纖維素醚對ALC板用粘結(jié)砂漿性能的影響研究

引言隨著國家裝配式建筑不斷發(fā)展,ALC板由于其具有質(zhì)輕、環(huán)保、防火、自保溫、節(jié)能、便于安裝等優(yōu)越性,已成為一種應(yīng)用廣泛的建筑材料。在進(jìn)行ALC板施工時,常采用粘結(jié)砂漿來提高ALC板間的粘結(jié)能力和抗開裂性。然而,由于

ALC板本身特有的多孔結(jié)構(gòu)和吸水特性,易吸收砂漿中的水分,導(dǎo)致水泥固化不充分,粘結(jié)強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度降低,嚴(yán)重影響墻體功能的正常發(fā)揮。研制保水性好、粘結(jié)強(qiáng)度高的

ALC板用粘結(jié)砂漿具有重要的實用價值。

添加纖維素醚是改善粘結(jié)砂漿的保水性能、提高其施工性能的有效途徑。徐春一等[1]研究發(fā)現(xiàn),

蒸壓加氣混凝土專用粘結(jié)劑的稠度、立方體抗壓強(qiáng)度受纖維素醚用量的影響較大。翟翼翀[2]研究發(fā)現(xiàn),

纖維素醚的摻量是影響砂加氣混凝土專用配套板縫粘結(jié)砂漿的保水率和稠度的主要因素。肖力光等[3-4]

研究表明,纖維素醚有利于提高蒸壓加氣混凝土砌塊薄灰縫砌筑砂漿保水性,但其抗折、抗壓等力學(xué)性能隨纖維素醚摻量的增加而顯著的降低。宋濤[5]研究發(fā)現(xiàn),隨著纖維素醚的增加,蒸壓加氣混凝土砌塊專用砂漿的保水率隨之增加,抗壓強(qiáng)度隨之減小?，F(xiàn)有

ALC板粘結(jié)砂漿相關(guān)研究,將纖維素醚的用量對粘結(jié)砂漿的影響進(jìn)行了詳細(xì)分析,但纖維素醚的黏度對粘結(jié)砂漿的影響卻鮮有報道。

本試驗就羥丙基甲基纖維素醚摻量和黏度對ALC板用粘結(jié)砂漿的拌合物性能

(保水性、濕密度)、

與ALC板拉伸粘結(jié)強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度的影響進(jìn)行研究,分析纖維素醚對粘結(jié)砂漿各項性能的影響程度。1、原材料及試驗方法

1.1原材料水泥為上海金山南方P·O42.5水泥,基本性能見表1。骨料為粒徑小于0.6mm的河砂,顆粒級配及細(xì)度模數(shù)為2.00,含泥量為1.7%。羥丙基甲基纖維素醚分別由山東一滕新材料股份有限公司

(40000mPa·s)和浙江海申新材料有限公司生產(chǎn)

(90000mPa·s、200000mPa·s)。表1

水泥物理性能1.2

試驗方法

粘結(jié)砂漿的稠度、保水率、濕密度和抗壓強(qiáng)度均按JGJ/T70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》規(guī)定的方法進(jìn)行測試。蒸壓加氣混凝土的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度采用JC/T985—2005《地面用水泥基自流平砂漿》規(guī)定的方法成型,其中蒸壓加氣混凝土基底試件的尺寸為400mm×200mm×75mm,基本性能見表2,符合JC/T890—2017《蒸壓加氣混凝土墻體專用砂漿》的要求,粘結(jié)砂漿的涂抹尺寸為50mm×50mm×3mm,試件數(shù)量為每組10個,養(yǎng)護(hù)齡期為14d。表2

蒸壓加氣混凝土基底試件物理性質(zhì)2、試驗結(jié)果與分析

試驗配比及試驗結(jié)果見表3。表3

纖維素醚摻量及種類對粘結(jié)砂漿性能影響2.1

纖維素醚對粘結(jié)砂漿拌和物性能的影響

由圖1可以看出,隨著纖維素醚摻量由0‰增加至0.5‰、1‰,粘結(jié)砂漿的保水率逐漸提高、

濕密度逐漸下降,保水率提高幅度分別為9%、14%,濕密度下降幅度分別為11%、22%。圖1

纖維素醚摻量對粘結(jié)砂漿保水率和濕密度的影響

在粘結(jié)砂漿中加入纖維素醚后,一方面,纖維素醚中羥基和醚鍵上的氧原子會與水分子締合成氫鍵,

使游離水變成化合水[6];另一方面,水分子與纖維素醚分子鏈間的相互擴(kuò)散作用使水分子得以進(jìn)入纖維素醚大分子鏈內(nèi)部,并受到較強(qiáng)的約束力,因此砂漿的保水性得以提升,并且隨著纖維素醚摻量的增加,

可與水分子結(jié)合、約束的分子增多,因此,在試驗范圍內(nèi),砂漿的保水率隨纖維素醚摻量的增加而提高。

由于纖維素醚同時具有親水基團(tuán)

(羥基、醚基)和憎水基團(tuán)

(甲基、葡萄糖環(huán)),是一種表面活性劑,具有表面活性[7],因此具有引氣作用,在粘結(jié)砂漿攪拌過程中引入氣泡使得孔隙率提高,

導(dǎo)致砂漿濕密度下降,且隨著摻量的提高,含氣量越來越大,濕拌砂漿的密度便越來越低。

由圖2可知,隨著纖維素醚黏度由40000mPa·s增大至90000mPa·s、200000mPa·s,粘結(jié)砂漿的保水率逐漸增大、濕密度逐漸減小,保水率提高幅度分別為1%、2%,濕密度下降幅度分別為2%、7%。相較于纖維素醚摻量,改變纖維素醚黏度引起保水性和濕密度的變化幅度較小。圖2

纖維素醚黏度對粘結(jié)砂漿保水率和濕密度的影響當(dāng)纖維素醚黏度增大后,聚合物分子量增大,親水基團(tuán)

(羥基、醚基)和憎水基團(tuán),表面活性越大,引氣就越多,同時,纖維素醚黏度越大,穩(wěn)氣作用也越好,引氣和穩(wěn)氣的雙重作用使得粘結(jié)砂漿的密度逐步降低。

2.2

纖維素醚對粘結(jié)砂漿拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響

由表3及圖3可以看出,當(dāng)纖維素醚摻量為0.5‰時,粘結(jié)砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度比未摻加纖維素醚的配方略有提升,增幅為2%;摻量為0.10%時,粘結(jié)強(qiáng)度略有下降,降低幅度為9%。圖3

纖維素醚摻量及黏度對粘結(jié)砂漿拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響摻加適量的纖維素醚后,纖維素醚在液相體系中與水泥水化顆粒之間形成具有封閉效應(yīng)的聚合物膜,促使水泥顆粒外的聚合物膜內(nèi)具有較多水分,有利于水泥的完全水化,因此提高了漿體硬化后的自身顆粒間的粘結(jié)強(qiáng)度;另一方面,適量的纖維素醚增強(qiáng)了砂漿的可塑性和柔韌性,使得砂漿與基材界面過渡區(qū)的剛性減小,降低了界面之間的滑移應(yīng)力,在一定程度上增強(qiáng)了砂漿與基材之間的粘結(jié)效果。當(dāng)纖維素醚摻量過大后,由于纖維素醚導(dǎo)致得含氣量增大,會引起漿體結(jié)構(gòu)疏松,反而對粘結(jié)強(qiáng)度有不利影響。

由表3及圖3可知,當(dāng)纖維素醚黏度由40000mPa·s增大至90000mPa·s、200000mPa·s后,

粘結(jié)砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度逐漸減小,且下降幅度較大,降幅分別為49%、62%。當(dāng)纖維素醚黏度過高時,其與水泥顆粒之間形成大量的聚合物膜,反而不利于水泥的水化,因此使粘結(jié)強(qiáng)度降低。相較于纖維素醚摻量,改變纖維素醚黏度引起拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的變化幅度較大。

觀察拉伸粘結(jié)強(qiáng)度試驗后試樣的破壞狀態(tài),由圖4(a)、(b)、(c)可以看出,當(dāng)40000mPa·s

黏度纖維素醚的摻量為0‰、0.5‰、1‰時,試樣的破壞狀態(tài)均為基材破壞,表明粘結(jié)砂漿自身的抗拉強(qiáng)度較其與蒸壓加氣混凝土的粘結(jié)力好。由圖4(d)、(e)可以看出,當(dāng)纖維素醚黏度由40000mPa·s增大至90000mPa·s、20000mPa·s后,試樣的破壞狀態(tài)為粘結(jié)砂漿內(nèi)部破壞,表明增大纖維素醚后,粘結(jié)砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得疏松,抵抗拉力的能力降低。圖4

不同纖維素醚摻量及種類的粘結(jié)砂漿拉伸粘結(jié)強(qiáng)度試樣破壞情況2.3

纖維素醚對粘結(jié)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

由表3及圖5可知,當(dāng)纖維素醚摻量由0增加至0.5‰、1‰,粘結(jié)砂漿的7d和28d齡期抗壓強(qiáng)度均逐漸下降,7d抗壓強(qiáng)度的下降幅度分別為

37%、59%,28d抗壓強(qiáng)度的降低幅度分別為

47%、62%。值得注意的是,28d抗壓強(qiáng)度的降低幅度較7d抗壓強(qiáng)度降低幅度更大。圖5

纖維素醚摻量對粘結(jié)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響加入纖維素醚后,粘結(jié)砂漿抗壓強(qiáng)度降低的原因有以下三個:①當(dāng)粘結(jié)砂漿中加入纖維素醚后,增加了砂漿孔隙中的柔性聚合物,這些柔性聚合物和孔隙在試塊受壓時,起不到剛性支撐作用,相對弱化了復(fù)合基體,從而使砂漿的抗壓強(qiáng)度下降,纖維素醚加入越多,復(fù)合基體弱化程度越大,抗壓強(qiáng)度進(jìn)一步減小;②由于纖維素醚的保水作用,使砂漿試塊成型后,水分仍大部分保留在砂漿中,實際的水灰比要比不摻者大許多,所以砂漿抗壓強(qiáng)度會明顯降低[8];③加入纖維素醚引入的氣泡膜韌性較純水氣泡的韌性高,因此氣泡不易破裂,硬化后氣孔變成了有害孔,增加了砂漿的含氣量和硬化后的孔隙率,導(dǎo)致粘結(jié)砂漿的抗壓強(qiáng)度降低,且纖維素醚摻量越大,硬化后的孔隙率也越大,抗壓強(qiáng)度下降幅度越大。

纖維素醚對不同齡期的粘結(jié)砂漿的抗壓強(qiáng)度影響程度不同,且纖維素醚的緩凝作用影響著粘結(jié)砂漿各齡期的抗壓強(qiáng)度。摻入纖維素醚后,在水泥水化早期,纖維素醚分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)覆蓋于水泥顆粒、C-S-H

凝膠、氧化鈣、水化鋁酸鈣等粒子及未水化粒子的表面,鋁酸鈣水化反應(yīng)的減緩,致使抗壓強(qiáng)度大幅降低,而且纖維素醚摻量越大,緩凝作用越明顯。

由表3及圖6可知,當(dāng)纖維素醚黏度由40000mPa·s增大至90000mPa·s、200000mPa·s后,

粘結(jié)砂漿的7d和28d齡期抗壓強(qiáng)度均逐漸下降,7d抗壓強(qiáng)度的降低幅度分別為15%、28%,28d

抗壓強(qiáng)度的降低幅度分別為15%、27%。當(dāng)纖維素醚的黏度增加后,保水效果越好,粘結(jié)砂漿實際水灰比越大,同時引入的氣泡也更多,因此隨著纖維素醚黏度的增大,粘結(jié)砂漿的抗壓強(qiáng)度逐漸減小。相較于纖維素醚摻量,改變纖維素醚黏度引起拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的變化幅度較小。圖6

纖維素醚黏度對粘結(jié)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響3、結(jié)論

通過研究不同纖維素醚摻量及黏度對ALC板用粘結(jié)砂漿的拌和物性能、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度

(與

ALC板)、抗壓強(qiáng)度的影響,可以得出以下結(jié)論:

(1)隨著纖維素醚摻量由0‰增加至0.5‰、1‰,粘結(jié)砂漿的保水率逐漸提高、濕密度逐漸下降。隨著纖維素醚黏度由40000mPa·s增大至90000mPa·s、200000mPa·s,粘結(jié)砂漿的保水率逐漸增大、濕密度逐漸減小。相較于纖維素醚摻量,改變纖維素醚黏度引起保水性和濕密度的變化幅度較小。

(2)當(dāng)纖維素醚摻量為0.05%時,粘結(jié)砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度比未摻加纖維素醚的配方略有提升;摻量為0.10%時,粘結(jié)強(qiáng)度略有下降。當(dāng)纖維素醚黏度由40000mPa·s增大至90000mPa·s、200000mPa·s后,粘結(jié)砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度逐漸減小,且下降幅度較大。相較于纖維素醚摻量,

改變纖維素醚黏度引起拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的變化幅度較大。

(3)當(dāng)40000mPa·s黏度纖維素醚的摻量為0‰、0.5‰、1‰時,試樣的破壞狀態(tài)均為基材破壞,此時粘結(jié)砂漿自身的抗拉強(qiáng)度較其與蒸壓加氣混凝土的粘結(jié)力好。當(dāng)纖維素醚黏度由40000mPa·s增大至90000mPa·s、20000mPa·s后,試樣的破壞狀態(tài)為粘結(jié)砂漿內(nèi)部破