聚丙烯纤维对砂浆抗渗性能的影响.pdf

第 4 2 卷第 6期 2 0 1 1 年 6月 Vo 1 4 2 No 6 J u n 2 0 1 1 建 筑 技 术 Ar ch it e ct u r e T e ch n o l o 5 4 9 聚丙烯纤维对砂浆抗渗性能的影响 尹 明干 盐城工学院土木 工程学院 2 2 4 0 5 1 江苏盐城 摘要 为改善砂浆的抗渗性能 在砂浆中掺适量聚丙烯纤维并测试纤维掺量对砂浆硬化体抗折硬度 抗压 强度 劈裂抗拉强度和渗透高度 的影响 结果表明 适量聚丙烯纤维可有效改善砂浆硬化体的抗渗性能 其原因 一 是聚丙烯纤维可 以有效降低砂浆硬化体的应力集中程度 抑制裂缝发展 二是聚丙烯纤维能有效阻止砂 浆表 面失水和体积收缩从而抑制了砂浆表面裂缝的出现 关键词 聚丙烯纤维 水泥砂浆 收缩开裂 中图分类号 T U5 7 8 1 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 0 4 7 2 6 2 0 1 1 0 6 0 5 4 9 0 3 AI LI CATI oN oF POLYPROPYLENE FI BER I N SEEPAGE PREVEN oN oF EXTERI oR W ALL M ORTAR YI N Mi n g g a n C o l l e g e o f C i v i l a n d E n g i n e e r i n g Y a n ch e n g I n s t i t u t e o f T e ch n o l o g y 2 2 4 0 5 1 Y a n e h e n g J i ang s u C h i n a Abs t r a ct S o me p o l y p r o p y l e n e f i b e r wa s a d d e d in mo r t a r f o r i mp r o v in g it s imp e r me a b il it y a n d t h e fle x u r a l co mp r e s s iv e co mp r e s s iv e s t r e n g t h s p l i t t in g t e n s il e s t r e n gth a n d p e r me a t i o n h e ig h t o f t h e h a r d e n e d mo rta r we r e t e s t e d T h e r e s u l t s h o we d t h a t s o me p o l y p r o p y l e n e f ib e r co u l d o b v i o u s l y i mp r o v e d t h e i mp e r me a b il i t y o f h ard e n e d mo r t a t b e ca u s e it co u l d d e cr e a s e t h e S t r e s s Co n ce n t r a t io n o n cr a ck t i p a n d i n h a b it t h e f u r t h e r d e v e l o p me n t o f t h e cr a c k s a n d t h a t s o me p o l y p r o p y l e n e fi b e r co u l d e f f e c t iv e l y r e s t r a in e d t h e p l a s t ic cr a ck s o n t h e s u r f a ce o f mo r t a r b e ca us e it co u l d p r e v e n t p l a s t ic mo r t ar f r o m wa t e r l o s s a n d v o l u me s h ri n k a g e Ke y wo r ds p o l y p r o p y l e n e f i b e r ce me n t mo lar s h r i n k ag e a n d cr a ck 随着我国房屋建设步伐的加快 对外墙粉刷砂浆 的防渗要求也越来越高 新型墙体材料在推广应用中 虽起到了节能保温作用 但同时也造成房屋建筑外墙 面的渗漏率呈上升的趋势 为验证外墙粉刷砂浆中掺 入短切聚丙烯纤维对改善砂浆抗渗性能的影响 进行 了以下试 验 1 试验 1 1 试 验原料 江苏八菱海螺水泥有限公司产P C 3 2 5 复合硅酸 盐水泥 干燥的 区河砂 上海博宁工程纤维材料有限 公司产单丝状聚丙烯纤维 直径1 0 1 0 0 i x m 易分散 耐腐蚀 韧性好 自来水 1 2 试模 的选择 试验所用试模的类型及形状尺寸如表1 所示 1 3 砂浆 配合 比的确定 制备的砂浆用于墙体抹面 拌和的砂浆要求稠度 在2 0 3 0 m m 才能保证其具有较好的和易性 经过实 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 1 7 基金项 目 南京市住房和城 乡建设委员会科研项 目 2 0 0 9 1 8 作者简介 尹明干 1 9 7 0 一 女 江苏盐城 人 高级工程师 e ma i l y i n m in g g a n C e i t e n 表 1 试 模 类型 及尺 寸 砂浆技术指标 试模类型及尺寸 m m 抗折强度 4 0 x 4 0 x 1 6 O 劈裂强度 1 o o 1 0 o 1 0 0 相对渗透系数 0 6 O 8 0 3 O 验 比对 当空白试件配合 比为C S W I 2 0 4 3 时 砂浆 的稠度为2 9 m m 符合抹面砂浆的和易性要求 所以以 C S W I 2 0 4 3 配合比为基本配合比 在此基础上进行 对比试验 对比试验的配合比见表2 表2 砂 浆配合 比 配合比 原材料 用量 试样编号 C S W 水泥 k g 砂 k g 水 L 聚丙烯纤维 g m 1 2 O 4 3 7 1 4 3 1 2 O 4 3 7 1 4 3 6 o O l 2 O 4 3 7 1 4 3 8 0 o 1 2 0 4 3 7 1 4 3 1 O o 0 l 2 O 4 3 7 1 4 3 l 2 o 0 1 4 试 件的 制备 先将纤维充分分散 与水泥 砂浆拌和均匀 然后 加水拌和均匀 测定稠度 成型所需试件 在振动台上 振实 表面抹平 试件 脱模后在标准 养护室进行养护 5 5 0 建筑技术 第 4 2卷第 6期 砂浆抗渗性试验中 将试件放入试模时要特别注意 1 达到养护龄期的试件 要将其表面擦净晾干 以防 出现误差 2 试件侧面一周涂蜡要均匀 防止加压时 水从试件与模型的接缝处渗出 3 密封用石蜡不能覆 盖试件的上下表面 以免阻碍渗透性能的测定 4 将 试件装入经预热的抗渗仪试件套模内时 预热温度约 为5 0 1 5 砂浆抗 渗性试 验方法 在尺寸为0 6 0 x O 8 0 x 3 0 的试模中成型试件 将试件 放进标准养护 室 温度2 0 C 相对湿度9 5 养护2 8 d 后 将已涂蜡并与套模密封的试件安装在抗渗仪上 记 录试验开始的时间 将水压一次加到1 2 MP a 并在此压 力下恒压2 4 h 然后降压 从套模中取出试件 恒压过程 中 若有试件端面出现渗水 即记录出水时间并停止对 该试件加压 该试件的渗水高度即为试件的高度 对 没有出现渗水现象的试件 将试件放在压力机上 沿纵 截面将试件劈成两半 待看清水痕后 约2 3 rai n 用笔 标出水痕 即为渗水轮廓 沿底边划十等分 量 出各等 分点处的渗水高度 mm 以各等分点渗水高度的平均 值作为该试件的渗水高度 表面渗水的试件 其渗透高 度即为试件本身高度 以渗透高度结合公式计算相对 渗透系数 以1 组6 个试件测试值的平均值作为试验结 果 2 试验结果与分 析 2 1 试验 结果 按表2 中配合比配制的砂浆试件进行性能检测 试 验结果如表3 所示 表3不同掺量的聚丙烯纤维砂浆试件的性能测试结果 抗折载荷 N 劈裂荷载 1 N 渗透高度 m m 试件编号 7 d 2 8 d 2 8 d 2 8 d 1 9 7 0 2 6 3 0 2 8 9 2 5 7 2 O 2 0 2 8 6 o 3 0 6 2 3 4 2 0 7 0 2 9 4 0 3 2 5 2 0 7 2 l 4 O 2 9 8 O 3 3 2 1 7 6 2 1 6 0 3 O o o 3 3 7 1 5 3 4 5 6 7 8 9 1 0 渗透点 空 白试件劈开后渗水情况 图1 是空白试件 劈开后渗水情况 相对渗透系数计算公式 K 1 2 t h 式中 K为相对渗透 系数 ra m s W 为 砂 浆 吸 水 率 为平均渗水高度 mm 为水压力 m m t 为恒压时间 s 公式 1 是用于计算相对渗透系数的 即用于比较 试件间的渗透性 比较时可忽略相 同因素 重点比较其 不同因素 单位cm可统一换算为m m 且砂浆 的渗透性 试验所用试件较小 所以试验所用试件较小 以m m为 单位可以降低误差 试验中的水压力h 恒压时间t 都是 相 同的 比较过程 中将 等价为1 公式的性质不会发生 变化 公式 1 经等价变换后可变为 Wd 2 d 2 2 2 2 聚 丙烯纤 维掺量 对砂 浆稠度 的影 响 掺加聚丙烯纤维后砂浆稠度测试结果如表4 所示 表4 聚丙烯纤维掺量对砂浆稠度的影响 试件编号 砂浆配合比C S S 稠度 m m 1 2 O 4 3 2 9 1 2 0 4 3 2 7 1 2 0 4 3 2 3 l 2 O 4 3 2 2 l 2 O 4 3 1 8 由表4 可以看 出 掺加聚丙烯纤维后 砂浆的稠度 与未加纤维的空 白试件相比有所降低 随着纤维掺量 的增加 砂浆稠度的降低程度增加 当纤维掺量达到 1 2 0 0 g m 时 试件 其稠度已不能满足抹面砂浆的 稠度要求 聚丙烯纤维掺入水泥砂浆后 均匀散布在砂浆基 体中 呈现乱向分布状态 可起支撑骨料的作用 提高砂 浆密实性 阻止外界水分侵入 在一定程度上阻止骨料 的沉降 抑制了水泥砂浆离析现象 降低了砂浆的稠度 2 3 聚丙烯纤维掺量对砂浆抗渗性能的影响 对图1 2 进行整理 得到不同掺量的聚丙烯纤维砂 浆试件的渗透高度如图3 所示 对表3 中测定数据进行计算处理 其有关力学性能 如表5 所示 表5 不同掺量的聚丙烯纤维砂浆试件的力学性能 抗折强度 P a 劈裂荷载 MP a 相对渗透系数 试件编号 7d 2 8 d 2 8 d 2 8 d 3 1 4 1 1 8 O 3 9 3 2 4 5 2 O O 3 3 3 2 4 6 2 1 0 2 5 3 3 4 7 2 1 O 1 8 3 4 4 7 2 2 0 1 4 0 2 2 0 1 1 年 6月 尹明干 聚丙烯纤维对砂浆抗渗性能的影响 5 5 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 渗透点 b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 O 渗透点 f l 2 3 4 5 6 7 8 9 l 0 渗透点 d 图2 不 同试件劈开后渗水情况 a 试件 b 试件 c 试件 d 试件 图3 不同掺量 的聚丙烯纤维砂浆试件 的渗透高度 由表3 4 J 以看出 1 未加入纤维的空白试件 抗 折及劈裂抗拉强度都较低 渗透高度最高 相对渗透系 数最大 且将试件从抗渗仪上取下时试件会 由于底部 渗水及强度较低等原 因而出现一定程度的破损 对测 量结果造成一定程度 的影响 致使空白试件的测量出 现误差 实际的相对渗透系数可能比测量值更大 2 随着聚丙烯纤维掺量增大 砂浆试件 的渗透高度降低 3 纤维形成的三维多向支撑体系能减少砂浆的泌水 降低砂浆中的孔隙率 并减少砂浆的塑性收缩裂缝 因 而能大幅度提高砂浆的抗渗性 由表5 可以看出 1 加入聚丙烯纤维后 砂浆力学 性能及耐久性明显提高 且随纤维掺量的增加而逐渐 提高 当纤维掺量超过1 0 0 0 g m 时 提高幅度开始降 低 2 在一定量的纤维掺量范围内 纤维掺量越大 单 位体积砂浆内纤维根数越多 能更好地抑制砂浆中微 裂纹的出现和扩展 砂浆中几乎没有大孔隙和连通裂 缝 因而其抗渗性也有所提高 由于干燥收缩和温度收缩的存在 硬化 的水泥砂 浆内部常会产生各种拉应力 当砂浆结构内部的拉应 力超过抗拉强度时 砂浆就会产生大量裂缝 在砂浆中 掺入适量聚丙烯纤维 可有效降低裂缝尖端 的应力集 中程度 抑制裂缝的进一步发展 有效提高砂浆的抗渗 性能 聚丙烯纤维降低了砂浆表面的泌水现象 阻止了 由于砂浆表面迅速失水而造成 的塑性期较大体积收 缩 从而抑制了塑性期砂浆表面出现大量裂缝 随聚丙烯纤维掺加量增加 水泥砂浆的抗渗性能 不断提高 但 当聚丙烯纤维掺加量超过1 0 0 0 g m 时 继 续提高聚丙烯纤维掺加量 对砂浆性能的影响则变得 微弱 这是因为此时砂浆单位体积内的聚丙烯纤维数 量过多 有部分纤维相互缠绕 叠加 分散不 良 不能有 效发挥作用 所以只能略微改善水泥砂浆性能 3结 语 1 掺加聚丙烯纤维 可在一定程度上