防水抗裂干混砂漿的設(shè)計(jì)與性能研究

1、2009年第12期總第138期福建建筑No122009Vol138防水抗裂干混砂漿的設(shè)計(jì)與性能研究張高展1楊德云2翟紅俠1郭超1(11安徽建筑工業(yè)學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院230022;2安徽省建筑業(yè)協(xié)會混凝土分會230001)摘要:針對目前市場上防水抗裂砂漿中存在的強(qiáng)度和耐久性問題,論文以水泥、砂作為基料,添加增密組分、微膨脹組分、減水憎水組分、防裂增韌組分制成干混料,加水?dāng)嚢柚瞥缮皾{,并測試其性能。結(jié)果表明:該砂漿可操作性和力學(xué)性能良好,防水、抗裂、抗?jié)B性能優(yōu)異,經(jīng)濟(jì)性突出,完全滿足國家防水抗裂砂漿標(biāo)準(zhǔn)的要求。關(guān)鍵詞:防水抗裂干混砂漿設(shè)計(jì)性能研究+中圖分類號:tu177.67文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章

2、編號:1004-6135(2009)12-0103-03DesignandPerformanceResearchofNewWaterproofandAnti-crackingDry-mixedMortarZhangGaozhan1YangDeyun2ZhaiHongxia1GuoChao1(11SchoolofMaterialsandChemicalEngineering,AiHui21ConcreteBranchofArchitecture)Abstract:Tothepresentsituationthatmostkindsofhaveissuesintheinten2sityanddur

3、ability,thisexperimentusecement,thecomponentofdensity,microdilatancy,waterreducingagent,water,watertoadmixtomortar,andthentestitsperform2ance1Theresults:is,mechanicalproperty,waterproofingquality,crackresistanceandpermeability,andmeetingthenationalstandardsofwaterproofandanti-crackingmortar1Keywords

4、:WaterproofAnti-crackingDry-mixedMortarDesignPerformanceResearch隨著我國大規(guī)模建設(shè)的不斷發(fā)展,干混砂漿的應(yīng)用越來越多,發(fā)展越來越快。防水抗裂干混砂漿作為干混砂漿行業(yè)中的一個(gè)重要分支,在各類防水抗?jié)B工程中已應(yīng)用幾十年,取得不少成果,但也存在不少問題。已有研究表明:大多數(shù)防水抗裂砂漿中摻有聚合物成分。聚合物成分的加入可以明顯改善砂漿的主要缺陷,提高和易性、抗拉強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度、抗裂和防水抗?jié)B能力,降低其脆性13。另一方面,聚合物的摻入在砂漿中引入了大量的氣泡使砂漿的孔隙率大大增加,從而使得砂漿的收縮大大增加,強(qiáng)度和耐久性嚴(yán)重下降,且隨著

5、聚合物摻量的增加而增大41原材料與試驗(yàn)方法111原材料(1)水泥(C):東關(guān)牌P1O4215硅酸鹽水泥,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為2716,比表面積為33416m2/kg;(2)砂(S):六安產(chǎn)細(xì)河砂,堆積密度為1355kg/m3;(3)粉煤灰(FA):增密組分,淮南級粉煤灰,需水量比為94%,細(xì)度為1012%,燒失量1145%,化學(xué)組成見表1;(4)外加劑:GDA膨脹劑(微膨脹組分)、萘系高效減水劑(減水組分)、有機(jī)硅憎水劑(憎水組分)、ART-HEA3抗裂增。強(qiáng)劑(防裂增韌組分,自研);(5)聚丙烯纖維:防裂增韌組分,江蘇丹陽合成纖維,具有近幾年,針對當(dāng)前新型墻體材料應(yīng)用中產(chǎn)生的裂縫問題,從提高砂漿

6、粘結(jié)強(qiáng)度和減小收縮的角度出發(fā),研制出多種防水抗裂砂漿,但也大多存在強(qiáng)度和耐久性的問題。針對以上存在的問題,本課題從減少收縮、提高強(qiáng)度、增加密實(shí)度等方面著手:添加微膨脹組分,降低砂漿收縮率,防止開裂;添加減水憎水組分,改善和易性、降低泌水率,提高強(qiáng)度和抗?jié)B性;添加增密組分,降低孔隙率,提高密實(shí)度和防水抗?jié)B性;添加防裂增韌組分,增加砂漿韌性,提高抗裂性能。從而設(shè)計(jì)研制出防水、抗?jié)B、抗裂、耐久性好,可以解決目前墻體材料開裂、空鼓、脫落問題的多用途環(huán)保型新型防水抗裂干混砂漿。作者簡介:張高展,男,1981年出生,碩士。收稿日期:2009-11-10基金項(xiàng)目:安徽建筑工業(yè)學(xué)院青年專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(200

7、90101-5)良好的分散性能,物理力學(xué)性能見表2。表1粉煤灰化學(xué)組成%Table1Chemicalcompositionofflyash%CaO2120SiO2Al2O3Fe2O3TiO22190MgO1102SO30192Ignitionloss1145471302815010140表2聚丙烯纖維的物理力學(xué)性能Table2PhysicalmechanicalpropertyofpolyacrylonefiberSpecificdensity0191Length/mm9TensileLimitingIgnitionMeltingDiameterstrengthtension/point/po

8、int/um/MPa%590165653821951Acidi&alkaliresistancestrongElasticmodulu/GPa3185112試驗(yàn)方法(1)稠度、分層度、凝結(jié)時(shí)間:按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑砂漿基2009年12期總第138期張高展等防水抗裂干混砂漿的設(shè)計(jì)與性能研究104(JG本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)J/T70-2009)檢測;(2)抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度:按現(xiàn)行水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)(GB/T17671-1999)檢測,并按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)聚合(JCT984-2005)進(jìn)行合格判定;砂漿粘結(jié)強(qiáng)物防水砂漿標(biāo)準(zhǔn)(JCT984-2005)檢測;度:按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)聚合物防水砂

9、漿(3)線性收縮率:按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)聚合物改性水泥砂漿試(DLT5126-2001)檢測,并按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)規(guī)程聚合物(JCT984-2005)進(jìn)行合格判定;防水砂漿標(biāo)準(zhǔn)(4)抗裂性能:按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)水泥砂漿抗裂性能試驗(yàn)方(JC/T951-2005)檢測;法(5)抗?jié)B性能:按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)(DLT5126-2001)檢測,并按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程聚合物防(JCT984-2005)進(jìn)行合格判定。水砂漿標(biāo)準(zhǔn)212砂漿體積穩(wěn)定性21211線性收縮率通過線性收縮率來表征該防水抗裂砂漿的收縮,試件成型后測試其28天的線性收縮率,具體結(jié)果如圖1。2試驗(yàn)結(jié)果分析與討論通過前期優(yōu)化試驗(yàn)確定各組分

10、的摻量如下:水泥:砂=1:4;增密組分粉煤灰摻量控制在水泥摻量的8%15%左右;微圖1防水抗裂砂漿的線性收縮率Fig.1andanti-cracking膨脹組分GDA膨脹劑摻量控制在5%8%;減少憎水組分中的有機(jī)硅憎水劑摻量控制在011%014%左右,萘系高效減水劑摻量為0175%;在012%014%,ART-H5%。,從以上配比具體配合比如表3:表3防水抗裂砂漿配合比Table3Mixtureratioofwaterproofandanti-crackingmortarNo1Y1Y2Y3Y4C1111S4444FA/%10101010Waterre2GDAducinga2/%60175666

11、017501750175Waterre2Polyacry2ART-pellentlonefiberHEA3/%01200012012012013013013024知:0114%左右,-,補(bǔ)償了砂漿的收縮,改變砂漿硬化過程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),從根本上克服砂漿的本身缺陷,減少收縮裂縫的產(chǎn)生,增強(qiáng)砂漿的密實(shí)度5。21212抗裂性能以有研究表明,聚丙烯纖維的加入可以改善砂漿的抗裂性能6-8。本試驗(yàn)中分別加入不同量的聚丙烯纖維和抗裂增強(qiáng)劑,將砂漿拌勻后平鋪與300mm×300mm×20mm的模具內(nèi),然后用兩臺電風(fēng)扇以415m/s的風(fēng)速吹二十四個(gè)小時(shí)后觀察裂縫。試驗(yàn)結(jié)果如圖2、3、4、5

12、所示。注:表中FA、膨脹劑、萘系減水劑、有機(jī)硅憎水劑、聚丙烯纖維、抗裂增強(qiáng)劑的摻量均為水泥的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。211砂漿工作性能及力學(xué)性能主要測試了防水抗裂砂漿稠度、分層度及凝結(jié)時(shí)間,具體結(jié)果見表4:表4防水抗裂砂漿工作性能及力學(xué)性能Table4Workingandmechanicalpropertyofwaterproofandanti-crackingmortarNo1Y1Y2Y3Y4Consist-ency/mm47465049Stratify/mm9101110Settingtime/minInitial158162146133Final627620554537BondstrengthCom

13、pres2/MPasionstrengthat7d28d28d/MPa1121111161151161152132142311221728152819Bendingstrengthat28d/MPa61781311161019Upsetsratio318217215217從表4可以看出,防水抗裂砂漿工作性能穩(wěn)定,用水量一定時(shí)稠度穩(wěn)定在50mm左右,分層度穩(wěn)定在10mm左右;粘結(jié)強(qiáng)度良好,7d最高可達(dá)116MPa,28d最高可達(dá)214MPa,完全可以滿足JCT984-2005的要求;聚丙烯纖維的加入改善了砂漿的抗折性能,降低壓折比;ART-HEA3抗裂增強(qiáng)劑的加入明顯提高了砂漿的抗壓、抗折強(qiáng)度,

14、改善砂漿的性能。Y1組出現(xiàn)長度為66cm、62cm、28cm、38cm四條狹長貫通裂紋,Y2組出現(xiàn)長度為2111cm微小裂紋,所以能明顯得出,2009年12期總第138期張高展等防水抗裂干混砂漿的設(shè)計(jì)與性能研究105纖維的摻入有效改善了該砂漿的抗裂性能。Y3、Y4組均未出現(xiàn)裂紋,從而驗(yàn)證了抗裂增強(qiáng)劑的改善抗裂性能的作用。這是因?yàn)槔w維和抗裂增強(qiáng)劑的加入,在砂漿內(nèi)部形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高砂漿的抗裂、抗剪、抗沖擊強(qiáng)度、韌性性能。另外,添加微膨脹組分,也減少收縮裂縫的產(chǎn)生。213砂漿抗?jié)B性能(3)該防水抗裂干混砂漿經(jīng)濟(jì)性好,適合產(chǎn)業(yè)化及市場推廣。參考文獻(xiàn)1王培銘,張國防1干混砂漿的發(fā)展和聚合物干粉的作

15、用J1中國水泥,2004,(1):45-481WANGPei-ming,ZHANGGuo-fang1Discussthede2velopmentofdrymixmortarandtheroleofpolymerdrypow2derJ1Chinacement,2004,(1):45-4812王培銘1再論干混砂漿的發(fā)展和聚合物干粉的作用J1房材革新與建筑節(jié)能,2004,(10):42-461WANGPei-ming1DiscussagainthedevelopmentofdrymixmortarandtheroleofpolymerdrypowderJ1WallingMaterialInnovat

16、ionandEnergyConservationofBuildings,2004,(10):42-4613李玉海1聚合物在防水砂漿中的應(yīng)用J1建筑節(jié)能,2008,(4):54-571LIYu-hai1ApplicationofPowderInCementi2tiousJConservesEnergy,(:-,1,2006,(10):85-881ZHANGYi-shun,ZHULing-li1Theperformancere2searchofpolymermodificationnewstylewaterproofdry-mixedmortarJ1Concrete,2006,(10):85-88

17、15孫道勝,卞文堂,劉持友1聚丙烯纖維和膨脹劑復(fù)合對砂漿塑性收縮的影響J1安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科防水抗裂砂漿作為一種防水材料,抗?jié)B透性能要求較高,最基本的要求是能夠達(dá)到普通防水砂漿的指標(biāo),即滲水壓力達(dá)到016MPa,試驗(yàn)結(jié)果見表5。表5防水抗裂砂漿抗?jié)B性能Table5Permeabilityofofwaterproofandanti-crackingmortarPermeability7d/MPa28d/MPaY101851136Y211051165Y311201175Y411251189由表5可知,該防水抗裂砂漿的抗?jié)B性能不僅僅滿足普通防水砂漿的要求,同時(shí)也滿足JCT984-2005標(biāo)

18、準(zhǔn)的要求,具有比較好的抗?jié)B性能。這是因?yàn)樵雒芙M分的加入,可以降低孔隙率,提高防水抗?jié)B性。微膨脹成分的加入,產(chǎn)生的膨脹產(chǎn)物可以隔斷毛細(xì)孔滲水通道,3經(jīng)濟(jì)性分析在市場經(jīng)濟(jì)下,實(shí)施產(chǎn)業(yè)化,原材料的價(jià)格如下:水泥:320元/噸;粉煤灰:120元/噸;砂:50元/噸;聚丙烯纖維:19000元/噸;膨脹劑:650元/噸;萘系高效減水劑:4850元/噸;有機(jī)硅憎水劑:80000元/噸;抗裂增強(qiáng)劑:3000元/噸。具體原材料成本核算見表6。表6原材料成本核算Table6CostaccountingofrawmaterialMixtureratio&CostMixtureratio/kg/m3Cost/

19、yuan/m3C30096S132066FA30316Naphtha2OrganicPolyacry-GDAlenesuper2waterre2lonefiberplastcizerpellent18111721251019016480191711ART-HEA31236由表6根據(jù)優(yōu)化試驗(yàn)的配合比計(jì)算出原料費(fèi)用約為290元/m3,轉(zhuǎn)算為質(zhì)量約為150元/噸。如果將該防水抗裂干混砂漿投入建材企業(yè)生產(chǎn),需考慮如下成本:動(dòng)力:12元/噸;工資:3元/噸;管理費(fèi):12元/噸(按銷售額的5%左右計(jì));維修費(fèi):5元/噸(按銷售額的2%左右計(jì));不可預(yù)見費(fèi):5元/噸(按銷售額的2%計(jì));機(jī)器折舊費(fèi):12元/

20、噸(折舊率12%,折舊期8年);從價(jià)格上看,目前市場上防水抗裂砂漿普遍售價(jià)較高,而該防水抗裂干混砂漿總成本約為199元/噸,具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,適合產(chǎn)業(yè)化及市場推廣。4結(jié)論(1)驗(yàn)證了增密組分、微膨脹組分、減水憎水組分、防裂增韌組分的復(fù)合防水抗裂砂漿理念,研制出了一種新型的防水抗裂干混砂漿;(2)該防水抗裂干混砂漿砂漿工作性能、力學(xué)性能良好,抗收縮、抗裂、抗?jié)B性能優(yōu)異,能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)對防水抗裂砂漿的要求;學(xué)版),2007,(4):1-41SUNDao-sheng,BIANWen-tang,LIUChi-you1Theinfluenceofcompoundingpolypropylenefiberandexpan2sionagenttoplasticshrinkageofmortarJ1JournalofAnhuiInstituteofArchitecture&Industry(NaturalScience),2007,(4)