纤维增强聚合物改性抗裂砂浆

1.一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，其特征在于：它由抗裂基体与渗入 型防水养护液组成，抗裂基体的组分及重量含量为：抗裂胶粉1份，水泥2～ 2.5份，砂10～12份，水2～6份，抗裂胶粉的组分及重量含量为：无机矿粉 20～50％，耐碱纤维0.1～4％，体积稳定剂25～40％，聚合物改性剂20～ 45％，所述的体积稳定剂为膨胀剂和阴离子型的引气剂按重量比5000∶1复合 而成，所述的聚合物改性剂是羧甲基纤维素、羧丙基纤维素、羟甲级纤维素、 羟丙基纤维素、醋酸乙烯干粉、聚乙烯干粉中的一种或几种的组合，渗入型防 水养护液为一种丙烯酸系列的有机弹性涂料。
2.据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，其特征在于： 所述的水泥为普通硅酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥中的一种。
3.据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，其特征在于： 所述的耐碱纤维为聚丙烯纤维，抗碱玻璃纤维，尼龙纤维，动、植物纤维中的一 种或几种的复合。

一、技术领域\n本发明属于建筑保温隔热墙体的专用抗裂砂浆，具体涉及一种纤维增强聚合 物改性抗裂砂浆。\n二、背景技术\n随着国家墙体材料的革新和节能建筑推广应用工作的深入，传统砂浆所暴露 出的许多缺陷，如因墙面空鼓、开裂、脱落等而引起墙体渗漏、透风、剥落等问 题，在建筑工程中越来越突出，严重影响了工程质量和正常使用，也制约了保温 隔热材料的推广应用。大量资料表明，造成这些问题的主要原因，除了地基不均 匀沉降等引起的结构裂缝外，主要可以归纳为以下两个方面：一是墙材自身吸水 率高、收缩大；二是所用砂浆保水性差、收缩变形大、粘结强度低、耐候抗裂性 差及匹配不合理等。而现有的抗裂砂浆由于在设计时未充分考虑材料本身的收 缩，因而需要在砂浆成型后再添加加筋材料以增强其抗裂功能，造成施工工艺复 杂，不利于材料的推广使用。\n三、发明内容\n本发明所要解决的技术问题是将渗入型弹性防水养护液涂于由水泥、砂、无 机矿粉、耐碱纤维、体积稳定剂、聚合物改性剂组成的砂浆层上而形成纤维增强 聚合物改性抗裂砂浆。\n本发明的技术方案为：\n一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，它的组分及重量含量为：抗裂胶粉 1份，水泥2～2.5份，砂10～12份，水2～2.5份；其中：抗裂胶粉的组分及 重量含量为：无机矿粉20～50％，耐碱纤维0.1～4％，体积稳定剂25～40 ％，聚合物改性剂20～45％，所述的水泥为普通硅酸盐水泥，硫铝酸盐水泥， 矿渣硅酸盐水泥中的一种。所述的耐碱纤维为聚丙烯纤维，抗碱玻璃纤维，尼 龙纤维，动、植物纤维中的一种或几种的复合。所述的体积稳定剂为膨胀剂和 阴离子型的引气剂按照重量比5000∶1复合而成。所述的聚合物改性剂是羧甲 基纤维素、羧丙基纤维素、羟甲级纤维素、羟丙基纤维素、醋酸乙烯干粉、聚 乙烯干粉中的一种或几种的组合。表层涂了层渗入型防水养护液——防水养护 液为一种丙烯酸系列的有机弹性涂料。\n本发明的有益效果\n该抗裂砂浆不仅解决了普通砂浆因为温度应力、结构应力和收缩应力等造成 的开裂问题；而且同时具有保水缓凝、弹性改性、应力分散、材料补偿、防水耐 候等特点。其产生效果的机理为：\na.耐碱纤维抗裂增强机理\n纤维改善砂浆性能主要是通过物理改性使其内部结构发生变化。本身与其他 原料不发生反应，故与砂浆有良好的亲和性，可以迅速与其他原料混合，分布极 其均匀、彻底。通过电子显微镜研究观察，在砂浆中形成一种均匀乱向分布的网 络体系，使结构应力分散，从而产生有效的二级加强效果。\n对于裂缝发生和发展的约束作用，线弹性力学理论认为：在砂浆内部原本就 存在缺陷，欲提高强度，必须尽可能地减少缺陷的程度，提高韧性，降低内部裂 缝端部的应力集中系数，其抗裂作用主要取决于纤维的平均间距。纤维在结构中 作三维乱向分布的平均间距可用下式表示：\n$S=12.5d\sqrt{\frac{1.0}{V_f}}$\n式中，S——纤维中心的平均距离；d、Vf——分别为纤维的直径与体积率。\n理论和实验证明，当纤维的平均中心间距小于7.6mm时，其抗拉、抗弯初裂 强度得以提高。\n纤维的乱向分布大大削弱了砂浆的收缩应力。收缩能量被分散到砂浆中具有 高强度低弹性模量的纤维丝上，纤维吸收了部分能量，极大地提高其柔韧性，抑 制了微细裂缝的产生和发展，达到纤维抗裂的目的。同时纤维的引入，可以缓解 温度变化引起的砂浆内部应力的作用，阻止微裂缝的扩展，因此具有温差补偿性 抗裂作用。\n纤维增强抗裂砂浆不仅具有优良的抗裂性能，其抗渗防水性能、抗冲击性能 均明显优于普通砂浆。\nb.材料补偿收缩机理\n为达到抗裂砂浆早期零收缩的目的，根据材料学原理，在原料中引入的体积 稳定剂，由于在水化后生成大量膨胀性晶体，增加了砂浆体系中的晶体含量，填 充或堵塞了毛细孔缝，孔隙率大大下降，产生体积膨胀，体内产生压应力和压应 变，补偿了各类收缩变形，抵消或部分抵消了相应的拉应力，从而提高了整体的 抗裂性。\n同时引气剂降低了砂浆中水的表面张力及表面能，在砂浆拌合物搅拌过程 中，产生大量微小、高度分散的不破灭气泡，引气量达5％左右，使整个状态的 表面积增大，粘度提高，龟裂、空鼓、剥落以及泌水和分层离析现象得到明显改 善。\n试验表明，在经过纤维增强和材料补偿处理后的砂浆与普通砂浆相比，平均 收缩值由6/万降低到2/万，平均降低66.7％；普通砂浆在上墙后7天内开始出 现不同程度的裂纹，而经过改性处理过的砂浆在上墙后90天后仍无裂纹产生。\nc.聚合物改性机理\n传统砂浆泌水量大、保水性差，容易分层离析，涂抹在保温隔热墙体表面上 时，由于保温隔热墙体的吸水率高，砂浆将发生严重的失水现象，不但会影响砂 浆的正常硬化，而且还会减弱砂浆与底面的粘结力，降低砌体强度及抗裂性，导 致墙面空鼓、开裂、脱落等现象。\n本发明提供的纤维增强聚合物抗裂砂浆，由于聚合物改性剂属粉体材料，且 比表面积相当大，能均匀填充在砂浆孔隙中，因此砂浆孔隙率减小(特别是连通 的毛细孔减少)，泌水量降低；同时该聚合物使砂浆弹性明显提高(压折比降低)， 粘度增加，保水能力提高，抗裂性能得到明显改善。\n实验表明，与普通砂浆相比，2％掺量的聚合物改性剂使抗裂砂浆压折比降 低100％以上，5％的弯曲变形也无裂纹产生，施工性能明显增强。\nd.无机矿粉的均匀分散性\n无机矿粉是一种惰性填充材料，在抗裂胶粉中主要起“稀释”微量组份的作 用，微量组份能均匀的分散，使整个体系具有均一性；同时均匀分布于其他原料 中，增加内摩擦力，使砂浆的抗裂作用增强，但掺量过大，物料的粘度有所下降。\ne.渗入型弹性防水养护液的\n渗入型弹性防水养护液由于其本身具有防水功能，在此结构中，阻止外界水 份进入砂浆和砂浆层的水分蒸发，对砂浆早期硬化起一定的养护作用，并降低由 于水分蒸发引起的收缩开裂；同时渗入型弹性防水养护液部分渗入到砂浆的毛细 孔内形成新的抗裂层，即界面过渡层，与砂浆层构成双层复合抗裂砂浆体系，具 有双层抗裂功能。\n综上所述，利用材料学原理，设计的纤维增强聚合物改性抗裂砂浆具有自身 收缩小、保水性能好、粘结强度高及耐候抗裂性能优良等特点，是建筑保温隔热 墙体的理想的专用抗裂砂浆，该纤维增强聚合物改性抗裂砂浆的检测结果及防水 养护液的技术检测报告如表1、表2所示。\n             表1抗裂胶粉检验报告   序号   检测项目   计量单位   标准要求   实测结果   1   拉伸粘结强度(原强度)   MPa   ≥0.10   0.63-0.75   2   柔韧性(抗压/抗折)   ≤3.0   2.1-2.4   3   可操作时间   h   1.5～4.0   2.5-3.5   4   收缩值   ％   ≤0.03％   0.01-0.025％   结论   满足JG149-2003标准要求\n         表2弹性涂料的技术检测报告   序号   检测项目   计量单位   标准要求   实测结果     1       容器中状态     搅拌后无结块，呈均     匀状态     达标     2   施工性   刷涂无障碍   达标   3   拉伸强度   MPa   ≥1.5   1.53       4   断裂延伸率       ％       ≥300   1283     5 低温弹性绕Φ10mm棒     -20℃，无裂纹  无裂纹     6 不透水性     0.3MPa，0.5h，不透水  不透水       7   干燥时间 表干时间         h     ≤4    3h40min   实干时间     ≤8  7h55min         8 老化处理   后拉伸强 度保持率 加热处理         ％     ≥80   308 紫外线处   理       ≥80       146   碱处理     ≥60   63 酸处理     ≥40   57     9         老化处理 后断裂延     伸率   加热处理       ％         ≥200     507   紫外线处   理         ≥200         771     碱处理     ≥200   778   结论     满足Q/WAJ01-2004标准要求\n四、具体实施方式：\n实施例1：\n一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，它的组分及重量含量为：抗裂胶粉 1份，水泥2份，砂17份，水2.3份；其中：抗裂胶粉的组分及重量含量 为：无机矿粉23.7％，耐碱纤维0.3％，体积稳定剂32％，聚合物改性剂44 ％，所用的水泥为42.5普通硅酸盐水泥，耐碱纤维为聚丙烯纤维，体积稳定剂 由膨胀剂和阴离子型的引气剂按照重量比5000∶1复合而成，聚合物改性剂由 醋酸乙烯和羧丙基纤维素按照重量比2∶1复合而成，表层涂了层渗入型防水养 护液——防水养护液为市售丙烯酸有机弹性涂料。\n实施例2：\n一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，它的组分及重量含量为：抗裂胶粉 1份，水泥2.5份，砂10份，水2份；其中：抗裂胶粉的组分及重量含量 为：无机矿粉30％，耐碱纤维1％，体积稳定剂39％，聚合物改性剂30％。 所用的水泥为42.5硫铝酸盐水泥，耐碱纤维为尼龙纤维，体积稳定剂由膨胀 剂和阴离子型的引气剂按照重量比5000∶1复合而成，聚合物改性剂是羧甲基 纤维素。表层涂了层渗入型防水养护液——防水养护液为市售丙烯酸有机弹性 涂料。\n实施例3：\n一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，它的组分及重量含量为：抗裂胶粉 1份，水泥2.3份，砂11份，水2.5份；其中：抗裂胶粉的组分及重量含量 为：无机矿粉49％，耐碱纤维2％，体积稳定剂29％，聚合物改性剂20％。 所用的水泥为42.5普通硅酸盐水泥，耐碱纤维为聚丙烯纤维，体积稳定剂由 膨胀剂和阴离子型的引气剂按照重量比5000∶1复合而成，聚合物改性剂由羧 甲基纤维素和羧丙基纤维素按照重量比1∶1，表层涂了层渗入型防水养护液一 一防水养护液为市售丙烯酸有机弹性涂料。