不同纤维对蒸压加气混凝土强度的影响

□文/黄建琴 李世香 张磊 梁家林

不同纤维对蒸压加气混凝土强度的影响

□文/黄建琴 李世香 张磊 梁家林

文章研究了在蒸压加气混凝土（AAC）中添加碳纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维；讨论了纤维添加量及不同种纤维对AAC抗压、抗折强度的影响并通过扫描电镜（SEM）对纤维增强的AAC的结构及纤维的化学稳定性进行观察、分析。结果表明：纤维最佳掺量为干料量的0.3%，AAC的抗压、抗折强度提高最多；纤维对抗压、抗折强度的提高能力表现为碳纤维＞聚丙烯纤维＞玄武岩纤维。

纤维；蒸压加气混凝土；强度

目前的建筑产品中，尤其是混凝土，越来越多的应用了纤维增强材料。大量科学研究著作主要是研究添加纤维对混凝土各种特性和坯体的影响，关于向蒸压加气混凝土中添加纤维的研究很少。本论文的目的是研究碳纤维、聚丙烯、玄武岩纤维对蒸压加气混凝土强度的影响。

1　试验部分

1.1原材料

蒸压加气混凝土是以硅质材料砂、钙质材料石灰以及水泥、石膏、水为原料制备而成。其中，本文中的砂是由尾矿和河砂采用一定的比例混合磨制，发气剂采用铝粉。各主要原材料的化学组成见表1。

表1　主要原材料的化学组成%

石灰的消化温度与速度15min/65.5℃。

纤维规格要求见表2。

表2　纤维的规格要求

1.2制备方法

原材料按照一定配合比制备，将磨细的砂和水搅拌1 min，再加入水泥和石灰，搅拌50 s，添加纤维搅拌40s，最后加入铝粉，搅拌15s进行浇筑，预养2 h后切割，样块放在蒸压箱中蒸养，时间为（2+7+2）h，蒸气温度为187℃，压力为1.2 MPa。在此之后100mm×100mm×100mm和切割的50mm×50mm×200mm的样块在（105±5）℃下烘干备用。

原材料的配合比见表3。

表3　原材料配比%

1.3性能检测

1.3.1抗压和抗折强度检测

依据GB11968—2006《蒸压加气混凝土砌块》和GB/T11969—2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》，对砌块的抗压、抗折强度进行检验。

1.3.2扫描电镜分析

取添加了不同纤维的蒸压加气混凝土样品固定在样品台上，真空喷金，样品制好后放入Hitachis-4800型扫描电子显微镜观察膜的微观形貌结构。

2　分析与讨论

2.1纤维添加量对抗压强度的影响

试验将干料量的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的碳纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维添加到AAC中，测试不同纤维、不同添加量的砌块的抗压强度见图1。

图1　不同纤维对蒸压加气混凝土抗压强度的影响

由图1可以看出，随纤维加量的增加，蒸压加气混凝土的抗压强度均增加；当纤维加量为干料量的0.3%时，蒸压加气混凝土的抗压强度达到最大值且3种纤维对蒸压加气混凝土强度增加表现为碳纤维＞聚丙烯纤维＞玄武岩纤维。

2.2纤维添加量对抗折强度的影响

由图2可以看出，3种纤维的添加均可增大蒸压加气混凝土的抗折强度；蒸压加气混凝土的抗折强度随纤维加量的先增加后减小，当纤维加量0.3%时，抗折强度均达到最大值且纤维对抗折强度的贡献为碳纤维＞聚丙烯纤维＞玄武岩纤维。

图2　不同纤维对蒸压加气混凝土抗折强度的影响

2.3SEM扫描电镜分析

由图3可以看出，当碳纤维加入到蒸压加气混凝土中，碳纤维不溶于高温高压下的坯体硬化过程中的碱环境，因此在硬化的蒸压加气混凝土断面，即蒸压加气混凝土的破损过程中，碳纤维只是以滑动的方式被拉出，拉出这些纤维后混凝土和纤维表面分离。从d-f看出，聚丙烯纤维蒸压加气混凝土的破损处被拉出来且蒸压加气混凝土与聚丙烯纤维接触的断面的微观结构更加平滑。而玄武岩纤维（g-k）的细丝在反应釜中与蒸压加气混凝土硬化过程中的碱性中间产物相互作用时，形成了“夹层”产物，使细丝在“内部生长”，所以在蒸压加气混凝土的破损处，细丝随着它断裂。

图3　纤维增强的AAC的断面微观结构

3　结论

1）纤维最佳掺量为干料量的0.3%，此时纤维对蒸压加气混凝土的抗压、抗折强度的增加达到最大。

2）3种纤维对蒸压加气混凝土抗压、抗折强度提高顺序为碳纤维＞聚丙烯纤维＞玄武岩纤维。

3）添加的碳纤维、聚丙烯纤维不会在混凝土硬化过程中发生化学反应并且当混凝土断裂时可以发生滑动，混凝土的抗压、抗折强度能够得到提高；玄武岩纤维会和混凝土中胶凝材料反应的，当混凝土断裂时不会在其之间滑动的纤维会因为化学反应而非常脆，提高抗压、抗折强度的能力很小。

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

□李世香、张磊、梁家林/天津滨海天筑永利建材有限公司。

□TU528

□C

□1008-3197（2015）01-10-02

□2014-12-26

□黄建琴/女，1987年出生，助理工程师，天津滨海天筑永利建材有限公司，从事加气混凝土工艺研究工作。