聚丙烯纖維在干粉砂漿中的應(yīng)用研究
砂漿是主要的建筑工程材料。隨著經(jīng)濟(jì)增長、人口增加,人們對(duì)環(huán)境保護(hù)要求提高,實(shí)現(xiàn)砂漿商品化是建筑業(yè)發(fā)展到一定水平的重要標(biāo)志。砂漿商品化主要采用集中定點(diǎn)攪拌供應(yīng)預(yù)拌砂漿和袋裝攪拌砂漿即干粉砂漿兩種形式。使用干粉砂漿有很多優(yōu)點(diǎn),但也存在一些性能缺陷。如砂漿制品極易產(chǎn)生裂縫使自然水滲入降低建筑物的耐久性,砂漿制品的低溫柔性、抗拉強(qiáng)度、抗沖擊性差等。針對(duì)這些問題,在干粉砂漿中摻入聚丙烯纖維可有效防止干粉砂漿制品的裂縫,提高干粉制品的韌性和抗沖擊性。本文作者研究了聚丙烯纖維在干粉砂漿中的分散性,纖維的加入對(duì)干粉砂漿制品抗裂性、抗沖擊性及其它性能的影響。
1 干粉砂漿的使用優(yōu)勢(shì)
干粉砂漿是一種由多種原材料組成的,按照一定的配方在工廠用干法混合而成的,在工地僅需加水拌制即可使用的混合物。干粉砂漿在國外已普遍應(yīng)用,在國內(nèi)隨著對(duì)建筑質(zhì)量要求的提高,大力發(fā)展新型建材、綠色建材已納入我國的發(fā)展計(jì)劃。上海、北京等大城市,政府有關(guān)部門已明令要求發(fā)展和推廣、使用商品砂漿,因此干粉砂漿必將在我國得到迅速發(fā)展。使用干粉砂漿有許多優(yōu)點(diǎn):1)產(chǎn)品質(zhì)量高。根據(jù)砂漿的不同用途如用于砌筑、抹灰和地面等,對(duì)制品的抗收縮、抗裂縫、防水、保溫等特性的要求不同,砂漿需要按照不同的配方經(jīng)嚴(yán)格的配制才能實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際建筑施工中,由于所有原材料的質(zhì)量、正確的配合比、混合均勻性的無法保證,常造成砂漿質(zhì)量不穩(wěn)定。采用大規(guī)模自動(dòng)化專業(yè)生產(chǎn)線生產(chǎn)的干粉砂漿,質(zhì)量可靠、穩(wěn)定,并且可以生產(chǎn)出各種滿足特殊應(yīng)用需要的專用干粉砂漿。2)生產(chǎn)效率高。干粉砂漿生產(chǎn)廠生產(chǎn)規(guī)模大,年產(chǎn)量通常在幾十噸左右,可以有各種干粉砂漿的系列產(chǎn)品滿足市場的需求。干粉砂漿的使用也利于現(xiàn)代化施工設(shè)備推廣應(yīng)用,減少建筑施工的工期。3)環(huán)境污染少。大規(guī)模的集中生產(chǎn),采用預(yù)混和袋包裝,便于施工、運(yùn)輸和存放,大避免施工現(xiàn)場堆積原料和現(xiàn)場混合對(duì)周圍環(huán)境的影響。
2 聚丙烯纖維的作用機(jī)理
但是,干粉砂漿制品存在一些性能缺陷,如砂漿制品極易產(chǎn)生裂縫使自然水滲降低建筑物的耐久性,砂漿制品的低溫柔性、抗拉強(qiáng)度、抗沖擊性差等。使用聚丙性纖維可以很好地改善這些性能,該纖維的作用機(jī)理是:以其在砂漿中良好的均勻亂向三維分步,利用聚丙烯纖維良好的延展性、粘接性,傳遞應(yīng)力、吸收能量來抑制砂漿由于水泥石脫水收縮(干縮)、水泥水化引起內(nèi)外溫差(溫縮)、水泥水化過程中的體積變形(化學(xué)收縮)等因素引起的微裂,從而提高砂漿的整體性、柔韌性、連續(xù)性,以及抗裂、抗?jié)B性能和抗拉強(qiáng)度等。
在工程中加入纖維后,可明顯改善砂漿及外墻保溫板的抗裂性能,提高外墻保溫系統(tǒng)的整體性,可以保證保溫材料與墻體的共同作用并有效阻斷熱橋,明顯改善砂漿、保溫板的和易性;尤其對(duì)于保溫板外層砂漿,加入纖維可提高砂漿抹面抵抗溫濕變化、風(fēng)雨沖擊的能力,增大了外保溫層的整體穩(wěn)定性,克服了墻體外保溫層出現(xiàn)的耐久性不好、易產(chǎn)生干縮裂縫、施工工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。
聚丙烯纖維特性
纖維類型:束狀單絲 密度:0.91g/cm3
熔點(diǎn):160~170℃ 抗酸堿性:極高
比表面積:237m2/kg 燃點(diǎn):580℃
抹面砂漿專用纖維”長度為3 mm 、6 mm 、12mm,一般摻加量為0.9kg/m3。主要應(yīng)用在外墻外保溫系統(tǒng)的保溫板外抹面砂漿中。
3 聚丙烯纖維在干粉砂漿中的試驗(yàn)研究
3.1試驗(yàn)
3.1.1原料
外墻保溫抹面干粉主要材料包括:P.032.5水泥,比表面積:4000cm2/g;經(jīng)水洗后的河砂,粒徑在60目以下;聚合物粉末添加劑及細(xì)填充料聚丙烯纖維。
3.1.2測試
3.1.2.1纖維分散性
試驗(yàn)將聚丙烯纖維加入到聚合物干粉砂漿中,通過生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際生產(chǎn)考驗(yàn),檢測其在干粉砂漿中的分散性能。攪拌機(jī)為旋轉(zhuǎn)連續(xù)式,攪拌速度在100~200r/min,有效容積為1600L,實(shí)際有效填充率為70%,外加輔助攪拌。
1.試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1) 通過人工加料將聚丙烯纖維加入唐山盾石干粉的生產(chǎn)攪拌設(shè)備中,利用其高速的攪拌性能分散纖維,攪拌器停止工作后打開攪拌器倉門,在攪拌器內(nèi)部的不同高度、不同位置共取10個(gè)樣點(diǎn)。
2) 在生產(chǎn)設(shè)備底部包裝機(jī)處取一個(gè)混合樣。
3) 對(duì)以上所取的樣點(diǎn)進(jìn)行分散性測試。
2.試驗(yàn)思路
聚丙烯纖維是一種直徑小,但長度較長的真線狀材料,由于其本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在篩分的過程中不會(huì)隨著細(xì)粉而掉入到下層篩網(wǎng)中,而且在部分粗顆粒存在的條件下,在不斷搖動(dòng)、擺的過程中會(huì)相互團(tuán)聚,形成一個(gè)比較完整的團(tuán)聚體。利用此項(xiàng)特性我們決定通過兩層篩網(wǎng)的分級(jí)篩分,得到分散后纖維的再次團(tuán)聚體。
3.1.2.2干粉砂漿制品性能
抗裂性能
試驗(yàn)依據(jù)DBJ 01-63-2002《外墻外保溫用于聚合物砂漿質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中抗裂性檢測方法。考慮到實(shí)際環(huán)境的因素,我們采取了四種方案:
1. 試驗(yàn)室正常條件下(溫度為22℃,相對(duì)濕度50%)
2. 高速風(fēng)吹條件下(溫度為22℃,相對(duì)濕度50%,風(fēng)速在5m/s)
3. 高速風(fēng)吹+燈照(溫度為22℃,相對(duì)濕度50%,風(fēng)速在5m/s,燈照為500W燈泡)
4. 在實(shí)際自然環(huán)境(溫度為35℃,相對(duì)濕度40%,2級(jí)風(fēng))
抗沖擊性能及其它性能
試驗(yàn)依據(jù)JG149-2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)》中相關(guān)性能的檢測方法。
4 結(jié)果討論
聚丙烯纖維在干粉砂漿中的分散性
袋裝干粉砂漿混合樣數(shù)據(jù)
對(duì)經(jīng)包裝機(jī)已包裝好的混合樣即袋裝干粉砂漿進(jìn)行取樣、篩分,試驗(yàn)測試得到:干粉砂漿中纖維含量為0.01g,檢測結(jié)果與攪拌器測試結(jié)果一致。這充分說明纖維經(jīng)攪拌器攪拌和包裝成袋之后纖維與砂漿無分離現(xiàn)象,其分散性、均勻性好。
通過以上兩部分的實(shí)驗(yàn)檢測,我們可以判定聚丙烯纖維在干粉砂漿中具有良好的分散性。
4.2 摻加聚丙烯纖維干粉砂漿制品的抗裂性能
經(jīng)過所設(shè)計(jì)的以上四中試驗(yàn)條件試驗(yàn)后得到,在所試驗(yàn)的條件下,添加聚丙烯纖維外保溫抹面砂漿幾乎沒有出現(xiàn)裂紋,而未添加聚丙烯纖維外保溫抹面砂漿,除試驗(yàn)條件1外,在其它三種條件下,外保溫抹面砂漿均出現(xiàn)明顯裂紋,并且在自然環(huán)境下(條件4)出現(xiàn)的裂紋最多。試驗(yàn)結(jié)果充分說明外保溫抹面干粉砂漿中摻加聚丙烯纖維對(duì)其制品的抗裂性能有明顯的改善。
4.3 摻加聚丙烯纖維干粉砂漿制品的抗沖擊性能及其它性能
通過試驗(yàn)可以得出聚丙烯纖維在干粉砂漿中具有良好的分散性。纖維的加入,大大提高了材料的抗開裂、抗沖擊性能,并對(duì)干粉砂漿制品的其它性能無負(fù)面影響。通過實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)備使用和工程應(yīng)用,在干粉砂漿中摻加聚丙烯纖維具有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的能力。工程上使用聚丙烯纖維可明顯的改善砂漿及外墻保溫板的抗裂性能,降低脆性、增加韌性,提高外墻保溫系統(tǒng)的整體性,可以預(yù)見摻加聚丙烯的干粉砂漿將會(huì)在我國外墻保溫工程方面發(fā)揮極大的作用。
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