严寒地区聚丙烯纤维砂浆应用于陶粒混凝土墙体抗裂的性能研究.pdf
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1、2 0 1 1 年 第 3期 3月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCT S 2 01 1 No 3 Ma r c h 严寒地区聚丙烯纤维砂浆应用于陶粒混凝土 墙体抗裂的性能研究 吕 春 ,刘 杰 ( 1 齐 齐哈尔 大学建筑 与土 木工程学 院 , 1 6 1 0 0 6 ; 2 齐 齐哈 尔大学 轻工 与纺织学 院 , 1 6 1 0 0 6 ) 摘要 : 针 对严 寒 地 区陶 粒混 凝 土 砌 块 墙体 极 易产 生 裂 缝 的 现状 , 在墙 体饰 面砂 浆 中掺 加 聚 丙 烯 纤 维 以改 善 砂 浆 的抗 裂性 能
2、 。试 验 研 究 了 聚 丙 烯 纤 维 长 度 及掺 量 对 陶 粒 混 凝 土 砌 块 墙 体 饰 面 砂 浆 的抗 压 、 抗 折 、 抗 裂 性 能 的 影 响。结果表明 , 聚 丙烯纤维的最佳长度为 1 5 m m, 最佳掺量为 0 1 5 0 2 0 。 关键 词 : 聚 丙烯 纤维 ; 陶粒 混 凝 土 ; 砂 浆 ; 墙 体 裂 缝 ; 施 工 Ab s t r a c t :F o r t h e s t a t u s o f c e r a mi c c o n c r e t e b l o c k wa l l c a u s i n g c r a c k s e
3、 a s i l y i n c o l d a r e a s , t h e c r a c k r e s i s t a n c e o f mo r t a r c a n b e i mp r o v e d b y a d d i n g t h e p o l y p r o p y l e n e f i b e r i n t h e w a l l f a c i n g mo r t a r T h e e f f e c t s o f t h e l e n gth a n d d o s a g e o f p o l y p r o p y l e ne fi
4、be r o n c o mpr es s i ve s t r e n g t h ,fle x u r a l s t r e n g t h a nd c r a c k r e s i s t a n c e o f f a c i ng mo rta r i n c e r a mi c c o nc r e t e b l o c k w a l l a r e r e s e a r c h e d b y e x p e r i me n t T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e o p t i mu m l e n g t h o
5、 f p o l y p r o p y l e n e fi b e r i s 1 5 mm, a n d t h e o p t i mu m d o s a g e i s 0 1 5 0 2 0 Ke y wo r ds :Po l y p r o py l e n e f i b e r ;Ce r a mi c c o n c r e t e ;Mo r t a r ;W a l l c r a c k s ;Co ns t ru c t i o n 中图 分 类号 : TU5 2 8 5 7 2 文 献标 识 码 : A 文章 编 号 : 1 0 0 0 4 6 3 7( 2
6、0 1 1 ) 0 3 4 0 0 4 0前言 北方 严寒地 区冬季 寒冷而 漫长 。陶粒混凝 土砌 块具有 优越 的保 温性 能及 可 靠 的强度 指 标 , 因而 被 广泛应用于严寒地区建筑物的外围护墙和填充墙。 但陶粒混凝土砌块容易产生墙体裂缝 , 从而影响使 用 效果 , 陶粒 混凝 土砌 块外 墙 体饰 面 砂浆 层 出现 裂 缝是北方严寒地区普遍存在的现象。 本 文研 究 了聚 丙 烯纤 维 掺 入 饰 面 水 泥 砂 浆 后 对砂浆的改善性能, 提出了聚丙烯纤维的适宜长度 和掺量, 并在齐齐哈尔某公寓楼工程 中进行 了具体 的施工 和对 比测 试 。 1 陶粒混凝 土墙体 饰面产
7、 生裂缝 原 因 陶粒混凝 土 空心 砌块 以陶粒 为粗 骨 料 , 以陶砂 加其它工业废料为细骨料 ,以水泥为胶凝材料 , 经 机械 搅拌 、 机 械成 型 、 自然 养护 而成 。陶粒混凝 土砌 块具 有 混凝 土 的脆 性 , 部 分 陶粒混 凝 土砌 块在 上 墙 前 就有 非贯通 的微 裂缝 , 这些 微裂 缝 在某 些外 界 因 素 的作用 下 , 就 可能形 成 大 的裂缝 。 干缩 是 陶粒 混 凝土 砌块 的重 要特 ,征【” , 干缩 值一 般为 0 4 0 m m m, 经 过 2 8 d养护 后 , 其 收缩 完 成值 约 为 6 0 , 尚 有 4 0 需 在施 工现
8、 场完 成 。 因此 , 陶粒 混凝 土 砌块 上墙 后 就 难 免会 引起墙 体裂 缝 , 从 而造成 墙 体饰 面 砂浆 层 的开裂 。其 次 , 用 于 陶粒 混凝 土空 心 砌块 和 砌筑 砂 浆 中 的水 泥 、 石灰 、 砂 石 等材料 来 源很 广 , 性 能不 够 4 0 稳定 , 也 会影 响 砌块 和砌 筑砂 浆 的 质量 。工 程 实践 证明, 陶粒混凝土砌块干缩是陶粒混凝土砌块墙体 饰面 砂浆 层 出现 裂缝 的主 因。另 外 , 由于齐 齐 哈尔 地处 北 方 严 寒 地 区 , 冬 夏 及 昼 夜 温差 大 , 温 差应 力 引起 的裂 缝 也 是墙 体 饰 面 砂
9、 浆 层 产生 裂 缝 的重 要 因素 。 2试 验方 法 2 1 原材料 的选 用 水 泥采用 P O 4 2 5 R级普 通硅 酸盐水 泥 ;细集 料 采用 天 然 中砂 , 细度 模 数 为 2 2 2 6 , 含 泥 量 小 于 l ; 水 采 用 自来 水 ; 砂 浆 中掺 加 的聚 丙烯 纤 维 是经 过添加功能母料改性并经特殊表面处理而成的单 丝状 纤 维 , 具 有 分散 性好 、 亲水性 强 、 与 水 泥基 体 的 握 裹力 强 等特 点 , 其 直径 为 0 0 1 5 mm, 密度 为 0 9 0 - 0 9 1 g c m , 抗拉 强度 4 6 0 MP a , 弹
10、 性模量 3 5 0 0 M P a 。 2 2试件 制作及 性能测 试 抗 压及 抗 折 试 件 分 别 采 用 两种 配合 比进 行 配 制 。 MI O水 泥 砂 浆 的配 合 比为 水 泥 :砂 子 :水 = 3 4 5 k g : 1 6 3 0 k g : 1 7 5 k g ; M5水 泥砂 浆 的配合 比为 水 泥 : 砂子 : 水= 2 1 0 k g : 1 6 3 0 k g : 1 0 5 k g 。 聚丙烯纤 维按 相 同体积掺量 的不 同长度及相同长度的不同体积掺 量分 别进行 试验 。砂浆立 方体抗 压试 件每 3块为一 组 , 试 件尺 寸为 7 0 7 m m
11、 7 0 7 m mx 7 0 7 m m。 砂浆 抗折 强度 试件 每 3块 为一 组 , 采 用 4 0 mmx 4 0 mmx l 6 0 mm 吕 春 , 刘 杰 严寒 地 区聚丙 烯纤 维 砂浆应 用 于 陶粒混 凝土 墙体 抗裂 的性 能研 究 的棱 柱形试 件 。试 件制 作后 在 ( 2 0 5 ) 下停 置 一昼 夜 ( 2 4 2 ) h , 然 后对 试 件进 行 编 号并 拆 模 1 。试件 拆 模 后 在标 准养 护 条件 下继 续 养护 至 2 8 d ,然 后进 行 抗 压 及抗 折 强 度测试 。抗 干缩 开裂性 能 测试 所用 原 材 料 的配 合 比为 水
12、泥 : 砂 : 水 = l : 1 5 : 0 5 , 按 纤 维 掺 量 从 低 到 高 分 别 按 标 准 试 验 方 法 制 作 试 件 并 进 行 试 验 。 3试 验结 果 与分析 3 1 聚丙烯 纤维 长 度对砂 浆 抗压 、 抗 折强 度 的影 响 选用 聚丙 烯纤 维 掺量 为 0 1 5 的 M5及 Ml 0砂 浆试 块 , 纤维 长 度从 2 2 5 m m, 共 5组 。试件 强 度 测 试结 果见 表 1 。 表 1 聚 丙 烯 纤 维 长 度 对 抗 压 、 抗 折 强 度 的影 响 从 表 1可 见 , 相 同 聚丙 烯 纤 维 掺 量 时 , 长 度 对 砂浆 性
13、能 的影 响较 明显 。掺 不 同长度 聚 丙烯纤 维 的 各 组 砂 浆抗 压 强 度 及 抗 折 强 度 均 呈 现 先 上 升 后 下 降 的趋 势 。对 比不 同长 度 聚丙 烯 纤 维 砂浆 可 见 , 掺 1 5 mm长 聚丙 烯纤 维 砂浆 的抗 压强 度 和抗 折 强 度 均 为最 高 ; 掺 2 5 ra m 长 聚丙烯 纤维 砂浆 抗 压强 度最 低 , 抗折 强 度也 有 所 降低 。在 掺量 相 同 的情 况 下 , 聚 丙 烯纤 维 长度 越 长 与 水泥 基体 间 的粘 结 强度 越 大 , 对 砂 浆 的 改性 效 果 越 好 ; 但 聚丙 烯 纤 维 太 长 时
14、 , 砂 浆 单位 体 积 的纤 维 根数 就 会 减少 , 同时 , 搅 拌 过 程 中 , 纤维 太 长也 容 易缠 结 成 团 , 进 一 步 降低 了纤维 在砂 浆 中 的 分散 性 l , 致 使 一 部 分 纤 维 不 能 发 挥 应 有 的 作 用 ,降低 了纤 维 的利 用 率 和改 善 砂 浆 性 能 的效 果 。所 以 , 聚丙烯 纤维 过长 时 , 砂浆 的抗 压强 度及 抗 折 强度 均有 所下 降 。通 过测 试 数据 分析 并综 合考 虑 砂 浆 的强 度 和 韧 性 两 方 面 因 素 ,确 定 掺 入 长 度 为 1 5 mm左 右 的聚丙烯 纤 维 时 , 砂
15、 浆 的性 能 最优 。 3 2聚丙烯 纤 维掺 量对 砂浆 抗压 、 抗 折强 度 的影 响 选 用 掺 加 长 度 为 l 5 l n l 聚 丙 烯 纤 维 的 M5及 Ml 0砂 浆试 块 , 掺量 从 0 0 _ 3 ( 体 积掺 量 ) 共 7组 进 行抗 压及 抗折 强 度 的测试 , 结 果见 表 2 。 由表 2可看 出 , 掺 人 聚 丙 烯 纤 维 后 , 砂 浆 的 抗 折 强度 明 显提 高 。从 表 2还 可发 现 , 随着 聚 丙 烯纤 维掺 量 的 增加 , 砂 浆 的 稠度 有 所 下 降 ; 同 时 , 纤 维 的 掺 加 量 与 砂 浆 的 和 易 性 呈
16、 反 比关 系 , 即 : 随着 纤 维 掺量 的 增加 , 砂 浆 的 和 易性 呈 下 降趋 势 。掺加 聚 丙 烯 纤 维后 , 砂浆 的韧 性得 到 了 提 高 I , 但 聚 丙烯 纤 维 掺 量 过 高 时 , 砂 浆 的和 易 性 会 变 差 , 对 抗 折 强 度 的 提 高 亦 有 限 。通过 测 试数 据 可 以看 出 , 聚丙 烯 纤 维 的掺量 以 0 1 5 为 宜 。 表 2的数 据 还表 明 , 与 普通 水 泥 砂 浆相 比 , 不 同掺量 的聚丙 烯 纤 维 均会 使 砂 浆 的 抗 压 强 度 有 所 降低 , 且 聚 丙 烯 纤 维 掺 量 越 大 , 抗
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