掺聚乙烯醇纤维的抗裂改性水泥的性能与应用研究

纤维 的横 截 面呈异 形状 。非 常 有 利 于与 水 泥基 材 的粘 结 。纤维 与水 泥基 材界 面 粘 结 主要 借 助 与范
德华力 ， 因分 子链 上 有 一 个 （ Ｃ ０ 基 团 （ 一 一 Ｈ） 羟 基） 可与 水泥 水化 产物 的 （ Ｏ 基 团形成 氢键 结 一 Ｈ） 合 ， 而进 一步增 进二 者 的粘合 。 从 １ ２ Ｐ Ａ 纤维抗 裂改 性水 泥 的制 备 ． Ｖ
（） ５ 抗塑性 开裂性 能
砂 浆抗 裂性 试 验按 照 《 泥 砂 浆 抗 裂 性 能 试 水 验方法 》 Ｊ／ ５ （Ｃ Ｔ９ １—２０ ） ０５ 中规 定 的 试验 方 法 进 行 ， 验结果 列 于表 ３中 。 试
表 ３ 水 泥 砂 浆抗 裂 性 试 验 结 果
由 ３． ０配制 的 Ｍ１ 泥砂浆 ， ２５Ｐ・ ０水 裂缝 最
水泥是制备水泥砂浆 、 混凝土及各种７ 泥制 ｋ 品 的重要 原材 料 ， 土 木 工 程 不 可 缺 少 的 要 建 是 童
筑材 料 之 一 。水 泥 虽 然 有 良好 的 强 度 和 可 施 工
１ 抗 裂改 性 水 泥 的研 制
１ １ 聚 乙烯 醇 纤维 的特性 分析 ．
性 ， 是水 泥砂 浆 、 但 混凝 土及 其制 品存 抗裂 性 差 的
２ １ 年第 ３ ０ １ １卷 第 ３期
胡 康 宁 等 ． 聚 乙烯 醇 纤 维 的抗 裂 改 性 水 泥 的性 能 与 应 用 研 究 掺
Ｖ［］ ． ０
１ １
表 １ 不 同 有 机 纤 维 的 物 理 力 学性 能
本 文 主要研 究 了抗 裂 改性水 泥砂 浆性 能 。
大梁、 、 板、 柱 楼 江河 堤坝 、 口码 头 、 井 隧 道 、 港 矿 涵
由 ３ ．Ｐ ・０配 制 的 Ｍ１ 泥 砂 浆 ， 燥 收 ２５ ０水 干 缩 率 ２ ０ １０％ ，６ｄ为 ０ １７％ ； ８ｄ为 ．０ ５ ．１ 用掺 聚 乙 烯 醇 纤 维 的 ３ ．Ｐ ｆ ２５ Ｏ 配制 的 Ｍ１ 泥砂 浆干燥 收 ０水
８ 试验结 果可 以看 出 ：Ｖ Ｐ Ａ纤维 可 以 明显增 强水 泥砂 浆 的抗压 强度和抗折强 度 ，８ｄ抗 ２
（） ４ 当高强 高模 纤 维 在 水 泥 或 胶 凝 材 料 中达 到均匀 分 散程 度后 ， 进行 自动 计量 包装 即可 。
［ 摘 要］ 抗裂性差是水 泥基材料存 在的主要 问题 之一 ， 重影响水 泥基材 料物理力 学性能 和耐久性 。 严
本文对掺聚 乙烯醇纤维的抗裂改性水泥 的性能与应用进行 了研究 。结果表 明， 与普通水泥砂浆 相比 ， 聚乙烯 掺 醇纤维 的抗裂砂浆的强度 、 变形性 能、 抗裂性和耐久性均具有明显改善。聚乙烯醇纤维增强抗 裂砂浆技术在 工 程 中得到 了实际的应用。 ［ 关键 词］ 聚乙烯醇纤维 水 泥砂浆 强度 塑性开裂 耐久性 工程应 用
水泥 砂浆 抗冻 性试验 结果列 于表 ４中 。
Ｐ ｆ 制 的 Ｍ１ 泥 砂 浆 裂 缝 最 大 宽 度 为 ０ ７ Ｏ配 ０水 ．５ ｍ 抗裂 性提高 了 ９ ． ｍ， ３６％ 。 Ｐ Ａ纤 维掺人 混 凝 土 中 ， 加 了混 凝 土 的稠 Ｖ 增 度 ， 制 了胶 凝 材 料 中较 重 颗 粒 的下 沉运 动。 抑 Ｐ Ａ纤维 可以在 塑性 混 凝 土 中形 成 网 状 结构 ， Ｖ 当 集料 颗粒下 沉 时 ， 维 形 成 的 网状 结 构 可 以对 其 纤 起到 牵扯的作用 。Ｐ Ａ纤 维是 一种 具有柔 性 的合 Ｖ 成纤维 ，Ｖ Ｐ Ａ纤 维 的掺 人不 仅 提 高 了 Ｐ Ａ纤维 混 Ｖ 凝 土 中基 体 的粘性 与稠 度 ， 阻碍 集料 的下 沉 ， 而且
抗 裂改 性水 泥组 成主要 为 通 用硅 酸 盐 水 泥 中
（） ２ 抗裂 改 性水 泥砂 浆 力学 性 能
按 照砂 浆 配 合 比成 型水 泥 砂 浆 试 件 ， 护 到 养
规定龄期 ， 其力学性能试验按照《 建筑砂浆基本性 能试 验 方法 》（Ｇ ０—９ ） ＪＪ ７ ０ 中规定 的方 法进 行 ， 试
按照砂浆配合 比成型水泥砂浆试件 ， 养护 到
规 定 龄期 ， 泥 砂浆 干燥 收缩 试验 按照 《 筑砂 浆 水 建 基 本 性 能试 验方 法 》 Ｊ Ｊ７ （Ｇ ０—９ 中规 定 的方 法 ０）
进行 。
（） １ 修建 高 标 准机 场 跑 道 、 等 级 公 路 、 机 高 停 坪 、 跨度桥梁、 大 曲形 屋 顶屋 面 、 层 建 筑 的转 换 高
２ ２ 抗 裂 改性 水 泥砂 浆性 能 与应用 ．
２ ２ １ 抗 裂 改 性 水 泥 砂 浆 性 能 ． ．
（） １ 砂浆 原 材料 与 配合 比
水泥 ： 一种 为 ３ ． Ｐ ・ ２ ５ ０普 通 水 泥 ， 一 种 是 另 掺 Ｐ Ａ纤 维 的 ３ ． Ｐ ｆ 裂水 泥 ， 泥为 同一 水 Ｖ ２５Ｏ 抗 水 泥生 产 企业 生 产 ；
砂： 中砂 （ ２ ３ 过 ．６ｍｍ筛 ） ；
拌 合水 ： 自来 水 。
本 文 对 比试 验 采 用 两 种水 泥 配 制 Ｍ１ ０水 泥
（） ２ 高强 高模 聚 乙烯 醇纤 维 有 良好 的亲 水性 ，
砂浆 ， 配 合 比参 数 为 水 泥 ：砂 ：水 ＝ｌ ． ： 其 ：３ ５
０． ５。 ５
缩 率 ２ ０ ０ １％ ，６ｄ为 ０ ０ ３％ ， ８ｄ为 ． ５ ５ ．７ 比对 比组
分别 减 少 了 ４ ９％ 和 ３ ． ７ ６％ ， 泥 砂 浆 的 干燥 收 水 缩 发 展趋 势 见 图 １ 。
洞、 储水 池 、 游泳 池 等大体 积 混凝 土浇 筑 。
（） ２ 可用 于生 产各 种水 泥 制 品 ， 各 种 屋 顶 、 如 彩 瓦 、 饰 墙 板 、 质 隔墙 板 、 板 、 砖 、 内 吊 装 轻 地 地 室
产生 砂浆 的开 裂 、 泥 制 品 的 开 裂 和 混凝 土 结构 水 的开 裂 问题 近 年 来 日趋 严 重 和增 多 ， 重 影 响到 严 砂浆、 混凝 土 的耐久性 ， 为 困扰 着广 大工 程技 术 成
赫
Ｐ Ａ纤 维具 有 以下特 性 ： Ｖ
人 员 的难 题 。大 量 的建筑 、 梁 、 桥 隧道 、 速 公 路 高 等， 在使 用 １ ２ 就 出现严 重 的 破坏 。裂 缝 的 Ｏ～ Ｏ年
和耐久 性 、 能减排 、 可持 续 发展 的道 路具 有重 节 走
ＭＰ ； ａ弹性模 量 ３ ． Ｐ ； ７６Ｇ ａ断裂 伸 长率 ６ 一８％ 。 ％ 高强 高模 聚 乙烯醇纤 维 的机 械性 能远 高 于丙 纶纤 维 的机 械性 能近 １ 。高 强 高模 聚 乙烯 醇 纤 维 ０倍
对混凝 土／ 浆 的 强度 有 明显 增 强 作 用 。高 强 高 砂 模 聚 乙烯醇 纤 维 的变形 性 能 、 抗裂 性 能 、 久性 均 耐 高于其 它有机 纤维 。
大宽 度 为 ２ ５ ｍｍ， 用 掺 聚 乙 烯 醇纤 维 的 ３ ． ． ； ２５
由于 它 良好 的亲水 性 ， 与胶凝材 料 的粘 结力 强 ， 当 集料 的下沉 引 起 浆 体 的 流动 时 ， 穿其 中 的无 数 贯 Ｐ Ａ纤 维 与浆体 的互 相 牵扯 ， 制 了浆 体 的 流 动 Ｖ 抑 性， 限制 了置 于其 中 的集 料 的运 动 。 （ ）抗 冻性 能 ６ 按 照砂浆 配 合 比成 型水 泥 砂 浆 试 件 ， 护 到 养 规定 龄期 ， 泥砂浆 抗冻性 试验按 照《 筑 砂 将基 水 建 本性 能试 验方 法 》 ＪＪ７ （Ｇ ０—９ ） ０ 中规 定 的方 法 进 行 。采用 慢冻 法 对 砂 浆 试 块进 行 冻 融 循 环 试 验 ，
类别 强度 强 度 强度 强 度 强度 强度
丽
面
面
（ ） 配 比称量 各原 料 ； １按 （ ） 高 强高 模 纤 维 投入 带 有 高 速 飞 刀 的混 ２将 和机 中 ， 加入 纤 维分散 剂搅 拌 均匀 ； 并
（ ） 水 泥或 胶 凝 材 料投 入 带 有 高速 飞刀 的 ３将 混和 机搅 拌均 匀 ；
１ ０
《 纶通 讯 》 维
２ １ 年 ９月 ０１
掺 聚 乙烯 醇 纤 维 的 抗 裂 改 性 水 泥 的 性 能 与 应 用 研 究
胡 康 宁 秦 鸿根。 朱晓斌 郭 伟
（ ．兰州宏颖新材料有限公 司， １ 兰州 ７０９ ；． ３０４ ２ 东南大学江苏省土木 工程材料重点实验室， 南京 ２ １８ ） １１９
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嘲 ｌ 砂 浆 ： 收 缩 发 膨 趋 势 ｆ 燥
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从 图 １ 以 看 出 ， 裂 水 泥 砂浆 的各 龄 期 的 可 抗 干燥 收缩率 均 低 于普 通 水 泥 砂 浆 ， 现 出较 好 的 表 抗 干燥收缩性 能 。
（ ） 同 有 机 纤 维 的 物 理 力 学 性 能 见 表 １ １不 。
高强高模 聚 乙烯 醇纤维 的抗拉 强 度 １３０—１５ ０ ０ ０
存在 ， 导致 防水失效 ， 使得混凝土 的性能变差 ， 基 体劣 化直 至 破 坏 。据 有 关 资 料统 计 ， 年 全世 界 每
因混凝 土开 裂而造 成 的损失 高 达 数 千亿美 元 。我 国的情 况也 是 如 此 ， 多新 建 工 程 都 出 现 了严 重 许 的开裂 现象 ， 其是 建 筑 物 墙 体 和楼 面 的开 裂 问 尤 题， 已被 列 为建 筑 十 大 质 量 通 病 之 首 。每 年 都 给 国家造成 巨大 的经 济 损 失 ， 因此 进 行 抗 裂 改 性水 泥 的性能 与应用研 究对 提 高工 程 结构 的使用 性 能
缺陷 ， 易产 生 干缩 裂 纹 和 温 度 裂 纹 。这 些 裂 纹 随
聚 乙烯 醇 （ ｏｙｉｙ ａ ｏ ｏ） 简 称 Ｐ Ａ， 构 ｐｌ ｎｌ ｌ ｈ１ ， ｖ ｃ Ｖ 结 式为 ：
时 间 的推移是 不 断变 化 与发 展 的 ， 微 的裂 纹不 细
断扩 展 ， 最终 发 展 为 较 大 的裂 缝 。基 于 上 述 原 因
压强 度 提 高 率 为 ８ １％ ；８ｄ抗折 强度 提 高率 为 ． ２ ３７％ ， 与 Ｐ Ａ纤 维 弹性模 量较 高有 关 。 ． 这 Ｖ
（ ）干 燥 收缩 ４
２ 掺 Ｐ Ａ纤 维抗 裂 改性 水 泥 的应 用 Ｖ
２ １ 抗裂 改性 水泥 的用途 ．
抗 裂改 性水 泥可 用于 ：
验结 果 列 于表 ２中 。
表 ２ 水 泥 砂 浆强 度 试 验 结 果 ＭＰ ａ
加人 一定 量 的 高 强 高模 纤 维 和纤 维 分 散 剂 组 成 。 （ 中 ， 强 高 模 纤 维 为 Ｐ Ａ纤 维 ， 维 长 度 为 其 高 Ｖ 纤 ０ ２— ． ｍ ， 裂改性 水 泥制 备步 骤 如下 ¨ ： ． ６ ０ｍ ） 抗 料
顶 、 口径 下水 管道 、 大 水管 及水 管接 头 、 市 雕 塑 、 城 大棚 支 架 、 防火板 、 风道 、 圈井 盖 。 通 井
（ ） 产 商 品 干 混 砂 浆 ， 抹 面 抗 裂 砂 浆 等 ３生 如
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《 纶 通 讯》 维
２ １ 年 ９月 ０１
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收 稿 日期 ： ０ １— ７— ６ ２ １ ０ ２
作者简介： 胡康 宁 （９ ６６一） ， 程 师 ， 兰 维 副 总 经 理 ， １５ ． 男 工 原 现 兰州 宏 颖新 材 料 开 发有 限 公 司副 董 事长 、 总经 理 、 工 程师 。 副 总
大 的技术经 济效益 和社 会效 益 。