嚴(yán)寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應(yīng)用于陶粒混凝土墻體抗裂的性能研究

1、嚴(yán)寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應(yīng)用于陶?；炷翂w抗裂的性能研究2011年第3期3月混凝土與水泥制品CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCTS2011No3March嚴(yán)寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應(yīng)用于陶?；炷翂w抗裂的性能研究呂春,劉杰(1.齊齊哈爾大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院,161006;2.齊齊哈爾大學(xué)輕工與紡織學(xué)院,161006)摘要:針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)陶粒混凝土砌塊墻體極易產(chǎn)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(yàn)研究了聚丙烯纖維長(zhǎng)度及摻量對(duì)陶?；炷疗鰤K墻體飾面砂漿的抗壓,抗折,抗裂性能的影響.結(jié)果表明,聚丙烯纖維的最佳長(zhǎng)度為15mm,最佳摻量為0.15%0

2、.20%.關(guān)鍵詞:聚丙烯纖維;陶粒混凝土;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(hào):TU528.572文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10004637(2011)0340040前言北方嚴(yán)寒地區(qū)冬季寒冷而漫

4、長(zhǎng).陶?；炷疗鰤K具有優(yōu)越的保溫性能及可靠的強(qiáng)度指標(biāo),因而被廣泛應(yīng)用于嚴(yán)寒地區(qū)建筑物的外圍護(hù)墻和填充墻.但陶粒混凝土砌塊容易產(chǎn)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(yán)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(duì)砂漿的改善性能,提出了聚丙烯纖維的適宜長(zhǎng)度和摻量,并在齊齊哈爾某公寓樓工程中進(jìn)行了具體的施工和對(duì)比測(cè)試.1陶粒混凝土墻體飾面產(chǎn)生裂縫原因陶?；炷量招钠鰤K以陶粒為粗骨料,以陶砂加其它工業(yè)廢料為細(xì)骨料,以水泥為膠凝材料,經(jīng)機(jī)械攪拌,機(jī)械成型,自然養(yǎng)護(hù)而成.陶?；炷疗鰤K具有混凝土的脆性,部分陶?；炷疗鰤K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?；炷疗鰤K的重要特,征【",干縮值一般為0.40mm/m,經(jīng)過(guò)28d養(yǎng)護(hù)后,其收縮完成值約為60%,尚有40%需在施工現(xiàn)場(chǎng)完成.因此,陶?；炷疗鰤K上墻后就難免會(huì)引起墻體裂縫,從而造成墻體飾面砂漿層的開(kāi)裂.其次,用于陶?；炷量招钠鰤K和砌筑砂漿中的水泥,石灰,砂石等材料來(lái)源很廣,性能不夠40穩(wěn)定,也會(huì)影響砌塊和砌筑砂漿的質(zhì)量.工程實(shí)踐證明,陶粒混凝土砌塊干縮是陶?；炷疗鰤K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(yán)寒地區(qū),冬夏及晝夜溫差大,溫差應(yīng)力引起的裂縫也是墻體飾面砂漿層產(chǎn)生裂縫的重要因素.2試驗(yàn)方法2.

6、1原材料的選用水泥采用P?O42.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥;細(xì)集料采用天然中砂,細(xì)度模數(shù)為2.22.6,含泥量小于l%;水采用自來(lái)水;砂漿中摻加的聚丙烯纖維是經(jīng)過(guò)添加功能母料改性并經(jīng)特殊表面處理而成的單絲狀纖維,具有分散性好,親水性強(qiáng),與水泥基體的握裹力強(qiáng)等特點(diǎn),其直徑為0.015mm,密度為0.90-0.91g/cm,抗拉強(qiáng)度>460MPa,彈性模量3500MPa.2.2試件制作及性能測(cè)試抗壓及抗折試件分別采用兩種配合比進(jìn)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(zhǎng)度及相同長(zhǎng)度的不同體積摻量分別進(jìn)行試驗(yàn).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(qiáng)度試件每3塊為一組,采用40mmx40mmxl60mm呂春,劉杰嚴(yán)寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應(yīng)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(duì)試件進(jìn)行編號(hào)并拆模1.試件拆模后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d,然后進(jìn)行抗壓及抗折強(qiáng)度測(cè)試.抗干縮開(kāi)裂性能測(cè)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(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法制作試件并進(jìn)行試驗(yàn).3試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1聚丙

8、烯纖維長(zhǎng)度對(duì)砂漿抗壓,抗折強(qiáng)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(zhǎng)度從225mm,共5組.試件強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1.表1聚丙烯纖維長(zhǎng)度對(duì)抗壓,抗折強(qiáng)度的影響從表1可見(jiàn),相同聚丙烯纖維摻量時(shí),長(zhǎng)度對(duì)砂漿性能的影響較明顯.摻不同長(zhǎng)度聚丙烯纖維的各組砂漿抗壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì).對(duì)比不同長(zhǎng)度聚丙烯纖維砂漿可見(jiàn),摻15mm長(zhǎng)聚丙烯纖維砂漿的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均為最高;摻25ram長(zhǎng)聚丙烯纖維砂漿抗壓強(qiáng)度最低,抗折強(qiáng)度也有所降低.在摻量相同的情況下,聚丙烯纖維長(zhǎng)度越長(zhǎng)與水泥基體間的粘結(jié)強(qiáng)度越大,對(duì)砂漿的改性效果越好;但聚丙烯纖維太長(zhǎng)時(shí),砂漿單位體積的纖維根數(shù)

9、就會(huì)減少,同時(shí),攪拌過(guò)程中,纖維太長(zhǎng)也容易纏結(jié)成團(tuán),進(jìn)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(yīng)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(guò)長(zhǎng)時(shí),砂漿的抗壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度均有所下降.通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析并綜合考慮砂漿的強(qiáng)度和韌性兩方面因素,確定摻入長(zhǎng)度為15mm左右的聚丙烯纖維時(shí),砂漿的性能最優(yōu).3.2聚丙烯纖維摻量對(duì)砂漿抗壓,抗折強(qiáng)度的影響選用摻加長(zhǎng)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(jìn)行抗壓及抗折強(qiáng)度的測(cè)試,結(jié)果見(jiàn)表2.由表2可看出,摻人聚丙烯纖維后,砂漿的抗折強(qiáng)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(shí),纖維的摻加量與砂漿的和易性呈反比關(guān)系,即:隨著纖維摻量的增加,砂漿的和易性呈下降趨勢(shì).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(guò)高時(shí),砂漿的和易性會(huì)變差,對(duì)抗折強(qiáng)度的提高亦有限.通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出,聚丙烯纖維的摻量以0.15%為宜.表2的數(shù)據(jù)還表明,與普通水泥砂漿相比,不同摻量的聚丙烯纖維均會(huì)使砂漿的抗壓強(qiáng)度有所降低,且聚丙烯纖維摻量越大,抗壓強(qiáng)度的降低就越明顯.這是因?yàn)榫郾├w維的彈性模量較低,難以在砂漿基體中承擔(dān)較大的應(yīng)力,同時(shí),聚丙烯纖維的加入會(huì)導(dǎo)致砂漿內(nèi)的空隙率增大,水泥基體間的粘結(jié)力下降,這些必然會(huì)使砂漿的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度隨著纖維摻量的增加先升后降,總體來(lái)說(shuō)抗折強(qiáng)度提高很大,這說(shuō)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(qiáng)度增長(zhǎng)的效果并不特別明顯,也是因?yàn)榫郾├w維摻量過(guò)大容易結(jié)成團(tuán)狀,分散性差所造成的.表2聚丙烯纖維摻量列'抗壓,抗折強(qiáng)度的影響3.3聚丙烯纖維摻量對(duì)砂漿抗干縮開(kāi)裂性能的影響測(cè)試裂縫寬度的權(quán)重值見(jiàn)表3,開(kāi)裂指數(shù)為試件裂縫長(zhǎng)度與權(quán)重值的乘積,抗開(kāi)裂性能比以未摻加聚丙烯纖維的基準(zhǔn)砂漿的開(kāi)裂指數(shù)平均值與聚丙烯纖維砂漿的開(kāi)裂指數(shù)平均值之差除以基準(zhǔn)砂漿的開(kāi)裂指數(shù)平均值的百分?jǐn)?shù)表示.每次測(cè)試試件對(duì)應(yīng)權(quán)重值的裂縫

12、寬度,裂縫長(zhǎng)度,開(kāi)裂指數(shù),抗開(kāi)表3權(quán)重值列表裂縫寬度/mm權(quán)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(jiàn)表4.由表4可見(jiàn),未摻加聚丙烯纖維的基準(zhǔn)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(dāng)摻加量達(dá)到0.15%時(shí),大于3mm的裂縫基本不出現(xiàn),但繼續(xù)增加纖維摻量對(duì)砂漿的裂縫影響不大.聚丙烯纖維具有控制水泥基體內(nèi)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(shí)的應(yīng)力,收縮的能量被分散到每m中上千萬(wàn)條具有高抗拉強(qiáng)度且

13、彈性模量相對(duì)較低的聚丙烯纖維單絲上,極為有效地增強(qiáng)了砂漿的韌性,抑制了微細(xì)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展.同時(shí),聚表4聚丙烯纖維對(duì)砂漿抗干縮開(kāi)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?；炷疗鰤K墻體砂漿面層收縮龜裂現(xiàn)象不僅嚴(yán)重影響建筑物的外觀質(zhì)量,且極易造成外墻面的滲漏,凍融的影響還會(huì)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(nèi)部陶?；炷疗鰤K產(chǎn)生微裂縫,墻體表面也會(huì)因?yàn)榫郾├w維的致

14、密網(wǎng)狀亂向分布而阻擋微裂紋擴(kuò)展成較大裂紋,有效達(dá)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(chǎn)生的飾面裂縫.對(duì)聚丙烯纖維砂漿塑性收縮開(kāi)裂情況測(cè)試結(jié)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(kāi)裂性能.與不摻纖維的基準(zhǔn)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(kāi)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(chǎn)生裂縫的缺陷,并同時(shí)滿足陶?；炷翂w對(duì)抗?jié)B,防凍的要求.4聚丙烯纖維抗裂砂漿的工程應(yīng)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(lái)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(jī)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(jī)中,然后加入剩余的砂和水泥,最后加水?dāng)嚢?攪拌時(shí)間以聚丙烯纖維能在砂漿中均勻分散為準(zhǔn),通常攪拌時(shí)間比不摻纖維時(shí)延長(zhǎng)30-60s.4.2聚丙烯纖維抗裂砂漿的配制保持基準(zhǔn)砂漿原配比不變,僅需按配比摻人聚丙烯纖維;對(duì)攪拌設(shè)備和工藝也無(wú)特別要求,為使聚丙烯纖維分散均勻,需使用強(qiáng)制式攪拌機(jī),并適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間.施工時(shí)可根據(jù)砂的粒徑適當(dāng)調(diào)整纖維摻量,如使用粗砂和中粗砂,可適當(dāng)減小纖維摻量;若使用細(xì)砂或特細(xì)砂,則適當(dāng)增加摻量.盡量選用細(xì)而柔軟的聚丙烯高強(qiáng)纖維,這

16、樣的纖維在抹面時(shí)不會(huì)露頭,過(guò)粗過(guò)硬的纖維容易在砂漿表面露頭,不利于后續(xù)工序的進(jìn)行.4-3聚丙烯纖維抗裂砂漿的應(yīng)用情況選取該公寓樓5層同一居室內(nèi)4塊陶粒混凝土砌塊墻體面層(每塊墻體面層的面積約lOm)進(jìn)行試驗(yàn)性施工.施工前將墻面灰塵,污垢等清除干凈,并灑水濕潤(rùn).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(chǎn)生裂縫,使墻體有一個(gè)干縮穩(wěn)定的過(guò)程,墻面抹灰在墻體施工完成15d后進(jìn)行.砌塊墻面與混凝土墻,梁,柱交接處抹灰前掛鋼絲網(wǎng)并用射釘固定,鋼絲網(wǎng)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(shí).1號(hào)砌塊墻體采用普通水泥砂漿飾面;2號(hào)砌塊墻體采用摻加2

17、mm聚丙烯纖維砂漿飾面,3號(hào)砌塊墻體采用摻加15mm聚丙烯纖維砂呂春,劉杰嚴(yán)寒地區(qū)聚丙烯纖維砂漿應(yīng)用于陶粒混凝土墻體抗裂的性能研究漿飾面,2號(hào)和3號(hào)墻體砂漿中聚丙烯纖維的摻量均為0.15%;4號(hào)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(jìn)行抹灰,按一般抹灰工藝抹3遍,繼而進(jìn)行測(cè)試.測(cè)試結(jié)果顯示,聚丙烯纖維對(duì)砂漿的早期抗裂性能提高明顯,摻加量為0.15%,長(zhǎng)度為15mrn的聚丙烯纖維水泥砂漿效果最佳.5結(jié)論在北方嚴(yán)寒地區(qū),陶?；炷疗鰤K墻體飾面砂漿中摻加長(zhǎng)度為15mm,摻加量為0.15%0.20%的聚丙烯纖維,能明顯抑制因陶?；炷疗鰤K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(kuò)展,減少裂縫的數(shù)量和寬度.同時(shí),摻入聚丙烯纖維的可增強(qiáng)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(jìn)而提高砂漿的抗?jié)B及抗凍性能.參考文獻(xiàn):1姜元閣,等.陶?；炷量招钠鰤K墻體裂縫分析與防治.低溫建筑技術(shù),2001(1):6768.2國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局.GB/T78972008鋼絲網(wǎng)水泥用砂漿力學(xué)性能試驗(yàn)方法抗折強(qiáng)度試驗(yàn)S.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008:1.【3中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).JC/T9512005水泥砂漿抗裂性能試驗(yàn)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

19、008(2):105.5】錢春香,等.聚丙烯纖維提高水泥砂漿抗塑性開(kāi)裂的機(jī)理【J.東南大學(xué)(自然科學(xué)版),2005,35(5):786787.6KraaiPP.Aproposedtestodeterminethecrackingpotentialduetodryingshrinkageofconcrete【兒ConcreteConstruction,1985,22(9):775778.【7】李光偉.聚丙烯纖維對(duì)昆凝土抗裂性能的影響J】.水電站設(shè)計(jì),2002,18(2):981O0.8陳容輝,等.低摻量聚丙烯纖維混凝土(砂漿)中的阻裂作用【J.建材產(chǎn)品與應(yīng)用,2000(5):2627.收稿日期:20101214作者簡(jiǎn)介:呂春(1966一),男,高級(jí)工程師