抗壓強度和抗折強度均出現先增大后減小的趨勢；要使得砂漿具有最佳的力學性能、柔韌性，新型聚丙烯纖維的摻量應該在0.8%左右。

（3）新型聚丙烯纖維的加入可以大幅度提高砂漿的抗裂性能。

（4）新型聚丙烯纖維的加入可以降低砂漿的導熱系數，綜合砂漿的其他性能，新型聚丙烯纖維的最佳摻量為水泥質量的0.8%。

[1]新型聚丙烯纖維概述[R].重慶：重慶市沙坪壩區敬業汽車復合材料廠，2010.

[2]李亞梅,彭家惠，徐春桃.聚丙烯纖維對外墻保溫系統抗裂砂漿性能的影響[J].新型建筑材料，2008(3):81-84.