□文/黃建琴 李世香 張磊 梁家林

不同纖維對(duì)蒸壓加氣混凝土強(qiáng)度的影響

□文/黃建琴 李世香 張磊 梁家林

文章研究了在蒸壓加氣混凝土（AAC）中添加碳纖維、聚丙烯纖維、玄武巖纖維；討論了纖維添加量及不同種纖維對(duì)AAC抗壓、抗折強(qiáng)度的影響并通過(guò)掃描電鏡（SEM）對(duì)纖維增強(qiáng)的AAC的結(jié)構(gòu)及纖維的化學(xué)穩(wěn)定性進(jìn)行觀察、分析。結(jié)果表明：纖維最佳摻量為干料量的0.3%，AAC的抗壓、抗折強(qiáng)度提高最多；纖維對(duì)抗壓、抗折強(qiáng)度的提高能力表現(xiàn)為碳纖維＞聚丙烯纖維＞玄武巖纖維。

纖維；蒸壓加氣混凝土；強(qiáng)度

目前的建筑產(chǎn)品中，尤其是混凝土，越來(lái)越多的應(yīng)用了纖維增強(qiáng)材料。大量科學(xué)研究著作主要是研究添加纖維對(duì)混凝土各種特性和坯體的影響，關(guān)于向蒸壓加氣混凝土中添加纖維的研究很少。本論文的目的是研究碳纖維、聚丙烯、玄武巖纖維對(duì)蒸壓加氣混凝土強(qiáng)度的影響。

1　試驗(yàn)部分

1.1原材料

蒸壓加氣混凝土是以硅質(zhì)材料砂、鈣質(zhì)材料石灰以及水泥、石膏、水為原料制備而成。其中，本文中的砂是由尾礦和河砂采用一定的比例混合磨制，發(fā)氣劑采用鋁粉。各主要原材料的化學(xué)組成見(jiàn)表1。

表1　主要原材料的化學(xué)組成%

石灰的消化溫度與速度15min/65.5℃。

纖維規(guī)格要求見(jiàn)表2。

表2　纖維的規(guī)格要求

1.2制備方法

原材料按照一定配合比制備，將磨細(xì)的砂和水?dāng)嚢? min，再加入水泥和石灰，攪拌50 s，添加纖維攪拌40s，最后加入鋁粉，攪拌15s進(jìn)行澆筑，預(yù)養(yǎng)2 h后切割，樣塊放在蒸壓箱中蒸養(yǎng)，時(shí)間為（2+7+2）h，蒸氣溫度為187℃，壓力為1.2 MPa。在此之后100mm×100mm×100mm和切割的50mm×50mm×200mm的樣塊在（105±5）℃下烘干備用。

原材料的配合比見(jiàn)表3。

表3　原材料配比%

1.3性能檢測(cè)

1.3.1抗壓和抗折強(qiáng)度檢測(cè)

依據(jù)GB11968—2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》和GB/T11969—2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》，對(duì)砌塊的抗壓、抗折強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.3.2掃描電鏡分析

取添加了不同纖維的蒸壓加氣混凝土樣品固定在樣品臺(tái)上，真空噴金，樣品制好后放入Hitachis-4800型掃描電子顯微鏡觀察膜的微觀形貌結(jié)構(gòu)。

2　分析與討論

2.1纖維添加量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

試驗(yàn)將干料量的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的碳纖維、聚丙烯纖維、玄武巖纖維添加到AAC中，測(cè)試不同纖維、不同添加量的砌塊的抗壓強(qiáng)度見(jiàn)圖1。

圖1　不同纖維對(duì)蒸壓加氣混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

由圖1可以看出，隨纖維加量的增加，蒸壓加氣混凝土的抗壓強(qiáng)度均增加；當(dāng)纖維加量為干料量的0.3%時(shí)，蒸壓加氣混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值且3種纖維對(duì)蒸壓加氣混凝土強(qiáng)度增加表現(xiàn)為碳纖維＞聚丙烯纖維＞玄武巖纖維。

2.2纖維添加量對(duì)抗折強(qiáng)度的影響

由圖2可以看出，3種纖維的添加均可增大蒸壓加氣混凝土的抗折強(qiáng)度；蒸壓加氣混凝土的抗折強(qiáng)度隨纖維加量的先增加后減小，當(dāng)纖維加量0.3%時(shí)，抗折強(qiáng)度均達(dá)到最大值且纖維對(duì)抗折強(qiáng)度的貢獻(xiàn)為碳纖維＞聚丙烯纖維＞玄武巖纖維。

圖2　不同纖維對(duì)蒸壓加氣混凝土抗折強(qiáng)度的影響

2.3SEM掃描電鏡分析

由圖3可以看出，當(dāng)碳纖維加入到蒸壓加氣混凝土中，碳纖維不溶于高溫高壓下的坯體硬化過(guò)程中的堿環(huán)境，因此在硬化的蒸壓加氣混凝土斷面，即蒸壓加氣混凝土的破損過(guò)程中，碳纖維只是以滑動(dòng)的方式被拉出，拉出這些纖維后混凝土和纖維表面分離。從d-f看出，聚丙烯纖維蒸壓加氣混凝土的破損處被拉出來(lái)且蒸壓加氣混凝土與聚丙烯纖維接觸的斷面的微觀結(jié)構(gòu)更加平滑。而玄武巖纖維（g-k）的細(xì)絲在反應(yīng)釜中與蒸壓加氣混凝土硬化過(guò)程中的堿性中間產(chǎn)物相互作用時(shí)，形成了“夾層”產(chǎn)物，使細(xì)絲在“內(nèi)部生長(zhǎng)”，所以在蒸壓加氣混凝土的破損處，細(xì)絲隨著它斷裂。

圖3　纖維增強(qiáng)的AAC的斷面微觀結(jié)構(gòu)

3　結(jié)論

1）纖維最佳摻量為干料量的0.3%，此時(shí)纖維對(duì)蒸壓加氣混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度的增加達(dá)到最大。

2）3種纖維對(duì)蒸壓加氣混凝土抗壓、抗折強(qiáng)度提高順序?yàn)樘祭w維＞聚丙烯纖維＞玄武巖纖維。

3）添加的碳纖維、聚丙烯纖維不會(huì)在混凝土硬化過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并且當(dāng)混凝土斷裂時(shí)可以發(fā)生滑動(dòng)，混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度能夠得到提高；玄武巖纖維會(huì)和混凝土中膠凝材料反應(yīng)的，當(dāng)混凝土斷裂時(shí)不會(huì)在其之間滑動(dòng)的纖維會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)而非常脆，提高抗壓、抗折強(qiáng)度的能力很小。

[1]Sinica M，Laukaitis A，Sezemanas G，et al. The influenceof binding materials composition and fibrous additiveson the properties of porous concrete[J].J Civil Eng Manage，2004，10（2）：131-136.

[2]Singh S，Shukla A，Brown R.Pullout behavior of polypropylenefibers from cementitious matrix[J].Cem Concr Res，2004，（34）：1919-1925.

[3]Song PS，Wu JC，Hwang S，et al.Statistical analysis of impactstrength and strength reliability of steel polypropylenehybrid fiber-reinforced concrete [J].ConstrBuild Mater ,2005，（19）：1-9.

[4]王德志，孟云芳，韓靜云，等.生態(tài)纖維對(duì)混凝土抗?jié)B性的影響及增強(qiáng)效果研究[J].新型建筑材料，2007，（4）：52-54.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.004

□李世香、張磊、梁家林/天津?yàn)I海天筑永利建材有限公司。

□TU528

□C

□1008-3197（2015）01-10-02

□2014-12-26

□黃建琴/女，1987年出生，助理工程師，天津?yàn)I海天筑永利建材有限公司，從事加氣混凝土工藝研究工作。