掺聚乙烯醇纤维的抗裂改性水泥的性能与应用研究
混凝土中添加聚合物改性剂的原理
混凝土中添加聚合物改性剂的原理一、前言混凝土是建筑工程中常用的一种材料，其具有强度高、耐久性好、施工方便等特点。
然而，随着建筑工程的不断发展，对混凝土的性能要求也越来越高，例如抗裂性、抗渗性、耐久性等方面。
为了满足这些要求，混凝土中添加聚合物改性剂已经成为一种常用的方法。
那么，混凝土中添加聚合物改性剂的原理是什么呢？二、聚合物改性剂的概述聚合物改性剂是指将聚合物作为混凝土中的添加剂，用于改善混凝土的性能。
聚合物改性剂可以分为两大类：水溶性聚合物和乳液型聚合物。
水溶性聚合物是将聚合物溶解于水中，直接加入混凝土中；乳液型聚合物则是将聚合物乳化后加入混凝土中。
聚合物改性剂的主要作用是提高混凝土的强度、改善混凝土的抗裂性和抗渗性。
另外，聚合物改性剂还可以增加混凝土的柔性和延展性，使混凝土更加耐久。
三、聚合物改性剂的分类1. 聚丙烯酰胺类聚丙烯酰胺类聚合物改性剂是最常用的一种改性剂。
该类改性剂可以有效地提高混凝土的早期强度和抗裂性，同时还可以提高混凝土的耐久性和抗冻性。
2. 聚苯乙烯类聚苯乙烯类聚合物改性剂具有良好的抗裂性和耐久性，可以有效地提高混凝土的抗裂性和抗渗性。
3. 聚乙烯醇类聚乙烯醇类聚合物改性剂可以提高混凝土的柔性和延展性，同时还可以提高混凝土的抗冻性和耐久性。
4. 聚合物乳液聚合物乳液可以提高混凝土的柔性和延展性，同时还可以提高混凝土的抗冻性和耐久性。
四、混凝土中添加聚合物改性剂的原理1. 提高混凝土的强度聚合物改性剂可以提高混凝土的早期强度和长期强度。
聚合物改性剂中的聚合物分子可以与混凝土中的水泥颗粒反应，形成一种牢固的结构。
这种结构可以增加混凝土的强度，同时还可以提高混凝土的稳定性和耐久性。
2. 改善混凝土的抗裂性混凝土在受力时容易出现裂纹，这种裂纹会严重影响混凝土的性能。
聚合物改性剂可以改善混凝土的抗裂性。
聚合物改性剂中的聚合物分子可以填充混凝土中的微小孔隙，从而减少混凝土中的裂纹，提高混凝土的抗裂性。
高强高模聚乙烯醇纤维说明
高强高模聚乙烯醇纤维说明高强高模聚乙烯醇纤维简称（高强高模PV A纤维）是一种具有高抗拉强度、高杨氏模量、高耐碱性的合成纤维，该纤维是密度大、直径小，许多性能都优于其它合成纤维，同时对水泥、石膏等基材具有极强的亲和力。
一高强高模聚乙烯醇纤维的技术指标项目指标纤维直径(dtex) 2.0±2 （12±2μm）抗拉强度(cn/dtex) ≧ 11 (1428MPa)杨氏模量（cn/dtex）≧ 290 (37.9GPa)断裂伸度（%） 6～8密度（g/cm3） 1.3耐热水性（o C）≧ 104干热软化点（o C）≧ 216二不同有机纤维的物理力学性能三高强高模聚乙烯醇纤维应用我们只需要在水泥、石膏等基材中均匀加入0.3%～0.5%的高强高模聚乙烯醇纤维及少量的高分子聚合物，我们就可以有效的改变水泥、石膏等基材的脆性、消除这些基材在水化过程中产生的裂纹。
由于纤维的存在既消耗了能量又缓解了应力，阻止裂纹进一步发展，起到了阻断裂缝的作用，所以在水泥、石膏制品内掺入少量高强高模聚乙烯醇纤维，可以达到：1 提高基体的抗拉强度。
2 阻止基体原有缺陷裂缝的扩展，并延缓新裂缝的出现，提高耐水性、抗渗性、抗冻性。
3 提高基体的变形能力，从而改善其韧性和抗冲击能力。
由于参有高强高模聚乙烯醇纤维的基材可具有以上能力，所以可广泛应用于：1 大体积砂浆/混凝土浇筑2 工业及民用建筑的屋顶处理，地下室防水，内外墙薄抹灰砂浆3 粉体建材、抗裂砂浆、保温砂浆、粉刷石膏、粉刷腻子、嵌缝腻子4 道路、桥梁、高速公路的路面及护栏5 水坝、水池、停车场、飞机跑道及停机坪等混凝土浇筑。
6 隧道、矿井、地铁、边坡面等喷射混凝土7沿海滩涂、堤坝、盐碱地带、化工腐蚀场地。
8混凝土构件、欧式构件、城市艺术雕塑、预应力砼管、板材9轻质隔墙板、GRC板、保温板、装饰板、FC板。
悬浮接枝共聚改性聚乙烯醇纤维的制备及应用
悬浮接枝共聚改性聚乙烯醇纤维的制备及应用悬浮接枝共聚改性聚乙烯醇纤维的制备及应用摘要：聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol，简称PVA）是一种优良的合成纤维材料，广泛应用于纺织、医疗、食品等领域。
然而，优势也伴随着劣势，PVA纤维的亲水性和柔软性限制了其在一些领域的应用。
为了解决这个问题，人们通过悬浮接枝共聚改性的方法，对PVA纤维进行改性，改善其性能。
本文主要探讨了悬浮接枝共聚改性聚乙烯醇纤维的制备工艺和应用。
关键词：悬浮接枝共聚，改性，聚乙烯醇纤维，亲水性1. 引言聚乙烯醇纤维作为一种具有良好物理性质和化学稳定性的合成纤维材料，被广泛应用于纺织、医疗和食品等领域。
然而，PVA纤维的亲水性和柔软性限制了其在一些领域的应用。
因此，对PVA纤维进行改性成为一项重要的研究方向。
2. 悬浮接枝共聚改性的方法悬浮接枝共聚改性是对PVA纤维进行改性的一种有效方法。
该方法通过在PVA纤维表面接枝共聚一定的单体，改善其性能。
常用的改性单体有丙烯酸和丙烯酸酯类。
改性的具体过程包括悬浮聚合、接枝共聚和后处理等步骤。
其中，悬浮聚合是通过溶剂溶解PVA纤维，将单体分散在溶液中，再加入引发剂进行聚合反应。
接枝共聚是指将改性单体接枝到PVA纤维表面，使改性单体共聚到纤维上。
后处理是为了去除未反应的单体和引发剂残留。
3. 改性纤维性能的研究改性后的PVA纤维在界面活性剂、耐热性、耐酸碱性和拉伸性能等方面都有显著提升。
界面活性剂改性可以使纤维表面形成一层较为致密的涂层，提高其耐水性和抗污染性。
耐热性改良则能够使纤维在高温下保持稳定性，防止纤维熔化变形。
另外，改性后的纤维在耐酸碱性和拉伸性能方面也有一定的改善。
4. 悬浮接枝共聚改性聚乙烯醇纤维的应用悬浮接枝共聚改性后的PVA纤维在医疗、水处理和纺织等领域有广泛的应用前景。
在医疗领域，改性后的PVA纤维可以用于制备生物降解材料，如可降解缝线和医疗敷料。
在水处理领域，改性纤维可以用于制备高效吸附剂，用于水污染物的去除。
聚乙烯醇(PVA)纤维抗裂水泥稳定碎石基层施工技术指南
聚乙烯醇（PVA）纤维抗裂水泥稳定碎石基层施工技术指南Technical guide for construction of polyvinyl alcohol fiber reinforced cement-stabilized macadam baseDB ××/T ×××—20××目录前言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)3.1聚乙烯醇（PV A）纤维POLYVINYL ALCOHOL FIBER (1)3.2分散性DISPERSITY (1)3.3纤维分散质量FIBER DISPERSION MASS (1)3.4松铺系数COEFFICIENT OF LOOSE PA VING MATERIAL (1)3.5容许延迟时间PERMITTED DELAY TIME (1)4 一般规定 (1)5 原材料要求 (2)5.1一般要求 (2)5.2聚乙烯醇纤维 (2)5.3水泥及添加剂 (2)5.4水 (2)5.5粗细集料 (2)6 设备 (3)7 施工工艺 (3)7.1施工工艺流程 (3)7.2准备下承层 (3)7.3施工测量 (3)7.4备料 (3)7.5拌和 (4)7.6摊铺 (4)7.7整平与碾压成型 (4)7.8初期养护 (4)8 质量检验 (5)8.1一般规定 (5)8.2材料检验 (5)8.3铺筑试验段 (5)8.4施工过程检测 (5)8.5质量检查 (6)附录A （规范性附录）条文说明 (7)1范围 (7)3术语和定义 (7)4一般规定 (7)5原材料要求 (7)6设备 (7)7施工工艺 (7)IDB ××/T ×××—20××7.5 拌合 (7)附录B （规范性附录）聚乙烯醇纤维分散质量的检测 (8)IIDB ××/T ×××—20××前言本标准按照 GB/T1.1-2009 给出的规则起草。
聚合物抗裂纤维水泥砂浆
聚合物抗裂纤维水泥砂浆
聚合物抗裂纤维水泥砂浆是一种常用于建筑行业的新型建筑材料，具有优异的抗裂性能和强度。
本文将介绍该材料的特点、应用领域以及施工注意事项。
特点
1.优异的抗裂性能：聚合物抗裂纤维在水泥砂浆中起到加强作用，有
效防止裂缝产生，提高了砂浆的整体抗裂性能。
2.增强强度：纤维的加入能够提高水泥砂浆的抗拉强度和耐冲击性，
使其更加坚固耐用。
3.改善耐久性：聚合物抗裂纤维能够改善水泥砂浆的耐久性，延长使
用寿命。
4.施工方便：该砂浆施工简便，能够提高施工效率，节约时间和人力
成本。
应用领域
1.墙体砌筑：聚合物抗裂纤维水泥砂浆可用于墙体砌筑，增强墙体的
抗裂性能，确保墙体的稳固耐久。
2.地面修复：在地面修复中，使用该砂浆可以填补地面裂缝，提高地
面的承载能力和耐磨性。
3.装饰涂料：作为装饰涂料中的粘结剂，聚合物抗裂纤维水泥砂浆能
够提供更好的附着力和耐久性。
施工注意事项
1.搅拌均匀：在施工前，应该将砂浆搅拌均匀，确保纤维均匀分布，
以充分发挥其强化作用。
2.施工温度：在施工过程中，要注意控制施工温度，避免温度过高或
过低影响砂浆的性能。
3.养护周期：施工完成后，需要进行养护，保持湿润环境，确保砂浆
充分硬化和成型。
4.安全防护：施工人员应当做好安全防护工作，佩戴好相应的防护用
具，避免纤维对身体造成伤害。
总的来说，聚合物抗裂纤维水泥砂浆作为一种新型建筑材料，在建筑行业具有广泛的应用前景。
通过合理的施工和养护，可以最大限度地发挥其优异的性能，提高建筑物的质量和耐久性。
聚乙烯醇在砂浆中的作用
聚乙烯醇在砂浆中的作用随着科技的进步和建筑行业的不断发展，建筑材料的选择和应用越来越受到人们的关注。
其中，聚乙烯醇作为一种功能性高分子材料，在砂浆中的应用逐渐崭露头角。
本文将对聚乙烯醇在砂浆中的作用、性能以及应用进行详细介绍。
一、聚乙烯醇的基本概念与特性聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,简称PVA)是一种具有良好水溶性的高分子化合物，其分子式为(C3H4O2)n。
PVA具有良好的生物相容性、抗炎性、抗菌性、保湿性等特点，因此在医药、食品、化妆品等领域有着广泛的应用。
近年来，人们发现PVA还具有很好的粘结性能，尤其是在砂浆中的应用越来越受到关注。
二、聚乙烯醇在砂浆中的作用1.增强砂浆的粘结力和抗裂性聚乙烯醇在砂浆中的加入可以有效地提高砂浆的粘结力和抗裂性。
这是因为PVA分子链中含有大量的羟基(-OH),这些羟基可以与水泥颗粒表面的硅酸盐离子发生化学反应，形成牢固的水化产物，从而提高砂浆的黏附力。
此外，PVA分子链的柔性使得砂浆在干燥过程中能够产生一定的收缩变形，从而减少砂浆的开裂现象。
2.改善砂浆的耐水性和耐久性聚乙烯醇具有良好的保水性和保湿性，能够在砂浆中形成一层致密的水膜，防止水分的蒸发和砂浆的龟裂。
这对于提高砂浆的耐水性和耐久性至关重要。
在潮湿环境下使用的建筑物，如桥梁、隧道等，采用含有PVA的砂浆能够显著降低渗水和腐蚀的风险。
3.提高砂浆的操作性和施工效率由于PVA具有良好的流动性和可塑性，使得砂浆在使用过程中更加易于操作和施工。
PVA可以与其他添加剂混合均匀，形成稳定的砂浆体系，有利于提高施工效率。
此外，PVA还可以作为增稠剂使用，进一步改善砂浆的流动性和可泵性。
三、聚乙烯醇在砂浆中的应用实例1.高速公路桥梁工程在中国的一些高速公路桥梁工程中，已经采用了含有PVA的砂浆。
这种砂浆具有较高的抗裂性和耐久性，能够有效减少桥梁的维护成本和使用寿命。
2.隧道工程在隧道工程中，由于地下水位较高，传统的水泥砂浆容易出现渗水和腐蚀问题。
聚乙烯醇螺旋纤维在风机基础混凝土中应用
起增强配筋作用 ， 有效 的抑制混凝 土内部裂缝的生 成、 发育， 提 高混 凝 土 的 抗折 强 度 ， 改善 混 凝 土 的 耐 久 性 和韧性 ， 同时也 提高 材料 的抗 冻 、 抗 渗 和抗 冲击
性能。
混 凝 土在 结 硬 过程 中水 泥会 产 生 水化 热 ， 由于 构 件尺 寸限 制 ， 致 使混 凝土 内部 升温较 快 ， 而混凝 土 表 面散 热较 快 ， 这 样就 形成较 大 的 内外 温差 ， 使混 凝 土 因 内外 热胀 冷缩 不 同而 产 生 温度 变形 ， 温 度 变 形 受 到约 束时 产生 温度 应 力 ， 使 混 凝 土 表 面产 生 一 定
第３ Ｏ卷 增 刊
云南 水 力 发 电
ＹＵＮＮＡＮ Ｗ ＡＴ ＥＲ Ｐ ０Ｗ ＥＲ ｌ ０ ３
聚 乙烯 醇 螺 旋 纤维 在 风 机 基础 混 凝 土 中应 用
陈培 ， 宫 占明 ， 杨峰， 张泽 甫
（ 中国水利水 电第 十四工程局有 限公司大理分公司 ， 云南 大理 摘 ６ ７ １ ０ ０ ０ ）
参入混凝土中高弹量纤维 ， 均匀分散 、 相互褡裢
形 成 网状 系 统 ， 可有 效 的承 托 骨料 ， 减 少 骨料 分 离 、 泌水 ， 提 高混 凝 土 的 和 易性 。纤 维 形 成 的 网状 系 统
凝 土属 于大体 积混凝 土 。
１ 混 凝 土 收 缩 开 裂 的原 理
１ ． １ 内外温 差大 导致 开裂
经检 测 ５～２ ０ ｍｍ 和 ２ Ｏ一４ ０ ｍｍ 的 含 粉 量 分 别 为 ０ ． ２ ％和 ０ ． ３ ２ ％， 针 片状 颗 粒 含 量 分 别 为 ３ ． ４ ３ ％ 和 ３ ％， 砂 石 骨料各 项性 能指标 均满 足 Ｊ Ｇ Ｊ ／ Ｔ ５ ３的标 准 要求 。
使用PVA纤维改善单粒级混凝土流变性能
使用PV A纤维改善单粒级混凝土流变性能发表时间：2018-06-11T14:40:52.020Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第4期作者：康卫华[导读] 为纤维的应用在经济性上减少了约束。
未来可能对纤维进行改性，为增强纤维的附加功能实现混凝土工作性的改善的提供思路。
中交四航局第二工程有限公司广东广州 510230 摘要：目前的混凝土用纤维大多数应用于混凝土的抗裂作用，通过纤维的抗拉约束作用改善硬化混凝土的收缩，但是随着纤维的直径不断减小，接近水泥颗粒的尺寸，长径比超过1000，纤维的吸附效应对于混凝土拌合物的性能影响逐渐凸显出来。
本文对于PVA纤维的对于混凝土拌合物流变性能作用进行的试验对比。
使得PVA纤维对于改善单粒级混凝土拌合物的流变性能的影响得出一些应用启示。
关键词：相对屈服力；粘度；流变Improves the Rheological Performance of Single Grade Concrete Mixture by PVA Fiber KANG Weihua（The Second Engineering Company of CCCC Fourth Harbor Engineering Co.，Ltd.，Guangzhou，510230，China）Abstract：Generally the fiber in concrete is for crack resistance，by the constraints of fiber to the shrinkages of concrete，but when the aspect ratio of the fiber is rising up more than 1000，with the diameter of fiber is nearly to the dimensions of cement particle，the fiber effects of absorbent to the concrete mixture will be remarkable，we use PVA fiber to improve the rheological performance of single grade concrete mixture，so we could get some suggestive information for the super-thin fiber application. Key word：yield tress，viscosity，theological performance 一.引言对于混凝土中使用纤维的作用，常规使用都是用作混凝土硬化后的抗裂和增韧。
PVA
PVA纤维混凝土与普通混凝土的抗渗性能和抗冻融性能比较作者：乔匡义来源：《科技创新导报》2011年第11期摘要:聚乙烯醇纤维（PVA）是一种新型的低弹性模量合成纤维,本文作者进行了大量的试验研究,对PVA纤维混凝土与普通混凝土的抗渗性能和抗冻融性能进行比较,得到PVA纤维掺入后混凝土以上性能变化的结论,为这种新材料的应用和推广提供理论支持。
关键词:聚乙烯醇纤维抗渗性能抗冻融性能中图分类号:TU528 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(b)-0009-021 混凝土中掺入PVA纤维的可行性试验任何一种新材料在水泥混凝土中的推广和使用,都是以满足混凝土的工作性为先决条件的。
否则,不管这种材料对混凝土性能的提高有多大作用,也不能得以推广和使用。
也就是说:水泥混凝土的工作性具有一票否决权。
PVA纤维的可行性试验是指其掺入混凝土后的分散情况,总的要求是:PVA纤维掺入后与混凝土浑然一体,满足运输过程中的保水性,倾倒时不致离析的粘聚性,易于施工的流动性则为分散良好;否则,若掺入后混凝土结团,则为分散不良。
2 抗渗和抗冻融试件的制取按照最佳配合比分别制取掺PVA纤维和不掺PVA纤维的混凝土抗渗和抗冻融试件,成型后进行标准养护,为下一步混凝土的性能分析作准备。
图1,图2为成型后的混凝土抗渗和抗冻融试件。
3 PVA纤维混凝土和普通混凝土抗渗性能比较分别按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005）和《混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82-1985）进行抗渗和抗冻融试验,通过试验数据对比两种混凝土的耐久性能。
见下面试验过程图片和试验报告:(图3,图4,图5,图6,表1,表2)。
4 抗渗性能比较普通混凝土的抗渗等级为S6,PVA纤维混凝土的抗渗等级为S8,由此得出结论:PVA纤维的掺入提高了混凝土的抗渗性能。
5 PVA纤维混凝土和普通混凝土抗冻融性能比较PVA纤维混凝土和普通混凝土的抗冻融试验采用“慢冻法”进行。
PVA纤维橡胶混凝土力学性能及微观特征分析
[收稿日期]20230618 [基金项目]国家自然科学基金项目 基于改进离散粒子群算法的高层型钢混凝土混合结构地震失效模式优化 (51978078)㊂ [第一作者]曾磊(1979),男,博士,教授,现主要从事组合结构与工程结构抗震等方面的教学和研究工作,z e n g l e i 28@126.c o m ㊂曾磊,杨涛,马林玲.P V A 纤维橡胶混凝土力学性能及微观特征分析[J ].长江大学学报(自然科学版),2023,20(6):125-133. Z E N GL ,Y A N G T ,MALL ,e t a l .A n a l y s i s o nm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n dm i c r o s c o p i c c h a r a c t e r i s t i c s o fP V Af i b e r r u b b e r c o n c r e t e [J ].J o u r n a l o fY a n g t z eU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n ),2023,20(6):125-133.P V A 纤维橡胶混凝土力学性能及微观特征分析曾磊,杨涛,马林玲长江大学城市建设学院,湖北荆州434023[摘要]为探究P V A 纤维对橡胶混凝土力学性能和界面微观特征的影响,通过轴心抗压试验和抗折试验对不同纤维掺量下橡胶混凝土的破坏形态㊁抗压强度和抗折强度进行了对比分析,并采用扫描电子显微镜(S E M )和能谱分析技术(E D S )对其微观形貌和界面过渡区进行了研究㊂结果表明:掺入P V A 纤维可以有效缓解橡胶混凝土强度的衰减趋势,最佳掺量控制在1%左右,试件抗压破坏模式由脆性破坏转变为延性破坏,应力应变曲线下降段更加平缓㊂橡胶颗粒减小了混凝土界面受荷面积,改变了集料与水泥基体界面处的元素含量,导致混凝土强度降低㊂掺入P V A 纤维会降低橡胶混凝土的C a /S i 比值,较基准混凝土降低幅度为5%~10%,界面黏接处C -S -H的生成量有所提高,有效地改善了橡胶混凝土内部界面缺陷㊂[关键词]C -S -H 凝胶;钙硅元素含量比;界面过渡区;孔隙结构[中图分类号]T U 528.58[文献标志码]A [文章编号]16731409(2023)06012509A n a l y s i s o nm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n dm i c r o s c o p i c c h a r a c t e r i s t i c s o fP V Af i b e r r u b b e r c o n c r e t eZ E N GL e i ,Y A N G T a o ,MAL i n l i n g S c h o o l o fU r b a nC o n s t r u c t i o n ,Y a n g t z eU n i v e r s i t y ,J i n gz h o u434023,H u b e i A b s t r a c t :I no r d e rt oe x p l o r et h ei n f l u e n c eo fP V Af i b e ro nt h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e sa n di n t e r f a c e m i c r o s c o pi c c h a r a c t e r i s t i c s o f r u b b e rc o n c r e t e ,t h ef a i l u r e m o d e l ,c o m p r e s s i v es t r e n g t ha n df l e x u r a l s t r e n gt ho fd i f f e r e n t f i b e r c o n t e n tw e r e c o m p a r e da n ds t u d i e dt h r o u g ha x i a l c o m p r e s s i o nt e s t a n df l e x u r a l t e s t .T h em i c r o s c o p i cm o r p h o l o g y a n d i n t e r f a c e t r a n s i t i o nz o n ew a sa n a l y z e dt h r o u g hS c a n n i n g E l e c t r o n M i c r o s c o p e (S E M )a n dE n e r g y D i s p e r s i v eS pe c t r o m e t e r (E D S ).T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h eb l e n d i n g o fP V Af i b e r c a ne f f e c t i v e l y a l l e v i a t e t h e s t r e ng t ha t t e n u a t i o no f r u b b e r c o n c r e t e ,a n dth eo p ti m a lc o n t e n t i sc o n t r o l l e da ta b o u t1%.T h ec o m p r e s s i o nf a i l u r e m o d eo ft h es pe c i m e nh a s c h a n g e df r o mb r i t t l e f a i l u r e t od u c t i l e f a i l u r e ,w h i l e t h e d eg e n e r a t i o n s e g m e n t o f s t r e s s -s t r a i n c u r v e b e c o m e s g e n t l e r .Th e r u b b e r p a r ti c l e s r e d u c e t h e l o a d e da r e a o f c o n c r e t e i n t e r f a c e a n dc h a n g e t h e e l e m e n t c o n t e n t a t t h e i n t e r f a c eb e t w e e n a g g r e g a t e a n d c e m e n tm a t r i x ,r e s u l t i n g i nad e c r e a s eo nc o n c r e t e s t r e n g t h .C o m pa r e dw i t ht h eb e nc h m a r kc o n c r e t e ,i n c o r p o r a t i n g P V Af i b e r sw i l l r ed u ce t h eC a /S i r a t i o of r u b b e r c o n c r e t e f o r 5%~10%.T h eg e n e r a t i o n o f C -S -Ha t th e b o n di n g i n t e r f a c e i n c r e a s e s ,a n d t h e i n t e r n a l i n t e r f a c e d e f e c t s o f r u b b e r c o n c r e t e a r e e f f e c t i v e l y i m p r o v e d .K e y w o r d s :C -S -H g e l ;c a l c i u m -s i l i c o ne l e m e n t c o n t e n t r a t i o ;i n t e r f a c e t r a n s i t i o n z o n e ;p o r e s t r u c t u r e ㊃521㊃长江大学学报(自然科学版) 2023年第20卷第6期J o u r n a l o fY a n g t z eU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n ) 2023,V o l .20N o .6㊃621㊃长江大学学报(自然科学版)2023年11月为了缓解废旧橡胶制品对生态环境造成的污染及破坏,研究者尝试将其分解成不同粒径的颗粒,掺入到混凝土中制备橡胶混凝土,并针对其力学性能和改性技术进行了大量研究㊂Y O U S S F等[1-3]的研究表明橡胶颗粒以取代砂子的方式掺入到混凝土中,能提高混凝土的韧性和抗冲击性,同时还具有隔音以及良好的抗裂性能等优点,但随橡胶掺量的增加,混凝土抗压强度损失近一半以上㊂G U P T A等[4-5]的研究则表明橡胶颗粒与水泥基的黏结界面较弱,其微观界面特性对橡胶混凝土的受力性能有较大影响㊂L I U等[6-7]在动力性能方面的研究表明了橡胶独特的弹性性能在降低振动和冲击效应方面具有潜在的优势㊂此外,文献[8-11]表明橡胶混凝土的阻尼耗能能力较普通混凝土有大幅提高,且具有更好的抗氯离子渗透性能㊂已有研究成果均肯定了橡胶在混凝土耐久性能和耗能能力方面的提高作用,以及对混凝土脆性的改善作用㊂目前橡胶混凝土已有成功应用于公路㊁桥梁和铁路等领域的工程实例,但其强度较低的缺陷限制了橡胶混凝土的大规模应用,而且橡胶与水泥基体黏结界面光滑,容易引起内部界面的缺陷,造成橡胶混凝土界面过渡区黏结性能脆弱㊂聚乙烯醇(P V A)纤维是作为一种具有高强度㊁高模量和优异抗冲击性能的合成纤维,它在水泥基体中具有良好的分散性和黏结性能[12-14]㊂将P V A纤维掺入橡胶混凝土预期能改善薄弱的界面过渡区,缓解橡胶混凝土强度的下降趋势,提升界面区黏结能力,有效改善橡胶混凝土的性能缺陷㊂本文采用废旧橡胶颗粒等体积取代部分砂子,同时掺入P V A纤维,研究纤维增强橡胶混凝土的力学性能及微观结构的变化规律,并从混凝土内部集料基体及界面过渡区的元素含量变化来解释宏观力学性能的改变,为P V A纤维橡胶混凝土的实际使用提供参考㊂1试验概况1.1试验原材料试验采用普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5,密度为3.15g/c m3;粗集料为最大粒径不超过20m m 的人工碎石;细集料为级配良好的黄砂;纤维为可乐丽公司生产的P V A纤维(见图1),长度6mm,直径31μm;橡胶采用四川华益橡胶有限公司提供的橡胶颗粒(见图1),粒径为80目,密度为1120k g/m3;水为饮用自来水,为改善新拌混凝土的和易性加入德国巴斯夫高效减水剂,减水率达12%~20%,其掺量为胶凝材料的1.2%㊂图1P V A纤维和橡胶粉末F i g.1P V Af i b e r a n d r u b b e r p o w d e r1.2试验配合比及试件制备基准混凝土按强度等级C40配制,标记为P0R0,其中P表示P V A纤维,R表示橡胶粉,其后的数字代表掺量㊂设计水胶比取为0.4,橡胶粉采用等体积替代砂子的方式掺入,掺量为0㊁5%,试件编号记为R 0㊁R 5㊂纤维采用外掺法,掺量为混凝土拌合物总重的0㊁1%㊁4%,试件编号为P 0㊁P 1㊁P 4,试验配合比如表1所示㊂表1 试件配合比T a b l e 1 M i x t u r e r a t i o o f s pe c i m e n s k g ·m -3编号水水泥石子砂橡胶P V A 纤维减水剂P 0R 01854631051701001.392P 0R 518546310516661701.392P 1R 0185463105170102.41.392P 1R 51854631051666172.41.392P 4R 0185463105170109.61.392P 4R 51854631051666179.61.392试验过程中,为了保证纤维和橡胶粉能够均匀分散,采用如下措施与工艺:①整个搅拌过程采用强制式搅拌机,首先将水泥与橡胶粉加入搅拌1m i n ,再次加入粗㊁细骨料搅拌1m i n㊂②待橡胶粉在水泥中均匀分散以后,依次加入水㊁减水剂搅拌均匀,且每次添料间隔30s ,最后加入纤维搅拌2m i n㊂③将搅拌完成的混凝土倒入预先准备好的模具中,放在振动台上振捣均匀后放入标准养护室养护㊂1.3 试验方案对于力学性能试验:设计18个标准棱柱体试件(150mmˑ150mmˑ300mm )和18个棱柱体试件(100mmˑ100mmˑ400mm )㊂参照‘普通混凝土力学性能试验方法标准“(G B /T50081 2002)规范,分别进行轴心抗压试验和抗折试验㊂轴心抗压试验采用位移控制,加载速率0.02mm /s ㊂抗折试验采用力控制进行加载,加载速率为0.05M P a /s ㊂以上试验均在长江大学结构试验中心的100t 液压伺服压力机上进行,通过在混凝土表面粘贴横向和纵向应变片对加载过程中的应变进行实时记录㊂对于微观形貌试验采用场发射扫描电子显微镜(F E S E M )观察复合材料折断面的表面形貌㊂观测样品取自28d 龄期的标准棱柱体试件,取样后立即放入无水乙醇中终止水化,观测前将样品放置烘干箱中干燥24h ,并对试样进行喷金导电处理,在F E S E M 观测的同时采用能量色散光谱仪(E D S )扫描样品中标定区域内的各元素含量㊂2 结果及分析2.1 轴心抗压试验1)破坏形态㊂图2为棱柱体试件在轴向压力作用下的几种典型破坏模式㊂基准组试件呈角锥面破坏(见图2(a )),随着荷载的增大,在平行于加载方向上形成纵向贯通裂缝,大块碎片脱落,混凝土受损严重㊂相比于基准组试件,掺入纤维和橡胶粉后棱柱体试件多为延性破坏㊂仅掺入P V A 纤维的试件呈剪切型破坏(见图2(b )),随着纤维掺量的增加,贯通裂缝宽度减小,表面微裂纹数量增多,极限荷载下试块能保持较好的完整性(见图2(c )),表明纤维的加入可以抑制裂缝贯通和改善混凝土的脆性破坏㊂仅掺入橡胶的试件也呈剪切型破坏(见图2(d )),没有发生明显的剥落,只有一条贯通的斜裂缝和少数平行于加载方向的微裂缝㊂这是由于橡胶骨料能够承受较大的拉伸变形的能力,裂缝在水泥浆中迅速开展时会绕着橡胶颗粒运动,延缓了裂缝的扩大,改善了混凝土整体的完全解体现象㊂同时掺入纤维和橡胶的试件,其变形性能的改善效果优于单独掺入橡胶或者纤维,试件完整性更优,试件边缘也无水泥浆体脱落(见图2(e )㊁(f ))㊂2)轴心抗压强度㊂各组棱柱体轴心抗压强度如图3所示㊂相较于基准组,经过计算取均值后可以发现,当掺入1%的纤维时轴心抗压强度从43.2M P a 增大到44.4M P a ,增加了约2.8%㊂但掺入4%的纤维时强度降低到39.1M P a ,减小了9.5%㊂结果表明,在一定范围内掺入纤维可以略微增强混凝土轴心抗压强度,但掺量过大反而会产生负面作用㊂通过比对文献[15],发现P V A 纤维的适宜掺量在0.08%左右,超过这个范围反而会降低混凝土抗压强度㊂和橡胶粉共掺后,混凝土的轴心抗压强度降㊃721㊃第20卷第6期曾磊等:P V A 纤维橡胶混凝土力学性能及微观特征分析图2 抗压破坏模式F i g .2 C o m pr e s s i v e f a i l u r em o de 图3 试件的28d 轴心抗压强度F i g .3 T h e 28-d a y a x i a l c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f t h e s p e c i m e n 低,相较于基准组,P 0R 5㊁P 1R 5㊁P 4R 5分别下降了31.1%㊁22.4%㊁28.2%㊂此时纤维对轴心抗压强度虽有增强作用,但无法弥补共掺橡胶导致的强度损失,且在纤维掺量较高的情况下会加剧轴心抗压强度下降程度㊂这是因为P V A 纤维与水泥基体黏接性较强,能够在一定程度上提高混凝土的轴心抗压强度,但前提是混凝土中要存在足够多的胶凝材料,否则就会影响强度的增长㊂而纤维掺量的增多以及橡胶粉的加入会使纤维表面包裹的胶凝材料减少,强度降低㊂3)试件受压应力应变曲线㊂试件的受压应力应变曲线如图4所示㊂相较于基准组,单掺P V A 纤维试件的曲线具有了完整的下降段㊂当纤维掺量增加到4%时,应力应变曲线的下降趋势变缓㊂在混凝土中加入P V A 纤维后,纤维经过拌合会杂乱的图4 混凝土受压应力-应变曲线 F i g .4 T h e s t r e s s -s t r a i n c u r v e o f c o n c r e t e i n c o m p r e s s i o n 分布在水泥基体中㊂当混凝土受压时,纤维通过桥接作用将应力传递到裂缝两侧的水泥基体,使混凝土内部的集中应力进行重分布,阻滞微裂缝的扩展,使混凝土的承载性能得到充分的发挥,提高了混凝土的韧性㊂但过量的纤维掺入后会使混合物搅拌不均匀,纤维之间更容易相互搭接导致内部空气无法溢出,滞留在内部的空气会使混凝土的孔隙面积增大,带来的负面效应大于纤维桥接作用效应的正面影响,最终导致了纤维混凝土峰值应力的降低㊂与纤维混凝土相比,P 1R 5㊁P 4R 5的峰值强度分别降低了24.6%和20.7%㊂并且橡胶对应力应变曲线上升段和下降段均有影响,这种影响会随着纤维含量的增大而减小㊂当荷载超过峰值应力后,1%掺量的纤维混凝土的应力应变下降段呈先陡峭后平缓的趋势,这是因为试件内部纤维阻碍了裂缝的开展及贯通㊂但当内部受拉应力大于纤维提供的㊃821㊃ 长江大学学报(自然科学版)2023年11月拉力后,纤维被拉断或被拔出,裂缝开展不再受阻,下降段曲线变陡直至试件完全破坏失效㊂纤维掺量越多,纤维的阻滞作用越明显,曲线的下降段越平缓㊂此外,橡胶作为一种韧性材料,本身具有较大的拉伸形变,混凝土承受荷载时,能延缓裂缝开展,保证混凝土的完整性,增强混凝土的韧性㊂因此,纤维和橡胶的共同作用使混凝土表现出了更好的韧性㊂2.2 抗折试验 图5 试件弯曲破坏形态 F i g .5 T h e b e n d i n g f a i l u r e p a t t e r no f t h e s p e c i m e n 1)破坏形态㊂各组试件的抗折破坏形态如图5所示,基准混凝土试件呈现明显的脆性破坏,在极限荷载下迅速折断,而加入纤维和橡胶后的试件破坏则呈延性破坏㊂复合混凝土开裂后,混凝土试件不会立即断裂,而是随着荷载增加裂缝从底部逐渐向上发展,试件失去承载力的过程中部分纤维会被拉断和拔出㊂并且纤维和橡胶掺量增多后,断裂裂缝的宽度会减小并伴有次生裂缝出现,断裂面破碎的粗集料数量也会减少㊂2)抗折强度㊂各组抗折强度如图6所示,5%的橡胶掺入混凝土后会引起抗折强度的降低,P 0R 5对比P 0R 0,降低幅度约为23.5%;纤维掺量从0%增加到4%时,对比P 0R 0㊁P 1R 0以及P 4R 0,掺纤维的混凝土抗折强度分别降低了2.8%㊁11.0%;纤维与橡胶混合加入后,这种强度削弱作用加剧,图6 试件的28d 抗折强度F i g .6 T h e 28-d a y f l e x u r a l s t r e n g t ho f t h e s p e c i m e n 将P 0R 5㊁P 1R 5㊁P 4R 5分别与P 0R 0对比,抗折强度则较普通混凝土分别降低了24.5%㊁27.7%㊁35.3%㊂由以上分析可知,当纤维掺量大于1%以后,会造成混凝土抗折强度的降低,掺量越高,强度下降幅度越大㊂在橡胶混凝土中加入高掺量的P V A 纤维并未能有效减小抗折强度的损失㊂原因在于橡胶与纤维掺量过多会导致集料与水泥基体之间的黏接面积减少,在混凝土受拉情况下更容易发生破坏㊂此外,过多的材料加入会影响新拌混凝土的和易性,对混凝土内部结构造成消极影响㊂2.3 F E S E M 扫描为探讨P V A 纤维和橡胶粉末对混凝土内部微观结构的影响,对轴心受压破坏后的试件进行了电镜扫描㊂扫描结果显示添加胶粉和纤维后的试件内部最显著的变化是出现了较多的圆形孔隙(见图7),这些孔隙的成因在于:①纤维经过拌合后杂乱的分布在其中,拌合物内部的空气在振捣过程中由于被相互搭接的纤维阻碍,无法溢出最终导致混凝土中形成大小不一的气孔;②橡胶的憎水性会降低混凝土的流动度,导致水泥浆体无法充满砂石骨料的全部间隙并完好的将其包裹㊂此外,孔隙数量会随着纤维以及橡胶掺量的增多而增加,孔隙面积的增多降低了混凝土的整体性,使混凝土的空间结构疏松对强度造成损害㊂图8为P V A 纤维和橡胶颗粒与水泥基体界面结合处的微观图像,其中图8(a )为橡胶颗粒周围的微观界面,观察发现橡胶颗粒与水泥基体的界面结合处存在缝隙,并且橡胶的表面较为光滑,无法与水泥基体形成紧密的结合面㊂图8(b )为纤维周围的微观界面,纤维与水泥基体黏结良好,纤维表面附着团状固体,其主要为C -S -H 凝胶㊂根据损伤断裂力学来分析,内部界面的缺陷是导致材料破坏的主要因素,这一缺陷使得橡胶粉混凝土的界面黏结脆弱㊂纤维与水泥基体的界面黏接更紧密,能使橡胶混㊃921㊃第20卷第6期曾磊等:P V A 纤维橡胶混凝土力学性能及微观特征分析图7 复合混凝土的微观图像F i g .7 T h em i c r o s c o p i c i m a g e s o f c o m p o s i t e c o n c r e t e 凝土在破坏阶段保持更好的完整性,但在加载过程中,纤维最终会被拔出甚至拉断而丧失它的桥接能力(见图8(c )),因此纤维对橡胶混凝土强度的提升作用是有限的㊂2.4 E D S 分析1)元素含量分析㊂为了进一步了解橡胶和P V A 纤维对水泥水化过程的影响,对试件用E D S 进行了能谱分析,测定了界图8 纤维、橡胶在混凝土中的微观图像F i g .8 T h em i c r o s c o p i c i m a ge s of f i b e r a n d r u b b e r i n c o n c r e t e 图9 各组混凝土元素含量比值 F ig .9 Th e r a ti o o f c o n c r e t e e l e m e n t c o n t e n t i n e a c h g r o u p 面处的各元素含量,其变化趋势如图9所示㊂其中,基准组的元素含量占比分别为:C a 占39.68%㊁S i占11.90%㊁A l 占1.39%㊁F e 占1.17%㊁O 占44.39%㊂加入5%的橡胶粉后,C a 占29.81%㊁S i 占7.35%㊁A l 占1.63%㊁F e 占1.89%㊁O 占33.65%,与基准组相比,C a ㊁S i ㊁O 元素含量均降低,分别降低了24.9%㊁38.2%和24.19%,A l 和F e 元素变化不明显㊂加入1%和4%纤维后,与基准组相比,C a 元素含量分别降低了18.55%㊁7.71%,S i 元素分别降低54.36%,50.76%,A l ㊁F e 元素含量略微提高㊂在此基础上掺入5%的橡胶后,C a ㊁S i 元素出现较大幅度的下降,O 元素含量小幅上升,A l ㊁F e 元素含量未出现较大波动㊂以上分析表明:橡胶与纤维对C a ㊁S i ㊁A l ㊁F e ㊁O 元素含量的改变均有影响,但橡胶对混合物的元素含量的影响更明显,纤维对其影响则较小㊂原因可能在于橡胶的憎水性,导致其与水泥基体结合界面处水泥浆体较少,而P V A 纤维水泥基体结合紧密,界面处的水泥浆体较多并且水泥水化程度较高㊂T A Y L O R 等[16-17]提出了用E D S 来分析水化产物的方法:当水化产物中的元素含量C a /S i 小于2.5时,有大量C -S -H 凝胶生成,当C a /S i 比增加时,凝胶含量降低,C H ㊁A F t 和A F m 含量相应较高;C a /S i 大于10且(A l +F e )/C a 小于0.04时,水化产物基本是C H ;当水化物中(A l +F e )/C a 大于0.4,S /C a 大于0.25时,水化产物则主要是A F m ㊂在混凝土中C -S -H 凝胶呈现为一种强度很高的空间㊃031㊃ 长江大学学报(自然科学版)2023年11月图10 钙㊁硅元素含量比值F i g .10 T h e r a t i o o f c a l c i u ma n d s i l i c o n c o n t e n t 网状结构,其含量占硅酸盐水泥水化产物的70%,对混凝土的强度和空间结构起到了增强作用㊂各组试件中C a /S i 的比值变化情况如图10所示,由图10可知,较基准组而言,加入橡胶和纤维后C a /S i 的值升高,则表明纤维和橡胶附近区域的C -S -H 凝胶生成量减少,原本致密的空间网状结构因此变得疏松形成结构缺陷㊂掺量越多,这种疏松部分在混凝土整体中的占比也会越大,进而影响混凝土的整体致密性,这也从一定程度上解释了橡胶-P V A 纤维混凝土在二者掺量较多的情况下强度下降的原因㊂2)强度与钙硅比的相关性分析㊂为了解纤维及橡胶与水泥基体界面处C a /S i 与强度之间的关系,分别对抗压强度与C a /S i ㊁抗折强度与C a /S i 的关系进行了拟合㊂混凝土抗压强度和抗折强度与界面区C a /S i 之间的相关关系如图11和图12所示㊂由图11和图12可知,混凝土的宏观力学强度与内部界面区C a /S i 有密切的关联性,界面区C a /S i 越大,混凝土的宏观抗压强度和抗折强度就越低㊂在本实验橡胶和P V A 纤维的掺量范围内,橡胶增强纤维混凝土的抗压强度f c 和抗折强度f r 与λ=C a /S i 的关系满足线性相关,关系式见式(1)㊁(2),其中R 2分别为0.821和0.764㊂ f c =-3.12λ+52.32(1) f r =0=-0.28λ+5.59(2) 图11 轴心抗压强度与界面钙硅比的关系 图12 抗折强度与界面钙硅比的关系F i g .11 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n a x i a l c o m p r e s s i v e F i g .12 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n f l e x u r a l s t r e n gt h s t r e n g t h a n d i n t e r f a c eC a /S i r a t i o a n d i n t e r f a c eC a /S i r a t i o 3)集料与水泥界面过渡区C a /S i 分析㊂骨料 水泥基体之间的界面过渡区情况影响着混凝土的力学性能,混凝土的界面区范围一般在5μm 至100μm ,并且界面过渡区越大,氢氧化钙富集程度越高,界面的力学性能越差㊂为了解不同掺量下的P V A 纤维和橡胶颗粒与水泥基体界面区的情况,定点测试了界面区内100μm 的元素含量(定点每隔20μm 标注)㊂图13和图14分别为不同掺量下纤维和橡胶与水泥基体界面处C a /S i 的变化趋势㊂由图13可知,P V A 纤维与水泥基体界面处C a /S i 的变化规律,纤维混凝土的界面过渡区随着距骨料的距离增大,C a /S i 逐渐增大,但并非呈线性关系,在60μm 以后,C a /S i 甚至会出现略微下降,这一点与基准组的变化趋势不同㊂60μm 以后C a /S i 变化不大,此时界面处的元素变化趋于稳定㊂较基准㊃131㊃第20卷第6期曾磊等:P V A 纤维橡胶混凝土力学性能及微观特征分析混凝土而言,纤维与水泥基体界面处C a /S i 的比值偏高,但变化趋势是一致的,说明纤维与水泥基体的界面过渡区宽度和普通混凝土中骨料与水泥基体的界面过渡区宽度相当㊂ 图13 P V A 纤维与水泥基体钙硅比曲线图 图14 橡胶与水泥基体钙硅比曲线图F i g .13 C a /S i r a t i o c u r v e o fP V Af i b e r t o F i g.14 C a /S i r a t i o c u r v e o f r u b b e r t o c e m e n tm a t r i x c e m e n tm a t r i x相比之下,图14中所示橡胶与水泥基体界面处C a /S i 的变化更显著,橡胶混凝土的界面处C a /S i 在0~20μm 之间下降,20μm 以后上升且在100μm 处出现了最大,特别是60μm 以后C a /S i 的增长幅度加剧㊂距橡胶界面处40μm 以后C a /S i 的大幅增加,说明了此微区的水化产物主要为A F m ,这意味着C -S -H 凝胶生成量越来越少,水泥水化就越不充分,导致了混凝土界面的不稳定㊂这种变化趋势完全不同于基准混凝土,基准混凝土的C a /S i 在40μm 后变化平缓,界面元素含量趋于稳定,而橡胶混凝土界面在100μm 内始终是变化的㊂以上分析表明,橡胶与水泥基体界面过渡区明显比基准组过渡区要大,过渡区增大随之增大了橡胶混凝土的孔隙率㊂另外,橡胶混凝土的C a /S i 整体大于基准混凝土,这表明橡胶混凝土界面区的C -S -H 含量比普通混凝土少,因此橡胶界面区水泥基强度下降,且强度下降的幅度会随集料掺量的增大而上升㊂过渡区范围的增大导致界面处容易发生断裂破坏,宏观表现为试件强度的降低㊂3 结论1)随着P V A 纤维掺量从0增加到4%,纤维混凝土的轴心抗压强度出现略微增长而后降低的趋势,增长和下降幅度分别为2.8%和9.5%㊂掺入5%的橡胶后,纤维的增强效果无法弥补橡胶带来的强度损失,下降幅度约为27%㊂导致混凝土应力-应变曲线下降段变缓,破坏形态主要为剪切型,试件表面裂缝数量变多㊁宽度变窄㊂2)抗折试验中,加入纤维和橡胶后的试件呈现明显的延性破坏,断裂裂缝的宽度会减小并伴有次生裂缝出现,断裂面破碎的粗集料数量减少㊂掺入1%的P V A 纤维会使抗折强度略微下降,下降幅度约为基准混凝土的2.8%,复掺5%的橡胶会使强度下降幅度达到30%㊂3)S E M 试验表明,橡胶和纤维的掺量越多孔隙率越高,从而减小了试件内部的界面受荷面积,宏观层面强度的降低与混凝土内部的孔隙面积息息相关㊂4)E D S 试验表明,加入纤维和橡胶会影响各元素的含量,其中橡胶的影响更显著㊂标距测定界面100μm 内的元素含量则表明了纤维和橡胶界面处C a /S i 都比普通混凝土的大,幅度会随掺量的变化而改变,C a /S i 比值增大反映出水化产物中C -S -H 含量减小,侧面验证了宏观上混凝土强度降低的微观机理㊂并且C a /S i 与力学强度呈现线性关系,强度会随C a /S i 的增大而减小,基于此提出了橡胶增强纤维混凝土的抗压强度f c 和抗折强度f r 与C a /S i 的关系式㊂㊃231㊃ 长江大学学报(自然科学版)2023年11月参考文献:[1]Y O U S S F O ,E L G AWA D Y M A ,M I L L SJE .E x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o no f c r u m br u b b e r c o n c r e t ec o l u m n su n d e r s e i s m i c l o a d i n g [J ].S t r u c t u r e s ,2015,3:13-27.[2]胡艳丽,高培伟,李富荣,等.不同取代率的橡胶混凝土力学性能试验研究[J ].建筑材料学报,2020,23(1):85-92.HU YL ,G A OP W ,L IFR ,e t a l .E x p e r i m e n t a l s t u d y o nm e c h a n i c 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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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百
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龄 驯 ， ｆ ｛
嘲 ｌ 砂 浆 ： 收 缩 发 膨 趋 势 ｆ 燥
一
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３ ５ｌ ｆ ２ ）
．
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