在AEA膨脹劑中復(fù)摻有機(jī)短纖維的研究

      [摘要] 本文重點(diǎn)論述了在AEA膨脹劑中復(fù)摻有機(jī)短纖維控制裂縫的技術(shù)關(guān)鍵，有機(jī)短纖維和膨脹劑的最佳摻量，復(fù)摻后的限制膨脹率，砂漿的抗壓及抗折強(qiáng)度等技術(shù)問題。 
      [關(guān)鍵詞] AEA膨脹劑混凝土裂縫有機(jī)短纖維

      1 前言
 
      水泥混凝土裂縫的原因是多方面的，也是很復(fù)雜的，這是百余年來都未能很好地解決的技術(shù)難
題，一直困擾著工程界。為解決水泥混凝土裂縫問題，設(shè)計(jì)、施工、材料等各個(gè)方面都采取了種種技術(shù)措施，但裂縫還是經(jīng)常產(chǎn)生。雖然細(xì)小的裂縫不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性帶來嚴(yán)重影響，而且規(guī)范中也允許構(gòu)筑物帶裂縫工作。但是從工程的耐久性和滲漏水或腐蝕性介質(zhì)對(duì)鋼筋的銹蝕角度考慮，如能控制混凝土不產(chǎn)生裂縫，無疑會(huì)提高混凝土工程的耐久性和使用壽命。因此，對(duì)混凝土的裂縫進(jìn)行控制日益受到工程界的重視。在眾多的裂縫控制方法中，利用膨脹劑配制的補(bǔ)償收縮混凝土控制混凝土裂縫的方法在近十余年來得到了很快的發(fā)展，除按傳統(tǒng)的方法用于防水混凝土外，還成功地解決了許多超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工的裂縫控制問題[1]。 

      目前，用膨脹劑配制的補(bǔ)償收縮混凝土主要用于地下防水工程、超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)工程、大體積混凝土工程等。在已應(yīng)用的工程中，有的工程采用膨脹劑有效地控制了混凝土的裂縫，但由于種種原因，也有很多失敗的工程實(shí)例。 

      為此，國(guó)內(nèi)混凝土膨脹劑的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)均面臨著改進(jìn)和創(chuàng)新，如何積極發(fā)揮或提高其效能，最終解決混凝土開裂問題，是工程界和學(xué)術(shù)界均十分關(guān)心的問題。安徽巢湖速凝劑總廠提出通過在膨脹劑中摻加有機(jī)短纖維來提高混凝土抗裂性能的設(shè)想，委托中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院和清華大學(xué)分別對(duì)摻纖維膨脹劑的性能及其對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響進(jìn)行研究。本文即是第一部分工作的總結(jié)。 

      2 在AEA膨脹劑中復(fù)摻有機(jī)短纖維的研究試驗(yàn)設(shè)計(jì) 

      本研究的目的是為了在超長(zhǎng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和大體積混凝土工程應(yīng)用中提高其抗裂能力，增強(qiáng)工程的整體性、安全性和耐久性。聚丙烯纖維混凝土技術(shù)在北美和歐洲已經(jīng)有20年的大量工程實(shí)踐，應(yīng)用技術(shù)已日臻完善。近年來，國(guó)內(nèi)聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用逐步增多[2]。試驗(yàn)用膨脹劑為安徽巢湖速凝劑總廠生產(chǎn)的AEA型膨脹劑，有機(jī)短纖維為聚丙烯腈短纖維，規(guī)格為6.7dtex 12mm。水泥為中國(guó)外加劑協(xié)會(huì)監(jiān)制的P.O42.5級(jí)基準(zhǔn)水泥。 

      先將聚丙烯腈短纖維摻入AEA膨脹劑中，試驗(yàn)設(shè)計(jì)聚丙烯腈短纖維的摻加量為膨脹劑重量的2%，然后用拌合機(jī)干拌15～20分鐘。試驗(yàn)的膨脹劑摻量均按膠凝材料的8%計(jì)算（內(nèi)摻），AEA膨脹劑以工廠檢驗(yàn)的出廠報(bào)告，質(zhì)量符合JC476- 2001標(biāo)準(zhǔn)。未摻纖維的試驗(yàn)編號(hào)為PAEA，摻纖維的試驗(yàn)編號(hào)為FAEA。

      本試驗(yàn)按JC476- 2001標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，摻量均按膠凝材料的8%，通過檢驗(yàn)砂漿的抗壓和抗折強(qiáng)度性能、限制膨脹率來研究復(fù)摻有機(jī)短纖維對(duì)砂漿性能的影響。

有關(guān)聚丙烯腈短纖維的技術(shù)參數(shù)見表1。


有關(guān)復(fù)摻試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。


有關(guān)AEA膨脹劑復(fù)摻有機(jī)短纖維的技術(shù)性能試驗(yàn)的結(jié)果見表3。


有關(guān)AEA膨脹劑復(fù)摻有機(jī)短纖維的限制膨脹性能見表4。
 

      3 AEA膨脹劑中復(fù)摻有機(jī)短纖維的研究結(jié)果 

      3.1 在混凝土膨脹劑中復(fù)摻有機(jī)短纖維，規(guī)格應(yīng)為6～12mm為宜。由于纖維在混凝土體中的均勻性及其他性能對(duì)混凝土的質(zhì)量有很大的影響作用；同時(shí)纖維長(zhǎng)度對(duì)混凝土的施工和質(zhì)量也有很大的影響。試驗(yàn)表明，纖維長(zhǎng)度在6～12mm時(shí)效果最佳。在不同張力下對(duì)24mm長(zhǎng)的纖維也作了試驗(yàn)，盡管嵌入深度不同，在所有纖維斷開前，混凝土已經(jīng)裂開。同樣長(zhǎng)度為0～3mm時(shí)，所有纖維被拉出，證明嵌入深度不足；纖維長(zhǎng)度6～12mm時(shí)，所有纖維被拉斷，證明其全部受力，是最佳嵌入深度。過短或過長(zhǎng)實(shí)際生產(chǎn)不易控制，不易拌合均勻，有關(guān)工業(yè)化生產(chǎn)中的技術(shù)問題還有待進(jìn)一步研究。 

      3.2 在混凝土膨脹劑中復(fù)摻有機(jī)短纖維可提高砂漿的抗折性能和韌性，為了證明加入纖維對(duì)減少收縮而引起的開裂和變形影響，進(jìn)行了有關(guān)試驗(yàn)。試驗(yàn)證明，加入適量的纖維可降低收縮，并且能減少變形。在降低收縮的同時(shí)，對(duì)一旦出現(xiàn)裂縫的大小也能起到抑制作用[3]。

      3.3 復(fù)摻有機(jī)短纖維可改善混凝土的限制膨脹性能，對(duì)抑制混凝土早期塑性裂縫也有一定的貢獻(xiàn)。纖維抑制混凝土開裂的進(jìn)程，可近似看作是在其中摻入了巨量無序分布的“微細(xì)筋”，這種“無序加筋”改善了混凝土內(nèi)部力學(xué)環(huán)境，取得了抗裂并延緩裂隙擴(kuò)展的實(shí)際效果[4]。

      3.4 復(fù)摻有機(jī)短纖維可改善混凝土的抗?jié)B性。

[參考文獻(xiàn)]
[1] 江云安等，CaO-MgO- Al2O3- SO3四體系高性能膨脹劑的研究[C]，《第五界國(guó)際水泥化學(xué)會(huì)議》2002年11月，上海
[2] 鄭遠(yuǎn)林，混凝土中使用UEA膨脹劑的問題探討[C]，《混凝土膨脹劑及其應(yīng)用》（中國(guó)建材工業(yè)出版社），2002年
[3] 海川工程產(chǎn)品技術(shù)手冊(cè)[Z（] 水泥混凝土專用）
[4] 菜文勝等，微膨脹纖維混凝土的研究及應(yīng)用[J]《. 新型建筑材料》2001/8，p29～30