嚴寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應用于陶?；炷翂w抗裂的性能研究

1、嚴寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應用于陶粒混凝土墻體抗裂的性能研究2011年第3期3月混凝土與水泥制品CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCTS2011No3March嚴寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應用于陶?；炷翂w抗裂的性能研究呂春,劉杰(1.齊齊哈爾大學建筑與土木工程學院,161006;2.齊齊哈爾大學輕工與紡織學院,161006)摘要:針對嚴寒地區(qū)陶粒混凝土砌塊墻體極易產生裂縫的現(xiàn)狀,在墻體飾面砂漿中摻加聚丙烯纖維以改善砂漿的抗裂性能.試驗研究了聚丙烯纖維長度及摻量對陶?；炷疗鰤K墻體飾面砂漿的抗壓,抗折,抗裂性能的影響.結果表明,聚丙烯纖維的最佳長度為15mm,最佳摻量為0.15%0

2、.20%.關鍵詞:聚丙烯纖維;陶?；炷?砂漿;墻體裂縫;施工Abstract:Forthestatusofceramicconcreteblockwallcausingcrackseasilyincoldareas,thecrackresistanceofmortarcanbeimprovedbyaddingthepolypropylenefiberinthewallfacingmortar.Theeffectsofthelengthanddosageofpolypropylenefiberoncompressivestrength,flexuralstrengthandcrackresis

3、tanceoffacingmortarinceramicconcreteblockwallareresearchedbyexperiment.Theresultsshowthattheoptimumlengthofpolypropylenefiberis15mm,andtheoptimumdosageis0.15%0.20%.Keywords:Polypropylenefiber;Ceramicconcrete;Mortar;Wallcracks;Construction中圖分類號:TU528.572文獻標識碼:A文章編號:10004637(2011)0340040前言北方嚴寒地區(qū)冬季寒冷而漫

4、長.陶?；炷疗鰤K具有優(yōu)越的保溫性能及可靠的強度指標,因而被廣泛應用于嚴寒地區(qū)建筑物的外圍護墻和填充墻.但陶粒混凝土砌塊容易產生墻體裂縫,從而影響使用效果,陶?；炷疗鰤K外墻體飾面砂漿層出現(xiàn)裂縫是北方嚴寒地區(qū)普遍存在的現(xiàn)象.本文研究了聚丙烯纖維摻入飾面水泥砂漿后對砂漿的改善性能,提出了聚丙烯纖維的適宜長度和摻量,并在齊齊哈爾某公寓樓工程中進行了具體的施工和對比測試.1陶?；炷翂w飾面產生裂縫原因陶粒混凝土空心砌塊以陶粒為粗骨料,以陶砂加其它工業(yè)廢料為細骨料,以水泥為膠凝材料,經機械攪拌,機械成型,自然養(yǎng)護而成.陶?；炷疗鰤K具有混凝土的脆性,部分陶粒混凝土砌塊在上墻前就有非貫通的微裂縫,這些

5、微裂縫在某些外界因素的作用下,就可能形成大的裂縫.干縮是陶粒混凝土砌塊的重要特,征【",干縮值一般為0.40mm/m,經過28d養(yǎng)護后,其收縮完成值約為60%,尚有40%需在施工現(xiàn)場完成.因此,陶?；炷疗鰤K上墻后就難免會引起墻體裂縫,從而造成墻體飾面砂漿層的開裂.其次,用于陶粒混凝土空心砌塊和砌筑砂漿中的水泥,石灰,砂石等材料來源很廣,性能不夠40穩(wěn)定,也會影響砌塊和砌筑砂漿的質量.工程實踐證明,陶?；炷疗鰤K干縮是陶粒混凝土砌塊墻體飾面砂漿層出現(xiàn)裂縫的主因.另外,由于齊齊哈爾地處北方嚴寒地區(qū),冬夏及晝夜溫差大,溫差應力引起的裂縫也是墻體飾面砂漿層產生裂縫的重要因素.2試驗方法2.

6、1原材料的選用水泥采用P?O42.5R級普通硅酸鹽水泥;細集料采用天然中砂,細度模數(shù)為2.22.6,含泥量小于l%;水采用自來水;砂漿中摻加的聚丙烯纖維是經過添加功能母料改性并經特殊表面處理而成的單絲狀纖維,具有分散性好,親水性強,與水泥基體的握裹力強等特點,其直徑為0.015mm,密度為0.90-0.91g/cm,抗拉強度>460MPa,彈性模量3500MPa.2.2試件制作及性能測試抗壓及抗折試件分別采用兩種配合比進行配制.MIO水泥砂漿的配合比為水泥:砂子:水=345kg:1630kg:175kg;M5水泥砂漿的配合比為水泥:砂子:水=210kg:1630kg:105kg.

7、聚丙烯纖維按相同體積摻量的不同長度及相同長度的不同體積摻量分別進行試驗.砂漿立方體抗壓試件每3塊為一組,試件尺寸為70.7mm70.7mmx70.7mm.砂漿抗折強度試件每3塊為一組,采用40mmx40mmxl60mm呂春,劉杰嚴寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應用于陶?；炷翂w抗裂的性能研究的棱柱形試件.試件制作后在(205)下停置一晝夜(242)h,然后對試件進行編號并拆模1.試件拆模后在標準養(yǎng)護條件下繼續(xù)養(yǎng)護至28d,然后進行抗壓及抗折強度測試.抗干縮開裂性能測試所用原材料的配合比為水泥:砂:水=l:1.5:0.5,按纖維摻量從低到高分別按標準試驗方法制作試件并進行試驗.3試驗結果與分析3.1聚丙

8、烯纖維長度對砂漿抗壓,抗折強度的影響選用聚丙烯纖維摻量為0.15%的M5及Ml0砂漿試塊,纖維長度從225mm,共5組.試件強度測試結果見表1.表1聚丙烯纖維長度對抗壓,抗折強度的影響從表1可見,相同聚丙烯纖維摻量時,長度對砂漿性能的影響較明顯.摻不同長度聚丙烯纖維的各組砂漿抗壓強度及抗折強度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢.對比不同長度聚丙烯纖維砂漿可見,摻15mm長聚丙烯纖維砂漿的抗壓強度和抗折強度均為最高;摻25ram長聚丙烯纖維砂漿抗壓強度最低,抗折強度也有所降低.在摻量相同的情況下,聚丙烯纖維長度越長與水泥基體間的粘結強度越大,對砂漿的改性效果越好;但聚丙烯纖維太長時,砂漿單位體積的纖維根數(shù)

9、就會減少,同時,攪拌過程中,纖維太長也容易纏結成團,進一步降低了纖維在砂漿中的分散性l,致使一部分纖維不能發(fā)揮應有的作用,降低了纖維的利用率和改善砂漿性能的效果.所以,聚丙烯纖維過長時,砂漿的抗壓強度及抗折強度均有所下降.通過測試數(shù)據分析并綜合考慮砂漿的強度和韌性兩方面因素,確定摻入長度為15mm左右的聚丙烯纖維時,砂漿的性能最優(yōu).3.2聚丙烯纖維摻量對砂漿抗壓,抗折強度的影響選用摻加長度為l5lnl聚丙烯纖維的M5及Ml0砂漿試塊,摻量從00_3%(體積摻量)共7組進行抗壓及抗折強度的測試,結果見表2.由表2可看出,摻人聚丙烯纖維后,砂漿的抗折強度明顯提高.從表2還可發(fā)現(xiàn),隨著聚丙烯纖維摻量

10、的增加,砂漿的稠度有所下降;同時,纖維的摻加量與砂漿的和易性呈反比關系,即:隨著纖維摻量的增加,砂漿的和易性呈下降趨勢.摻加聚丙烯纖維后,砂漿的韌性得到了提高I,但聚丙烯纖維摻量過高時,砂漿的和易性會變差,對抗折強度的提高亦有限.通過測試數(shù)據可以看出,聚丙烯纖維的摻量以0.15%為宜.表2的數(shù)據還表明,與普通水泥砂漿相比,不同摻量的聚丙烯纖維均會使砂漿的抗壓強度有所降低,且聚丙烯纖維摻量越大,抗壓強度的降低就越明顯.這是因為聚丙烯纖維的彈性模量較低,難以在砂漿基體中承擔較大的應力,同時,聚丙烯纖維的加入會導致砂漿內的空隙率增大,水泥基體間的粘結力下降,這些必然會使砂漿的抗壓強度有所降低.與普通

11、水泥砂漿相比,聚丙烯纖維砂漿的抗折強度隨著纖維摻量的增加先升后降,總體來說抗折強度提高很大,這說明在水泥砂漿中加入聚丙烯纖維,可顯著地改善砂漿的韌性;但是,隨著聚丙烯纖維摻量的增加,砂漿抗折強度增長的效果并不特別明顯,也是因為聚丙烯纖維摻量過大容易結成團狀,分散性差所造成的.表2聚丙烯纖維摻量列'抗壓,抗折強度的影響3.3聚丙烯纖維摻量對砂漿抗干縮開裂性能的影響測試裂縫寬度的權重值見表3,開裂指數(shù)為試件裂縫長度與權重值的乘積,抗開裂性能比以未摻加聚丙烯纖維的基準砂漿的開裂指數(shù)平均值與聚丙烯纖維砂漿的開裂指數(shù)平均值之差除以基準砂漿的開裂指數(shù)平均值的百分數(shù)表示.每次測試試件對應權重值的裂縫

12、寬度,裂縫長度,開裂指數(shù),抗開表3權重值列表裂縫寬度/mm權重值d33>d22>dl1>d0.5d<O.532l0.50-25412011年第3期混凝土與水泥制品總第179期裂性能比見表4.由表4可見,未摻加聚丙烯纖維的基準砂漿裂縫較多且寬度較大,而加入聚丙烯纖維的砂漿,較寬裂縫的減少很快,當摻加量達到0.15%時,大于3mm的裂縫基本不出現(xiàn),但繼續(xù)增加纖維摻量對砂漿的裂縫影響不大.聚丙烯纖維具有控制水泥基體內部微裂縫的生成及發(fā)展的能力,摻入砂漿后,其亂向分布形式有助于削弱砂漿干縮時的應力,收縮的能量被分散到每m中上千萬條具有高抗拉強度且

13、彈性模量相對較低的聚丙烯纖維單絲上,極為有效地增強了砂漿的韌性,抑制了微細裂縫的產生和發(fā)展.同時,聚表4聚丙烯纖維對砂漿抗干縮開裂性能的影響丙烯纖維形成的亂向撐托體系可以有效阻礙骨料的離析,保證砂漿早期均勻泌水,從而阻礙沉降裂紋的形成17.所以,聚丙烯纖維的摻入有助于提高砂漿的抗裂性能.砂漿表面裂縫的有效減少,也使得聚丙烯纖維砂漿的抗?jié)B性能和抗凍性能得到極大的改善81.陶粒混凝土砌塊墻體砂漿面層收縮龜裂現(xiàn)象不僅嚴重影響建筑物的外觀質量,且極易造成外墻面的滲漏,凍融的影響還會造成墻體面層的脫落.聚丙烯纖維砂漿優(yōu)良的抗裂性能,使得既便墻體內部陶?；炷疗鰤K產生微裂縫,墻體表面也會因為聚丙烯纖維的致

14、密網狀亂向分布而阻擋微裂紋擴展成較大裂紋,有效達到抵抗飾面裂縫及抗?jié)B,防水,防凍的目的.聚丙烯纖維的抗裂,抗?jié)B,抗沖擊,抗凍,抗磨,提高韌性的功能,有效減弱了陶?；炷疗鰤K墻體由于自身特性而產生的飾面裂縫.對聚丙烯纖維砂漿塑性收縮開裂情況測試結果的分析表明,摻人聚丙烯纖維可以顯著改善砂漿的抗干縮開裂性能.與不摻纖維的基準砂漿試件相比,摻人0.15%0.20%的聚丙烯纖維,可使砂漿的干縮開裂減少60%以上.摻入聚丙烯纖維可以改善陶粒混凝土墻體砂漿面層易產生裂縫的缺陷,并同時滿足陶?；炷翂w對抗?jié)B,防凍的要求.4聚丙烯纖維抗裂砂漿的工程應用齊齊哈爾某公寓樓工程采取了在砂漿中加人聚丙烯纖維的方法,

15、來改善陶?；炷疗鰤K墻體飾面砂漿性能,具體施工情況如下.4.1投料順序一42一在攪拌機中加入部分砂和水泥,再摻入聚丙烯纖維,并保證其均勻分散在攪拌機中,然后加入剩余的砂和水泥,最后加水攪拌.攪拌時間以聚丙烯纖維能在砂漿中均勻分散為準,通常攪拌時間比不摻纖維時延長30-60s.4.2聚丙烯纖維抗裂砂漿的配制保持基準砂漿原配比不變,僅需按配比摻人聚丙烯纖維;對攪拌設備和工藝也無特別要求,為使聚丙烯纖維分散均勻,需使用強制式攪拌機,并適當延長攪拌時間.施工時可根據砂的粒徑適當調整纖維摻量,如使用粗砂和中粗砂,可適當減小纖維摻量;若使用細砂或特細砂,則適當增加摻量.盡量選用細而柔軟的聚丙烯高強纖維,這

16、樣的纖維在抹面時不會露頭,過粗過硬的纖維容易在砂漿表面露頭,不利于后續(xù)工序的進行.4-3聚丙烯纖維抗裂砂漿的應用情況選取該公寓樓5層同一居室內4塊陶?；炷疗鰤K墻體面層(每塊墻體面層的面積約lOm)進行試驗性施工.施工前將墻面灰塵,污垢等清除干凈,并灑水濕潤.剔平凸出墻面的部位,凹洼部位用1:3水泥砂漿找平.為控制砌塊墻面抹灰層產生裂縫,使墻體有一個干縮穩(wěn)定的過程,墻面抹灰在墻體施工完成15d后進行.砌塊墻面與混凝土墻,梁,柱交接處抹灰前掛鋼絲網并用射釘固定,鋼絲網延至混凝土墻,梁,柱150ram.墻體與梁交接處采用聚氨酯發(fā)泡膠填充密實.1號砌塊墻體采用普通水泥砂漿飾面;2號砌塊墻體采用摻加2

17、mm聚丙烯纖維砂漿飾面,3號砌塊墻體采用摻加15mm聚丙烯纖維砂呂春,劉杰嚴寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應用于陶粒混凝土墻體抗裂的性能研究漿飾面,2號和3號墻體砂漿中聚丙烯纖維的摻量均為0.15%;4號砌塊墻體采用15mm聚丙烯纖維,摻量為0.30%.墻體基層處理完成后采用相同的施工工藝進行抹灰,按一般抹灰工藝抹3遍,繼而進行測試.測試結果顯示,聚丙烯纖維對砂漿的早期抗裂性能提高明顯,摻加量為0.15%,長度為15mrn的聚丙烯纖維水泥砂漿效果最佳.5結論在北方嚴寒地區(qū),陶?；炷疗鰤K墻體飾面砂漿中摻加長度為15mm,摻加量為0.15%0.20%的聚丙烯纖維,能明顯抑制因陶粒混凝土砌塊塑性收縮和溫度變

18、化引起的墻體裂縫并有效控制裂縫的擴展,減少裂縫的數(shù)量和寬度.同時,摻入聚丙烯纖維的可增強飾面砂漿的韌性,顯著提高抗變形能力,抗沖擊性和抗疲勞性,并進而提高砂漿的抗?jié)B及抗凍性能.參考文獻:1姜元閣,等.陶粒混凝土空心砌塊墻體裂縫分析與防治.低溫建筑技術,2001(1):6768.2國家標準局.GB/T78972008鋼絲網水泥用砂漿力學性能試驗方法抗折強度試驗S.北京:中國標準出版社,2008:1.【3中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.JC/T9512005水泥砂漿抗裂性能試驗方法sJ.北京:建材工業(yè)出版社,2O05:23.馬銀華,等.基于砂漿收縮抗裂性能的混凝土纖維選型研究lJ1.混凝土,2

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