玻璃纖維水泥砂漿的力學性能研究

萬春和，段秀秀

（1.諸城市墻夼水庫管理局，山東諸城 262200；2.昌邑市水利局，山東昌邑 261300）

玻璃纖維水泥砂漿的力學性能研究

萬春和1，段秀秀2

（1.諸城市墻夼水庫管理局，山東諸城 262200；2.昌邑市水利局，山東昌邑 261300）

通過力學試驗，研究不同玻璃纖維摻量和質量比相同的玻璃纖維水泥砂漿試件的抗壓強度、彈性模量、泊松比等力學性能，結果表明玻璃纖維摻入量影響水泥砂漿的力學性能，且玻璃纖維的最優摻入量為2‰，可為玻璃纖維水泥砂漿的推廣使用提供參考。

玻璃纖維；水泥砂漿；力學性能；質量比

水泥砂漿作為一種重要的建筑材料，在工程中的應用非常廣泛,改性砂漿的應用降低了水泥用量且保證了砂漿的施工效果，是工程材料研究的一個合理方向。目前，對于玻璃纖維水泥砂漿的研究還不完善，仍不能滿足現在日益需求的工程材料現狀。本文通過力學試驗，研究不同玻璃纖維摻量和質量比相同的水泥砂漿試件的抗壓強度、彈性模量、泊松比等力學性能，并提出了影響玻璃纖維水泥砂漿力學性能的因素，為玻璃纖維水泥砂漿的推廣使用提供可供參考的實驗結果。

1 試驗方案

本次實驗主要制作圓柱體試件，用于測定玻璃纖維水泥砂漿的抗壓強度、彈性模量和泊松比，各材料用量及質量比是按照行業標準《砌筑砂漿配合比設計規程》（JGJ/T98-2010）計算且嚴格按照其技術條件要求執行。

1.1 玻璃纖維水泥砂漿試件的制備

玻璃纖維水泥砂漿試件的制作，按照《建筑砂漿基本性質試驗方法》（JGJ/T98-2010）的規定成型試件，用于水泥砂漿試件的力學性能實驗，為得到預期結果，本實驗制備質量比均為1∶4.70∶0.81的A-1、A-2、A-3和A-4四組玻璃纖維水泥砂漿試件，玻璃纖維的摻入量分別為玻璃纖維水泥砂漿試件質量的0‰、2‰、4‰和6‰。其制作過程為：

1）主要儀器設備。拌鏟、量筒、電子稱、拌板、試模、搗棒、刮刀等。

2）一般規定。實驗室拌制砂漿進行實驗所用材料與現場材料一致，拌和時實驗室的溫度應保持在20℃±5℃；拌制前應將拌鏟、量筒和拌板等工具表面用水潤濕，注意拌板上不得有積水。

3）拌合方法。按配合比稱取各材料用量，將稱好的砂子倒在拌板上，然后加入水泥，用拌鏟拌和至混合物顏色均勻為止。

4）試件制作。將無底試模放在預先鋪有吸水性較好的新聞紙（或其他未粘過膠凝材料的吸水性好的紙）的普通磚上（磚的吸水率不小于10%，含水率大于2%），試模內壁涂刷脫模劑；向試模內一次注滿砂漿，用搗棒均勻由外向里按螺旋方向插搗25次，然后在四周用刮刀沿試模壁插搗數次，砂漿應高出試模頂6～8 mm。當砂漿表面開始出現麻斑狀態時（約15～30 min），將高出?？诘纳皾{沿試模頂面削去抹平。

5）試件養護。試件制作后應在20℃±5℃溫度環境下停置24 h±2 h，當氣溫較低時，可適當延長時間，但不超過48 h。然后將試件編號、拆模，并在標準養護條件下，繼續養護至28 d±3 d，然后進行試壓。

1.2 試件參數

本次實驗制作的試件參數如表1所示。1.3實驗方法

表1 玻璃纖維水泥砂漿試件參數

實驗主要采用山東農業大學水利土木工程學院引進長春科新實驗儀器有限公司研制的SAW-2000微機控制電液伺服巖石三軸實驗機對玻璃纖維水泥砂漿試件做單軸壓縮實驗，實驗機剛度達2×1010N/m、響應頻率快，可以完全滿足水泥砂漿單軸、常規三軸的實驗要求，可以繪制應力——應變全過程曲線等。實驗原理是：控制實驗機的上升位移，給試件加載，至試件屈服破壞并采集實驗數據，分析實驗采集數據，從而得到試件從加載到屈服破壞的規律及實驗試件的力學性能。其實驗步驟如下：

1）測量試件尺寸并檢查實驗設備，開總電源前，確保實驗機連接線路無誤。

2）開啟伺服系統和電腦，打開控制程序并設置參數。

3）在引伸計上安裝試件，將引伸計安裝在實驗機標定壓板上，開始實驗。首先采用位移控制，當位移計上端面與實驗機的球頭墊塊幾近接觸時，再對試件進行軸向預加荷載轉換為實驗力控制，最后轉到變形控制，采集數據。

2 試驗結果與分析

通過力學試驗，繪得玻璃纖維水泥砂漿圓柱體試件的應力——應變曲線并獲得其力學參數，圖1和表2分別為玻璃纖維水泥砂漿試件的應力——應變曲線和力學參數。

圖1 玻璃纖維水泥砂漿試件的應力—應變曲線

由玻璃纖維水泥砂漿試件的應力——應變曲線可知：玻璃纖維在水泥砂漿中的摻入量不同，玻璃纖維水泥砂漿的應力——應變曲線各不相同，與未摻玻璃纖維的水泥砂漿相比，玻璃纖維摻入量為2‰、4‰和6‰的玻璃纖維水泥砂漿應變均減小，應力抗壓強度變化不等，彈性階段的曲線斜率即彈性模量均增大，其中玻璃纖維摻入量為2‰和4‰時最為顯著。因此，玻璃纖維可改變水泥砂漿的抗壓強度、彈性模量和泊松比等力學性能且與玻璃纖維的摻入量密切相關。

表2 玻璃纖維水泥砂漿試件的力學參數

3 結語

通過對實驗結果分析，可得到以下結論：

1）玻璃纖維在水泥砂漿中的摻入量不同，玻璃纖維水泥砂漿的力學性能也不相同，與未摻玻璃纖維的水泥砂漿相比，玻璃纖維摻入量為2‰的玻璃纖維水泥砂漿抗壓強度增加8.1%，玻璃纖維摻入量為4‰和6‰的玻璃纖維水泥砂漿抗壓強度分別減少3.1%和6.9%；即玻璃纖維摻入量為2‰時，可提高水泥砂漿的抗壓強度；玻璃纖維摻入量為4‰和6‰時，水泥砂漿的抗壓強度會明顯降低；這是因為玻璃纖維過多會導致水泥砂漿中孔隙率過大而使性能降低。

2）與未摻玻璃纖維的水泥砂漿相比，玻璃纖維摻入量為2‰、4‰和6‰的玻璃纖維水泥砂漿彈性模量分別增加28.6%、18.4%和5.9%，而玻璃纖維摻入量為2‰、4‰和6‰的玻璃纖維水泥砂漿泊松比分別減少5.6%、2.8%和16.7%。這是因為在相同應力情況下，玻璃纖維含量高的水泥砂漿產生的應變大且橫向應變與縱向應變之比更小，水泥砂漿的變形能力減弱。

（責任編輯 崔春梅）

TU578.1

B

1009-6159（2014）-09-0029-02

2014-03-28

萬春和（1962—），男，高級工程師