抗裂砂漿概述

抗裂砂漿是將由聚合物乳液和外加劑制成的抗裂劑、水泥和砂按**比例加水?dāng)嚢柚瞥傻哪軡M足**變形而保持不開(kāi)裂的砂漿。在建筑墻體結(jié)構(gòu)中應(yīng)用抗裂砂漿，旨在提升墻體的保溫性能，其在建筑墻體結(jié)構(gòu)中具有**重要的作用，尤其是在保溫層方面的優(yōu)勢(shì)**明顯。

常見(jiàn)的墻體結(jié)構(gòu)材料通常采用的是混凝土，但隨著工程實(shí)踐的深入和自身經(jīng)驗(yàn)水平的提升，會(huì)發(fā)現(xiàn)混凝土作為墻體結(jié)構(gòu)材料時(shí)，在質(zhì)心、形心、偏心率、剛度均勻性、剛重比、剪重比、位移、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等數(shù)據(jù)電算后，容易出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性不達(dá)標(biāo)，抗震、結(jié)構(gòu)安全性不達(dá)標(biāo)的狀況，

為達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)主的要求，需要不斷優(yōu)化墻體結(jié)構(gòu)的整體指標(biāo)。因此，筆者在日常項(xiàng)目實(shí)踐中應(yīng)用了一種抗裂砂漿，并對(duì)抗裂砂漿進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這一抗裂砂漿的性能能夠滿足建筑墻體結(jié)構(gòu)抗裂、保溫和抗震等方面的需要。

試驗(yàn)材料具體性能

為滿足建筑結(jié)構(gòu)抗裂、保溫和抗震的需要，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了抗裂砂漿，并對(duì)抗裂砂漿的配比進(jìn)行了科學(xué)確定，以確保墻體結(jié)構(gòu)安全。本試驗(yàn)中采用的材料主要有以下幾種。

水泥采用42.5的普通硅酸鹽水泥。比表面積為345m2/kg；抗壓強(qiáng)度為3d為28.2MPa，28d為51.3MPa；抗折強(qiáng)度中3d為5.1MPa，28d為8.5MPa；總堿量為0.54%；三氧化硫含量為2.34%；氧化鎂含量為2.82%；鋁酸三鈣含量為7.90%；氯離子含量為0.02%。

砂的細(xì)度模數(shù)是2.6，含泥量是0.89%，經(jīng)過(guò)晾曬和烘干后所有水分蒸發(fā)為干砂。

乳膠粉采用可再分散乳膠粉，為白色粉末，粒徑為80μm，抗皂化性能和防水性能較強(qiáng)。此外，其抗水性、隔熱性、施工性等黏結(jié)能力較強(qiáng)，對(duì)于提升砂漿柔性有著**重要的作用。在增強(qiáng)砂漿耐堿性能，保障砂漿的抗折強(qiáng)度、黏附性、黏合性、防水性、可塑性、施工性、耐磨性的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)了抗裂砂漿的柔韌性。

纖維素采用HPMC，即羥丙基甲基纖維素，為白色粉末，能溶于水，黏稠溶液透明，旨在起到增稠、分散、黏合、乳化、懸浮、成膜、膠凝、吸附、保水、保護(hù)膠體和增強(qiáng)表面活性等作用，使得新拌砂漿在硬化階段的和易性更強(qiáng)。

抗裂纖維長(zhǎng)9mm，直徑45μm，成分是聚丙烯纖維。在砂漿中添加抗裂纖維，不僅抗拉強(qiáng)度獨(dú)特，而且熔點(diǎn)、燃點(diǎn)、耐酸堿性、分散性較強(qiáng)，能有效避免砂漿裂縫出現(xiàn)。

淀粉醚采用的是白色粉末狀的哲丙基淀粉酸，溶解于水中，溶液透明，對(duì)于提升干混砂漿的保水性有著**重要的作用，尤其是在增稠方面的能力較強(qiáng)，使得砂漿黏度得以提升，且很少用量就能提升材料的抗垂掛能力。重鈣采用的是重質(zhì)碳酸鈣，旨在增強(qiáng)砂漿韌性與抗沖擊性。

粉煤灰采用多孔型蜂窩狀顆粒組織，不僅表面積大，而且吸附活性較強(qiáng)，粒徑為0.5～300μm，具有較強(qiáng)的吸水性能。通過(guò)添加粉煤灰，可節(jié)約水泥與細(xì)骨料，降低用水量，使得砼拌合物和易性得到強(qiáng)化，可泵性得到增強(qiáng)，降低砼徐變，減少水化熱引發(fā)的膨脹，使得混凝土抗?jié)B性與修飾性更強(qiáng)。

配合比

在本設(shè)計(jì)中計(jì)算了1m3的混凝土中的材料用量，按照質(zhì)量計(jì)算，水泥、砂子、乳膠粉、HPMC、抗裂纖維、淀粉醚、重鈣、粉煤灰、水的用量分別為325、625、12、5、2、1、25、25、255kg，水膠比為0.659。

試驗(yàn)中纖維素采取內(nèi)摻的方式，分別按照0%、0.16%、0.32%、0.40%、0.55%的比例，纖維體積摻量按照0kg/m3和2kg/m3，對(duì)抗裂砂漿的力學(xué)性能變化規(guī)律進(jìn)行分析。

為確保試驗(yàn)材料的用量充足，本試驗(yàn)中的實(shí)際材料用量是理論值的2倍，富余系數(shù)為2.0，水泥和乳膠粉以及重鈣和粉煤灰的膠凝材料為387kg/m3，而纖維素取代膠凝材料0.16%時(shí)為2kg/m3，0.32%時(shí)為4kg/m3，0.40%時(shí)為5kg/m3，0.55%時(shí)為7kg/m3。

抗裂纖維摻入的纖維體積率0kg/m3和2kg/m3分別為0%和0.16%。試驗(yàn)時(shí)把所有材料干拌均勻后加水?dāng)?min，試驗(yàn)共10組，得到的具體結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1試驗(yàn)配比

試驗(yàn)內(nèi)容

進(jìn)行抗拉試驗(yàn)時(shí)主要是通過(guò)抗拉試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取纖維素與抗裂纖維**的摻量，在獲得**摻量數(shù)據(jù)后分析28d齡期變化規(guī)律，再對(duì)抗裂砂漿進(jìn)行24h抗裂性能試驗(yàn)，具體的試驗(yàn)設(shè)計(jì)試件指標(biāo)詳見(jiàn)表2。

表2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試件的指標(biāo)

試驗(yàn)儀器

本試驗(yàn)中采用的有壓力試驗(yàn)機(jī)、單臥軸強(qiáng)制式砼攪拌機(jī)與振動(dòng)臺(tái)、平板試驗(yàn)?zāi)＞摺?/p>

劈裂抗拉試驗(yàn)

就力學(xué)視角而言，裂縫形成是因?yàn)樯皾{拉應(yīng)力強(qiáng)度大于極限抗拉強(qiáng)度，因此本研究通過(guò)研究抗拉強(qiáng)度分析砂漿抗拉性能。本試驗(yàn)的抗拉強(qiáng)度試件為150mm的立方體標(biāo)準(zhǔn)試件，加載速度在0.05～0.08MPa/s，并按照式（1）計(jì)算砂漿的劈裂抗拉強(qiáng)度。

（1）

式中，fts代表砂漿劈裂抗拉強(qiáng)度，單位為MPa；A代表劈裂面面積，單位為mm2；F代表破壞荷載，單位為N。

在試驗(yàn)時(shí)，隨著壓力機(jī)施加的荷載不斷加大，試件從最初無(wú)變化逐漸變?yōu)闃O限荷載之后，產(chǎn)生了細(xì)小的裂縫，且裂縫隨著荷載不斷擴(kuò)大，使得試塊迅速斷裂為兩塊。試塊在實(shí)驗(yàn)時(shí)斷裂程度不同，部分呈現(xiàn)整體斷開(kāi)的情況，而有的則是部分出現(xiàn)一條裂縫，有的則沒(méi)有明顯變化。不同配比的羥丙基甲基纖維素（0%、0.16%、0.32%、0.40%、0.55%）與聚丙烯纖維（0%、0.16%）的劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3和圖1所示。

表3劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)（MPa）

從圖1可以看出，若在砂漿中不添加HPMC時(shí)，劈裂抗拉的強(qiáng)度只有1.1MPa。若在砂漿中添加0.16%的HPMC時(shí)，發(fā)現(xiàn)比不添加HPMC時(shí)的抗拉強(qiáng)度反而下降了5.45%。

若在砂漿中添加0.32%的HPMC時(shí)，劈裂抗拉強(qiáng)度達(dá)到了0.78MPa，比添加0.16%的HPMC時(shí)的抗拉強(qiáng)度少25%，說(shuō)明這時(shí)的抗拉強(qiáng)度快速下降，達(dá)到**值，即0.78MPa。

在此基礎(chǔ)上，劈裂抗拉強(qiáng)度緩慢上升，當(dāng)添加0.40%的HPMC時(shí)，抗拉強(qiáng)度為0.97MPa，比**時(shí)多24.4%。當(dāng)添加0.55%的HPMC時(shí)，抗拉強(qiáng)度提升到1.01MPa，比添加0.40%的HPMC時(shí)的抗拉強(qiáng)度多4.12%。由于添加聚丙烯纖維，對(duì)砂漿早期硬化的和易性帶來(lái)了影響，因此需要在砂漿中添加HPMC達(dá)到緩解的目的。

從圖1中看出，當(dāng)添加HPMC后，劈裂強(qiáng)度從最初的1.1下降到0.78MPa，到**后開(kāi)始升高到0.97MPa；隨后在增加HPMC后，抗拉強(qiáng)度的增加相對(duì)緩慢且逐漸變得平穩(wěn)。

添加0.16%的聚丙烯纖維旨在提升抗裂性能，若砂漿中不添加HPMC，此時(shí)的劈裂抗拉強(qiáng)度是1.32MPa，而添加HPMC比例為0.16%時(shí)，抗拉強(qiáng)度是1.12MPa，比不添加HPMC降低15.15%。

當(dāng)添加HPMC比例為0.32%時(shí)，抗拉強(qiáng)度是0.78MPa，抗拉強(qiáng)度處于**點(diǎn)，比添加HPMC比例為0.16%時(shí)的抗拉強(qiáng)度降低了30.36%，隨后，抗拉強(qiáng)度逐漸升高。當(dāng)添加HPMC比例為0.40%時(shí)，劈裂抗拉強(qiáng)度是1.08MPa，比添加HPMC比例為0.32%時(shí)高出38.46%。

當(dāng)添加HPMC比例為0.55%時(shí)，抗拉強(qiáng)度為1.11MPa，比添加HPMC比例為0.40%時(shí)高出2.78%。由此可見(jiàn)，添加HPMC有助于改善早期和易性影響。隨著HPMC的添加，劈裂抗拉強(qiáng)度從1.32降低到0.78MPa，隨著HPMC添加量加大，抗拉強(qiáng)度也快速提升，

在0.40%的添加量時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到了1.08MPa，繼續(xù)添加HPMC時(shí)，抗拉強(qiáng)度的上升放緩。因此基于試驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)濟(jì)性的考慮，聚丙烯纖維和HPMC的添加量為0.16%和0.40%時(shí)的抗拉效果**。

結(jié)果與分析

在本試驗(yàn)中主要是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的抗裂砂漿這一新型建筑材料的性能進(jìn)行檢測(cè)，以確保整個(gè)墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的材料滿足墻體抗裂、保溫和抗震的需要。

因此，在早期抗裂性能試驗(yàn)中制作了2個(gè)砼板，模具尺寸是600mm×600mm×63mm（平面鋼薄板），模具邊框尺寸是63mm×40mm×63mm（槽鋼），邊框內(nèi)徑6mm，雙排栓釘作為間距，寬度60mm。

對(duì)試件按照“澆筑—振搗—抹平—砂漿上層覆蓋塑料薄膜”的流程處理，靜置120min后，取下塑料薄膜，并利用吹風(fēng)裝置對(duì)砂漿板試件表面吹風(fēng)，風(fēng)速為0.5m/s，風(fēng)向與試件表面平行，并在18～22益且相對(duì)濕度≤60%的環(huán)境下，將試件靜置24h后，對(duì)裂縫數(shù)量、長(zhǎng)度、寬度進(jìn)行觀察。

在此基礎(chǔ)上，采用裂縫寬度儀測(cè)裂縫，若被測(cè)裂縫的寬度基本一致時(shí)，選取**寬度的中點(diǎn)寬度。若被測(cè)裂縫寬度存在較大差別，則采取分段測(cè)量方式，將每段裂縫的寬度的平均值作為該裂縫寬度值。

所測(cè)裂縫以肉眼看見(jiàn)為標(biāo)準(zhǔn)，采用鋼尺對(duì)裂縫長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，若裂縫較直，其長(zhǎng)度是將裂縫兩端去除后的直線距離，而如果被測(cè)裂縫有明顯的彎折現(xiàn)象，就采取折現(xiàn)距離和作為該裂縫總長(zhǎng)度。裂縫寬度采用讀數(shù)顯微鏡（分度值0.01mm），將裂縫中點(diǎn)周邊的寬度作為這一裂縫的**寬度。裂縫總面積按照式（2）計(jì)算。

（2）

式中，Acr代表試件裂縫的名義總面積，單位為mm2；砂漿試件、抗裂砂漿、基準(zhǔn)試件分別記錄為Afcr、Acfcr、Amcr；ωi，max代表第i條裂縫的名義**寬度，單位為mm；li代表第i條裂縫的寬度，單位為mm。

在計(jì)算的基礎(chǔ)上，按照式3對(duì)裂縫降低系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

（3）

式中，當(dāng)η≥70%時(shí)，說(shuō)明限裂效能等級(jí)為**；當(dāng)η＜70%時(shí)，說(shuō)明限裂效能等級(jí)為二級(jí)；當(dāng)40%≤η≤55%時(shí)，說(shuō)明限裂效能等級(jí)為三級(jí)?？砂凑沾藰?biāo)準(zhǔn)對(duì)裂縫降低系數(shù)進(jìn)行評(píng)級(jí)。

剛成型砂漿板采用專(zhuān)業(yè)的裂縫測(cè)寬儀，在24h后，測(cè)量裂縫長(zhǎng)度與寬度，同時(shí)記錄好其數(shù)量、長(zhǎng)度與寬度，用鉛筆加粗處理，便于現(xiàn)場(chǎng)觀察。在此基礎(chǔ)上，再對(duì)抗裂砂漿板與AM板（即沒(méi)有聚丙烯纖維和HPMC的砂漿）進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)AM板的裂縫部分分散，有多條肉眼可見(jiàn)的裂縫，且四周伴隨細(xì)小裂縫，裂縫的長(zhǎng)度長(zhǎng)、寬度大，所以抗裂性能較差。

而采用本設(shè)計(jì)中的**配比所制作的抗裂砂漿板，用肉眼無(wú)法明顯看到裂縫，因此借助裂縫測(cè)寬儀進(jìn)行了細(xì)致排查，所找到裂縫較短，不存在板面貫穿裂縫，裂縫寬度窄，抗裂性能更高。

其中，AM板的**裂縫寬度為0.2mm，裂縫長(zhǎng)度最長(zhǎng)為260mm，而本設(shè)計(jì)中的**配比制作的抗裂砂漿板的裂縫寬度為0.02mm，長(zhǎng)度最長(zhǎng)為26mm，因此本設(shè)計(jì)中的**配比制作的抗裂砂漿板的早期抗裂性能**。

按照式2和3分別計(jì)算后，得到表4所示的抗裂試驗(yàn)結(jié)果。從表4可知，AM最長(zhǎng)裂縫有1條，長(zhǎng)度和寬度分別為260mm和0.2mm，裂縫面積為52mm2，**寬度為0.02mm。

而抗裂砂漿的裂縫**寬度只有0.02mm，最長(zhǎng)裂縫只有26mm，遠(yuǎn)比AM板的最長(zhǎng)裂縫要短，且裂縫總面積只有0.84mm2。因此，經(jīng)過(guò)劈裂抗拉試驗(yàn)得到**配比的抗裂砂漿的早期抗裂性能遠(yuǎn)比AM板要高，能有效地促進(jìn)外墻的保溫性能，且其抗裂砂漿系數(shù)為98.88%，說(shuō)明抗裂砂漿限裂屬于**，遠(yuǎn)比70%的要求要高，因此在抗?jié)B抗裂方面有著良好的效果。

本工程在外墻保溫中應(yīng)用這一新型建筑材料，使得建筑的保溫性能得到提升，也契合了經(jīng)濟(jì)性需求。

表4抗裂試驗(yàn)結(jié)果一覽表

結(jié)論

**，通過(guò)劈裂抗拉數(shù)據(jù)強(qiáng)度試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加聚丙烯纖維的抗裂砂漿的抗拉值比未添加聚丙烯纖維的抗裂砂漿的抗拉值大，當(dāng)HPMC加量增加后，其抗拉強(qiáng)度先低后高，**逐漸穩(wěn)定。

第二，抗裂砂漿**配比為0.16%的聚丙烯纖維與0.40%的HPMC。添加聚丙烯纖維有助于增強(qiáng)砂漿抗裂性能，提升抗拉強(qiáng)度，添加HPMC有助于優(yōu)化早期和易性影響。

第三，抗裂砂漿中添加聚丙烯纖維與HPMC后，比未添加的板的裂縫少，且寬度更窄，**配比下的板的抗裂等級(jí)為1級(jí)，且抗裂降低系數(shù)高達(dá)98.88%。

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