MAMF纖維對泡沫混凝土的改性研究

蔣寧山，劉連新，吳成友，徐婷婷，劉亞，陳彪

（青海大學(xué) 土木工程學(xué)院，青海 西寧 810016）

MAMF纖維對泡沫混凝土的改性研究

蔣寧山，劉連新，吳成友，徐婷婷，劉亞，陳彪

（青海大學(xué) 土木工程學(xué)院，青海 西寧 810016）

泡沫混凝土具有輕質(zhì)、保溫、環(huán)保等特性，在建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用。泡沫混凝土的使用焦點問題往往在于如何提高其強(qiáng)度和保溫性能、降低干密度及易于施工。為了改善泡沫混凝土的性能，在泡沫混凝土中摻入MAMF纖維，當(dāng)MAMF纖維摻量為水泥質(zhì)量的0.03%～0.04%時，泡沫混凝土的強(qiáng)度、干密度等性能得到明顯的改善。

泡沫混凝土；MAMF纖維；強(qiáng)度；干密度

施工現(xiàn)場物理發(fā)泡加工泡沫混凝土盡管有操作簡單、技術(shù)難度低、成本低等優(yōu)點，但也容易出現(xiàn)強(qiáng)度低、易開裂、易塌模等現(xiàn)象，為改善這一現(xiàn)象，除了引入穩(wěn)泡劑、瞬凝劑、減水劑等常規(guī)外加劑外，依據(jù)纖維混凝土增強(qiáng)機(jī)理[1-4]，在泡沫混凝土中引入多功能礦物改性纖維（Multi－functional Asbestos Modify Fiber，MAMF）以改善其性能。

1 試驗

1.1 原材料

（1）MAMF纖維：屬于礦物纖維類型，握裹力強(qiáng)、亂向分布、自動補強(qiáng)、分散性好、施工簡單、無磁防銹、防腐耐、導(dǎo)電性低、抗堿性優(yōu)良、無毒、無味。其主要性能指標(biāo)見表1。

表1 MAMF纖維的主要性能指標(biāo)

（2）水泥：P·O42.5水泥。

（3）發(fā)泡劑：植物蛋白類發(fā)泡劑。

（4）穩(wěn)泡劑：三乙醇胺，無色黏稠液體。

（5）減水劑：聚羧酸減水劑。

（6）瞬凝劑：硫酸鈉，白色晶體。

1.2 試驗方法

通過前期正交試驗確定泡沫混凝土的最優(yōu)配比為：水料比0.40、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、減水劑和瞬凝劑摻量分別占水泥質(zhì)量的0.70%、0.025%、0.15%、2.0%，依據(jù)此配比混合攪拌后，最后摻加占水泥質(zhì)量0.01%～0.05%的MAMF纖維入模成型，研究其對泡沫混凝土性能的影響。泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度按JG/T 266—2011《泡沫混凝土》進(jìn)行測試，并采用掃描電鏡分析了泡沫混凝土內(nèi)部的氣孔分布。

2 試驗結(jié)果與分析

MAMF纖維摻量對泡沫混凝土基本性能的影響見表2。

表2 MAMF纖維摻量對泡沫混凝土性能的影響

由表2可見，當(dāng)MAMF纖維摻量為0.01%～0.04%時，泡沫混凝土試件的抗壓強(qiáng)度隨纖維摻量的增加而提高，在此范圍內(nèi)，泡沫混凝土的7 d抗壓強(qiáng)度從2.83 MPa提高到3.17 MPa，增長幅度為12%；當(dāng)纖維摻量高于0.04%時，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度開始下降，當(dāng)纖維摻量從0.04%增加到0.05%時，試件的7 d抗壓強(qiáng)度從3.17 MPa下降至2.74 MPa，下降了13.6%。

隨著MAMF纖維摻量增加，泡沫混凝土的干密度呈下降趨勢。MAMF纖維摻量為0.01%～0.05%時，泡沫混凝土的干密度從481 kg/m3下降至454 kg/m3，僅僅下降了5.6%，下降趨勢較緩慢。

3 微觀分析

為了進(jìn)一步了解泡沫混凝土摻加MAMF纖維后的增強(qiáng)機(jī)理，在掃描電鏡下進(jìn)一步觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)。未摻加MAMF纖維時泡沫混凝土的內(nèi)部氣孔平均直徑為0.75 mm，孔隙率為85%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.10 W/（m·K），氣孔分布如圖1所示。摻加0.04%MAMF纖維的泡沫混凝土內(nèi)部氣孔平均直徑為0.60 mm，孔隙率為92%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.09 W/（m·K），氣孔分布如圖2所示。

圖1 未摻MAMF纖維的泡沫混凝土內(nèi)部氣孔分布

圖2 摻0.04%MAMF纖維的泡沫混凝土內(nèi)部氣孔分布

由于MAMF纖維具有表面粗糙、中空管狀材料的屬性，而且表面進(jìn)行了特殊處理，因此纖維在水泥漿中具有極佳的分散性，加入泡沫混凝土后，與水泥相粘連成為致密的亂向分布的三維網(wǎng)狀增強(qiáng)系統(tǒng)，與水泥基料有極強(qiáng)的粘結(jié)力，較大氣泡間的水泥漿料流失較少，在大氣孔間又嵌固了小氣孔，無數(shù)的纖維單絲在泡沫混凝土內(nèi)部形成的亂向撐托體系可以有效阻礙骨料的離析，保證泡沫混凝土早期均勻的泌水性，水泥的水化反應(yīng)更徹底，提高了成孔率，從而強(qiáng)度、干密度和保溫性能等指標(biāo)得以改善。

4 結(jié)論

（1）泡沫混凝土中摻入MAMF纖維時應(yīng)嚴(yán)格控制摻量，摻量小于0.03%時，泡沫混凝土性能提升不明顯，摻量大于0.04%時，泡沫混凝土性能明顯下降，MAFM無法在料漿中均勻分布，極易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，從而使得硬化以后的試件抗壓強(qiáng)度大幅度降低，同時在澆筑時塌模嚴(yán)重。因此，MAMF纖維的適宜摻量為0.03%～0.04%。

（2）當(dāng)MAMF纖維摻量為水泥質(zhì)量的0.03%～0.04%時，由于對水泥基料有極強(qiáng)的粘結(jié)力，改善了泡沫混凝土的泌水性，強(qiáng)度得以提高，開裂現(xiàn)象得以改善，同時由于內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)得到改善，泡沫混凝土干密度有所下降、保溫性能得到提升。

[1]孫家瑛，陳建祥，吳初航.硅灰對水泥基PP纖維復(fù)合材料路用性能的影響[J].建筑材料學(xué)報，2000（1）：80-83.

[2] 曹芳，馬保國，李有國.混凝土的滲透性能及測試方法的對比分析[J].混凝土，2002（10）：12-13.

[3] 張禮和，談慕華，馬一平.PP纖維水泥界面粘結(jié)與抗干縮性能研究[J].建筑材料學(xué)報，2001（1）：17-21.

[4] 戴建國，黃承逵，趙國藩.混凝土中非結(jié)構(gòu)裂縫分析的及合成纖維控制[J].建筑結(jié)構(gòu)，2000，30（9）：56-60.

Research on modification of foam concrete added MAMF fiber

JIANG Ningshan，LIU Lianxin，WU Chengyou，XU Tingting，LIU Ya，CHEN Biao
（School of Civil Engineering of Qinghai University，Xining 810016，China）

Due to many good characteristics，such as lightweight，insulation and environmental protection，foam concrete is widely used in construction engineering.However，the application of foam concrete is usually pay attention to how to raise strength and thermal insulation performance，decrease dry density and make it easy construction.In order to improve the characteristics of foam concrete，Multi－Functional Asbestos Modify fiber（MAMF） has been added in foam concrete.The results from adjusting dosage of MAMF show that the strength and dry density can be obviously improved when the dosage of MAMF is 0.03%～0.04% by weight of cement.

foam concrete，MAMF fiber，strength，dry density

TU528.2

A

1001-702X（2016）08-0020-02

國家自然科學(xué)基金項目（U1407104）；青海省科技廳基金資助項目（2015-ZJ-722、2015-ZJ-937Q）

2015-12-04

蔣寧山，男，1978年生，青海互助人，副教授。