淺析外保溫抗裂砂漿材料的性能及影響因素

　　聚乙烯（PVOH）也同樣形成超薄膜(見圖4)，但厚度僅在微米到亞微米范圍。PVOH不會形成大的像篷帆那樣的模，而是形成小得多的模，這些膜完全隱藏在毛細(xì)孔中。在摻加了不同聚合物配方中，微結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。圖5為從兩個配方得到的一系列微結(jié)構(gòu)照片。 
　　 
　　圖5上方的兩張照片是從苯乙烯——丙烯酸乳液膠粉(SA)和纖維素醚(CE)改性的砂漿獲得的.對于這種砂漿來說典型的 是纖維素醚不單獨形成微結(jié)構(gòu).SA和CE二者趨向于與礦物一起形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。結(jié)果使微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為不透明的片狀(對SE和BSE均如此),看上去較堅固但比較脆。 

　　另一方面,乳液與纖維素醚卻形成了非常不同的微結(jié)構(gòu)(見圖5)中下方的四張照片。此外最下方的二張為局部放大。兩種聚合物可形成復(fù)合結(jié)構(gòu),但局部出現(xiàn)了純的CE膜。從對SE部分透明的性質(zhì)可以明確鑒別出CE膜。 

　　因此,通過SE/BSE相結(jié)合的微結(jié)構(gòu)研究,在抗裂劑中選用膠乳與纖維素醚配合使用。再經(jīng)過多次小試及現(xiàn)場抹灰中試,比較了多種聚合物膠液的性能比和價位比,實驗中選擇了EVA乳液為主體材料,并確定出最佳生產(chǎn)配方。 

　　3.2纖維品種和摻量對抗裂砂漿性能的影響 

　　不同纖維的存在可以提高抗裂性能、抗沖擊負(fù)荷、抗撓曲性,通過纖維的應(yīng)力傳遞,可有效地控制和減少固化過程中裂縫產(chǎn)生與擴展,并由此可以提高面層的抗凍效果及循環(huán)解凍性能,減少和消除面層表面細(xì)小裂紋,降低空氣滲透性。試驗中采用3種纖維拌和到砂漿中,分別是纖維1、纖維2、纖維3,以同一配方按砂漿體積百分含量摻和,14d自然養(yǎng)護,3種纖維摻量均勻5%時,纖維對砂漿的影響見表1。 

　　從纖維在砂漿中的分散狀況來看,纖維1差,纖維2一般,纖維3好。在抗裂砂漿中摻入的同質(zhì)量摻量的纖維3后,抗壓、抗折得到大幅提高,說明加入纖維后,抗裂性得到了改善。 

　　從選用5mm長纖維3考察纖維摻量對砂漿性能的影響,其結(jié)果隨纖維摻量增加,抗裂砂漿的稠度有所下降,纖維對砂漿的施工和易性有不利的影響,而抗壓、抗折強度迅速增加,這說明砂漿的韌性、抗裂性得到明顯的提高。考慮到纖維摻量過高,抗裂砂漿的施工和易性差、抗裂性提高有限,纖維以5‰為宜。纖維能提高砂漿抗裂性能的原因是纖維能顯著提高砂漿抗塑性收縮的能力,能降低砂漿裂縫尖端的應(yīng)力集中,防止裂縫的進一步發(fā)展。 

　　3.3再生膠粉對砂漿性能的影響 

　　為進一步提高抗裂砂漿柔韌性,試驗中將不同摻量再生膠粉對砂漿的影響,確認(rèn)其最佳摻量。以水泥膠砂強度試驗結(jié)果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),用質(zhì)量取代法,分別以水泥質(zhì)量1%、3%、5%、7%、10%、12%替代砂漿,設(shè)計不同的再生膠粉摻量。 

　　其結(jié)果可以看出隨著再生膠粉摻量增大,砂漿稠度變小,和易性變差。這是因為再生膠粉容重輕,為340kg/m3,等質(zhì)量代砂后,體積增大。同等加水量,則隨其摻量增加,稠度變小,砂漿孔隙間的水泥槳料與水拌合時摩擦力增大,因此,砂漿和易性變差。通過數(shù)據(jù)可看出,摻量不超過10%的情況下,和易性不致太差。 

　　摻加再生膠粉后,砂漿3d 和28d的抗壓、抗折強度均呈下降趨勢。這是因為再生膠粉僅作為骨料加入,不產(chǎn)生任何作用,同時作為骨料,由于強度不及砂子,所以砂漿強度肯定會降低。但在其摻量小于5%時,對壓折比的改善極不明顯,7d、28d的壓折比甚至大于水泥凈漿,而摻量超過7%時,壓折比基本維持在5~6不在有明顯降低。因此綜合考慮,其摻量為水泥量的7%。 

　　3.4早強劑對抗裂砂漿早期強度的影響 

　　早強劑,又稱促硬劑,是能提高砂漿早期強度并對后期強度無顯著影響的外加劑。早強劑的使用能達到提早脫模、縮短養(yǎng)護周期、加速施工進度的目的。 

　　3.5養(yǎng)護制度對抗裂砂漿性能的影響 

　　在砂漿成型后,養(yǎng)護制度不同,砂漿性能不同,因而依試驗條件設(shè)計出四種養(yǎng)護制度試驗:(1)丁苯養(yǎng)護;(2)高分子彈性底涂養(yǎng)護:(3)澆水養(yǎng)護;(4)自然養(yǎng)護。通過實驗證明：抗裂砂漿在丁苯養(yǎng)護、高分子彈性底漆養(yǎng)護得到的強度最好,澆水養(yǎng)護、自然養(yǎng)護稍差。 
　　 
　　4.應(yīng)用與分析

　　根據(jù)以上因素分析,確定最佳配方。以在水泥砂漿中空加各成分進行各種性能測試分析抗裂機理。 

　　抗裂劑主要有聚合物乳液、細(xì)小均勻纖維和一定量的外加劑組成,而每種物質(zhì)成分都以自身的方式改善了水泥砂漿體系的柔韌性。 

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　　4.1聚合物乳液的抗裂機理 

　　聚合物乳液在抗裂劑中有以下幾個作用。 

　　(1)活性作用:聚合物乳液中有表面活性劑,能夠起減水作用。同時對水泥顆粒有分散作用,改善砂漿和易性,降低用水量,從而減少水泥的毛細(xì)孔等有害孔,提高砂漿的密實性和抗?jié)B透能力。 

　　(2)橋鍵作用:聚合物分子中的活性基因與水泥水化中游離的Ca2+ 、AL3 、Fe2+等離子進行交換,形成特殊的橋鍵,在水泥顆料周圍發(fā)生物理、化學(xué)吸附,成連續(xù)相,具有高度均一性,降低了整體的彈性模量,改善了水泥漿物理的組織結(jié)構(gòu)及內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài),使得承受變形能力增加,產(chǎn)生微裂縫的可能性大大減少。即使產(chǎn)生微裂縫,由于聚合物的橋鍵作用,也可限制裂縫的發(fā)展。 

　　(3)充填作用:聚合物乳液迅速凝結(jié),形成堅韌、致密的薄膜,填充于水泥顆粒之間,與水泥水化產(chǎn)物形成連續(xù)相填充空隙,隔斷了與外界聯(lián)系的通道。 

　　有機聚合物乳液失水而成為具有粘結(jié)性和連續(xù)性的彈性膜層,失水過程中靠水泥吸收乳液中的水而硬化,而柔性的聚合物膜層與水泥硬化體相互貫穿牢固地粘成一個堅固有彈性的防水層,其直接結(jié)果使水泥砂漿體系的柔韌性得到改善,具備相當(dāng)?shù)膹椥?并有效降低系統(tǒng)的線性收縮率。 

　　所以,抗裂劑的活性作用、橋鍵作用和充填作用改善了硬化水泥漿體的物理結(jié)構(gòu)及內(nèi)應(yīng)力,降低了整體的彈性模量、減少用水量、改善了硬化水泥漿體內(nèi)部毛細(xì)孔等有害孔,從而大大提高了砂漿的粘結(jié)、抗裂、抗?jié)B及抗腐蝕等性能。 

　　4.2纖維的抗裂機理 

　　在水泥砂漿中加入合成材料纖維絲,以增強塑性水泥砂漿的抗拉能力,顯著降低其塑性流動和收縮微裂紋。這種減少或消除塑性裂紋使水泥砂漿獲得其最佳的長期整體性。這些纖維呈各向均勻分布于整個水泥砂漿,使其得到輔助的加強,以防止收縮裂縫。在隨處都有纖維的水泥砂漿中,亦可最大限度減小在有強度狀態(tài)下水泥砂漿可能出現(xiàn)裂縫的寬度和長度,體現(xiàn)了微觀補強的現(xiàn)代技術(shù)。 

　　4.3外加劑抗裂機理分析 

　　外加劑可以改善孔隙結(jié)構(gòu),水泥石內(nèi)應(yīng)力主要取決于水泥石基材的空隙率、孔分布、孔級配、孔形狀等孔結(jié)構(gòu)參數(shù)。所以,水泥石從形成、發(fā)展直到破壞均與孔的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。但孔隙率不是影響水泥砂漿強度的唯一因素,在孔隙相同情況下,不同孔結(jié)構(gòu)水泥石性能也不同。摻入外加劑、活性混合物,聚合物浸漬以及限制膨脹等工藝措施,均能達到調(diào)整孔結(jié)構(gòu),提高強度的辦法。 

　　外加劑可以改變濕潤狀況:大部分水優(yōu)先與骨料表面接觸形成固/液界面,骨料濕潤后形成液/氣界面,基本上消失了固/氣界面。當(dāng)水泥投入時,立即粘附在骨料表面的水膜層上,強化了水泥的水化歷程,使首先生成的水化鋁酸鹽覆蓋在骨料表面限制Ca(OH)2晶體擴散而強化了界面層。同時,殘留的氣體也必然少于傳統(tǒng)工藝。 
　　 
　　5.結(jié)論 
　　 
　　(1)彈性乳液的選用,應(yīng)選與水泥水化適應(yīng)性好的有機高分子材料,綜合考慮選用耐候性強的合成乳液為主體材料?？沽褎┑拿糠N物質(zhì)成分都以自身的方式改善了水泥砂漿體系的柔韌性,聚合物乳液的作用包含活性作用、橋鍵作用和充填作用。 

　　(2)纖維能大幅提高抗裂砂漿的抗裂性。纖維摻量增加,施工和易性變差,其適宜摻量為5‰。細(xì)小纖維增強塑性水泥砂漿的抗拉能力,消除裂紋,體現(xiàn)了微觀補強的現(xiàn)代技術(shù)。 

　　(3)再生膠粉提高抗裂砂漿柔韌性,隨摻量增加和易性變差,綜合考慮,摻量為7%。 

　　(4)綜合抗折、抗壓強度、壓折比,早強劑選用量為5%。外加劑可以改善孔隙結(jié)構(gòu)和潤濕狀況。 
　　(5)抗裂砂漿養(yǎng)護制度以丁苯養(yǎng)護、高分子彈性度底涂養(yǎng)護得到的強度最好,澆水養(yǎng)護、自然養(yǎng)護最差。