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1、第3卷第1期建筑材料学报Vol.3,No.12000年3月JOURNALOFBUILDINGMATERIALSMar.,2000文章编号:1007-9629(2000)01-0048-05聚丙烯纤维水泥基复合材料物理力学性能研究(Ñ)*)))抗塑性干缩开裂性能马一平,谈慕华(同济大学混凝土材料研究国家重点实验室,上海200092)摘要:研究了采用不同工艺制作的3种不同几何形态的聚丙烯纤维在不同掺量情况下对水泥基材料抗塑性干缩开裂性能的影响.结果表明:(1)聚丙烯纤维几何形态对抗塑性干缩开裂性能有明显影响,拉丝PP纤维效果最好,膜裂ÒPP纤维次之,膜裂ÑPP纤维最差;(2)聚丙烯纤
2、维掺量对抗塑性干缩开裂性能也有较大影响.随纤维掺量增大,抗塑性干缩开裂性能随之增强,在一定实验条件下,当拉丝PP纤维掺量(体积分数) .10%时,可使水泥砂浆免于塑性干缩开裂.另外,对纤维阻止塑性干缩开裂的机理也进行了分析和讨论.关键词:聚丙烯纤维;抗塑性干缩开裂性能;水泥砂浆;抗塑性干缩开裂的机理中图分类号:TU528文献标识码:A水泥混凝土材料是目前最大宗人造建筑材料,然而其自身尚存在着一些缺陷,如易于塑性干缩开裂、抗拉强度低、韧性差等,这些限制了其在结构工程中更广泛的使用.针对水泥混凝土材料在硬化之前,由于塑性干燥失水收缩造成的开裂现象,人们进行了改善其性能的研究,如So
3、roushian[1]等研究了在水泥基材料中掺加聚丙烯膜裂纤维以及不同的表面修饰方法对材料塑性干缩开裂[2]性能的影响;Grzybowski和Shah采用圆环法研究了掺加钢纤维和聚丙烯纤维对混凝土干缩裂缝[3]宽度的影响;Wang等用直接拉伸法研究了掺加芳伦、聚乙烯和聚丙烯纤维对水泥基复合材料抗拉强度的影响,并用圆环法研究了纤维的抗塑性干缩开裂性能等.以上研究表明,在水泥基材料中掺加纤维材料可在不同程度上改善其抗塑性干缩开裂性能等.[4]鉴于聚丙烯纤维在合成纤维中具有密度小、湿强度高、延伸率大、耐碱性好、价格低等特点,笔者研究了通过不同生产工艺制作的3种不同几何形态的聚丙烯纤维在
4、不同掺量情况下对水泥基复合材料抗塑性干缩开裂性能和力学性能的影响,同时分析探讨了纤维阻止塑性干缩开裂的机理和纤维对水泥基材料力学性能的影响机理.本文是关于抗塑性干缩开裂性能的研究,有关力学性能部分的研究将在本文续文中刊出.1实验1.1实验原材料水泥采用浙江德清中利达425普通硅酸盐水泥;砂为黄砂、中砂;聚丙烯纤维为东华大学提供的用膜裂工艺制作的聚丙烯膜裂Ñ型纤维(简称膜裂ÑPP纤维)、聚丙烯膜裂Ò型纤维(简称膜裂ÒPP纤维)和用拉丝工艺制作的聚丙烯拉丝纤维(简称拉丝PP纤维).3种聚丙烯纤维的外观形貌收稿日期:1999-11-15作者简介:马一平(1960~),男(回族),山东人
5、,同济大学副教授.*上海市教育委员会重点学科研究项目.第1期马一平等:聚丙烯纤维水泥基复合材料物理力学性能研究(Ñ)49及物理力学性能分别示于图1、表1.由图1可见,2种膜裂纤维断面均为矩形,其基本单元断面的长@宽约320Lm@30Lm,它们的差别在于膜裂ÑPP纤维基本单元之间牵连严重,而膜裂ÒPP纤维基本单元之间分离较好.拉丝PP纤维断面为圆形,直径约为43Lm,3种聚丙烯纤维的长度均为15mm左右.(a)(b)(c)图13种聚丙烯纤维的外观形貌Fig.1SEMphotosofthreepolypropylenefibres(a)FibrillatedfilmÑPPfibre;
6、(b)FibrillatedfilmÒPPfibre;(c)PPfibrebydrawingwire表1聚丙烯纤维的物理力学性能Table1PhysicalandmechanicalpropertiesofpolypropylenefibresTensilestrength/MPaYoung.smodulusMeltingDensity/(g#cm-3)Elongation/%DryWet/GPatemperature/bC0.9400400881651.2塑性干缩开裂实验方法塑性干缩开裂实验采用914mm@610mm@19mm的木模,详见文献[5],采用砂浆搅拌机对水泥B砂B水
7、=1B1.5B0.5(质量比)的砂浆搅拌约3min(对于纤维砂浆则同时加入纤维),然后将拌和料沿木模边缘螺旋式向试模中心进行浇注,直至拌和料自动流满整个木模,立即用刮平长木条沿试模长边快速刮平试件表面.成型后即打开位于试模短边的风速约为5m/s的电风扇,并开启位于试模长边两边上方约1.5m处的1000W碘钨灯,光照4h后关灯,风吹24h后关闭电风扇.采用自制3,2,1mm塞尺测量裂缝宽度,按裂缝宽度分段测量裂缝长度li,并与文献[5]列出的裂缝宽度权值Ai一起计算塑性干缩开裂权重
