纖維對玻化微珠保溫砂漿的性能影響研究

施廣鑫，黃海拼，伍浩，康九斯，康光宗

纖維對?；⒅楸厣皾{的性能影響研究

施廣鑫，黃海拼，伍浩，康九斯，康光宗

(湖南科技大學土木工程學院，湖南湘潭411201)

在玻化微珠保溫砂漿中添加玻璃纖維、聚丙烯纖維，研究纖維摻量、長度和纖維種類等因素對玻化微珠保溫砂漿性能的影響．試驗結果表明：添加纖維對?；⒅楸厣皾{的力學性有一定改性作用，纖維長度和種類的不同會對砂漿產生不一樣的效果，當玻璃纖維長度為6mm時，對玻化微珠保溫砂漿的抗拉強度改善效果最好．本文研究結果可為纖維在保溫砂漿的應用提供一定的參考．

?；⒅?；砂漿；纖維；力學性能

目前，國內常用的外墻外保溫系統(tǒng)主要有EPS/XPS板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng)、膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統(tǒng)、聚氨酯硬泡沫外墻外保溫系統(tǒng)和玻化微珠外墻外保溫系統(tǒng)等[1]．

央視新址大樓、上海膠州樓教師公寓、濟南奧體中心等相繼發(fā)生了與建筑外墻保溫材料密切相關的火災，造成了巨大的生命和財產損失，與此同時也把保溫材料的燃燒性能問題擺在了人們的面前．

?；⒅椋且环N酸性玻璃質熔巖礦物質(松脂巖礦砂)，經過特種技術處理和一系列生產工藝加工形成內部多孔、表面?；忾]，呈球狀體細輕顆粒，是一種具有高性能的新型無機輕質保溫材料[2]．

玻化微珠保溫砂漿有以下優(yōu)點：①施工工藝簡單，與傳統(tǒng)抹灰砂漿工藝類似；②強度高，有效地解決了保溫砂漿力學性能和保溫性能不可兼得的矛盾；③燃燒性能為A級，火災時不會產生有害氣體．隨著國家對建筑保溫材料的質量要求越來越高，玻化微珠保溫砂漿有著良好的發(fā)展應用前景．

但是?；⒅橥鈮ν獗厣皾{屬于脆性材料，自身存在一些缺點，如抗拉強度低、易開裂等[3]．在砂漿中添加纖維，纖維能起到加強筋作用，纖維亂向分布，相互搭接對混合料形成網絡纏繞，能有效克服骨料的滑移，阻礙裂縫的產生，從而能有效地提高砂漿的力學性能．

本文通過在試驗中變化?；⒅楸厣皾{中纖維的種類、長度以及添加量的大小，研究各因素對?；⒅楸厣皾{抗壓強度、抗折強度和線性收縮率的影響．

1 試驗概況

1.1原材料

膨脹玻化微珠：江西安居兄弟新型建材有限公司生產．

水泥：P.O 42.5(旋窯)普通硅酸鹽水泥．

可再分散乳膠粉：HW-5116，河南天勝．

纖維素醚(HPMC)：MK-1000005，河南天勝．

玻璃纖維、聚丙烯纖維市售．

1.2試驗方法

參照GB/T 20473-2006《建筑保溫砂漿》，JG/T283-2010《膨脹?；⒅檩p質砂漿》，JGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》等進行試驗．

1.3試驗配合比

基礎配合比：膨脹?；⒅?0%；水泥20.3%；粉煤灰5.06%；纖維素醚0.5%；乳膠粉1%．

為了進行對比試驗，本試驗中添加的纖維有3種：3 mm玻璃纖維、6 mm玻璃纖維和6 mm聚丙烯纖維，分別制作纖維摻量為0.15%、0.30%、0.45%、0.60%的?；⒅楸厣皾{試塊，另外做一組不添加纖維的空白試件S0，試件組編號見表1．

表1 試件組編號

1.4試樣制備

先將稱量好的水泥、粉煤灰、纖維素醚、乳膠粉以及分散好的纖維混合均勻，制成干粉，然后加入?；⒅楣橇希玫缴皾{混合料，最后加入水，按照規(guī)定時間攪拌不少于180 s．然后裝入40 mm×40 mm×160 mm、70.7 mm×70.7 mm× 70.7 mm的模具，振搗密實，并用塑料薄膜覆蓋，放置在空氣溫度(23±2)℃、相對濕度(50±10)%的標準實驗室中，3天后脫模繼續(xù)養(yǎng)護．

2 試驗結果與分析

2.1抗折試驗、線性收縮率試驗結果分析

根據(jù)JG/T283-2010《膨脹?；⒅檩p質砂漿》[4]．用游標卡尺測量每個試樣的長度，精確至0.02 mm，線性收縮率按式(1)計算，實驗結果為3個試樣的算術平均值，保留2位有效數(shù)字．

式中X為線性收縮率；0L為試樣脫模時長度(mm)；1L為養(yǎng)護后試樣長度(mm)．

抗折強度fR以牛頓每平方毫米(MPa)表示，計算公式如式(2)所示．

式中fF為折斷時施加在棱柱體中部的荷載(N)；L為支撐圓柱之間的距離(mm)；b為棱柱體正方形截面的邊長(mm)．

圖1 部分試驗照片

試驗結果如圖2所示，玻化微珠保溫砂漿的線性收縮率能很好地滿足G/T283-2010《膨脹?；⒅檩p質砂漿》的要求，當3 mm玻璃纖維添加量為0.45%時，線性收縮率最小，僅為空白樣本的25.0%，6 mm玻璃纖維添加量為0.60%時，其線性收縮率為空白樣本的31.3%，當6 mm聚丙烯添加量為0.30%或0.60%時，線性收縮率為空白樣本的43.8%．試驗結果顯示纖維的添加使得?；⒅楸厣皾{的線性收縮率大幅減小，從而能提高其抗裂能力．

圖2 纖維對砂漿線性收縮率的影響

當?；⒅楸厣皾{中添加纖維時，纖維分布?；⒅楸厣皾{中，起到加強筋的作用，從而使其抗折強度能夠有較大幅提高，從圖3中可以看出，當纖維添加量增大，抗折強度也會增大，但到達一定添加量后，抗折強度會出現(xiàn)下降趨勢．

圖3 纖維對砂漿抗折強度的影響

對比添加3mm和6mm玻璃纖維的?；⒅楸厣皾{抗折強度曲線，可以看出曲線達到最高點時，其對應的添加量不一樣，且添加6mm玻璃纖維時抗折強度增幅最大，而添加量相對較?。诳拐墼囼炦^程中添加玻璃纖維的試塊屬于脆性破壞，而添加聚丙烯纖維的試塊在開裂破壞時，破壞截面之間仍被纖維連接著，有一定的延性，如圖4所示，圖中上方試件為添加聚丙烯纖維試件，圖中下方試件為添加玻璃纖維試件．

圖4 試件破壞形態(tài)

2.2抗壓強度試驗

砂漿抗壓強度按式(3)計算：

式中：s為試件的抗壓強度(Mpa)；P為試件破壞時的荷載(N)；S為試件的受壓面積(mm2)．

根據(jù)圖5可以看出，纖維對?；⒅楸厣皾{的抗壓強度會產生一定的影響，添加6 mm玻璃纖維時，隨著纖維添加量增大，砂漿的抗壓強度先增大然后減小，當添加量為0.15%時，相比空白樣本，其抗壓強度提高24.2%，增幅最大．添加6 mm聚丙烯纖維時，隨著添加量的增大，抗壓強度同樣有著類似的變化規(guī)律，當添加量為0.30%時，其抗壓強度提高8.2%，從圖中的曲線還可以看出相對于聚丙烯纖維，玻璃纖維對抗壓強度提高效果更好．

圖5 纖維對砂漿抗壓強度的影響

如圖6所示隨著纖維量的增加，?；⒅楸厣皾{的干密度減小，這是由于添加纖維影響了砂漿的密實性，使砂漿內部空隙增多，從而降低其干密度．根據(jù)相關資料[5]，保溫砂漿的干密度和導熱系數(shù)有著良好的相關性，干密度越小導熱系數(shù)越小，所以在?；⒅楸厣皾{中添加纖維不僅可以獲得良好的力學性能，還可以進一步提高其熱工性能．

圖6 纖維對砂漿干密度的影響

3 結論

通過對試驗數(shù)據(jù)、圖表和結果的分析得出以下結論．

(1)纖維能夠改善?；⒅楸厣皾{的力學性能，在不改變配合比其他材料的情況下，實現(xiàn)輕質高強．

(2)纖維長度對?；⒅楸厣皾{的性能有一定的影響，本試驗結果顯示玻璃纖維的長度為6 mm時更適合．

(3)玻璃纖維相對于聚丙烯纖維而言，對玻化微珠保溫砂漿的力學性能改善效果更好，但是玻璃纖維屬于脆性材料，聚丙烯纖維塑性較好．如何發(fā)揮玻璃纖維和聚丙烯纖維各自的優(yōu)點，還有待進一步研究．

參考文獻：

[1]吳恩明,陳文松.?；⒅楸厣皾{外墻外保溫系統(tǒng)及其關鍵材料[J].新型建筑材料,2008,35(9):71-72.

[2]黃振利.外保溫技術理論與應用[M].中國建筑工業(yè)出版社, 2011.

[3]江飛飛,彭家惠.玻化微珠保溫砂漿斷裂韌性研究[J].墻材革新與建筑節(jié)能,2010(3):52-54.

[4]JG/T283-2010,膨脹?；⒅檩p質砂漿[S].

[5]曾亮.?；⒅楸厣皾{的性能優(yōu)化與研究,[D].江西:南昌大學,2008.

(責任編校：陳智全)

Study on the Influence of Fiber on the Performance of Vitrified Microsphere Thermal Insulation Mortar

SHI Guang-xin,HUANG Hai-pin,WU-Hao,KANG Jiu-si,KANG Guang-zong
(School of Civil Engineering,Hunan University of Science and Technology,Xiangtan,Hunan 411201,China)

This paper is supposed to study on the influence of such elements as mixing amount of fiber, length and types of fiber upon the performance of vitrified microsphere thermal insulation mortar after adding fiberglass andpolypropylene fiber.According to the experimental results,we can make conclusions as follow:Firstly,adding fiber to vitrified microsphere thermal insulation mortar is of a certain modifying effect on its mechanical property.Secondly,effects upon mortar vary with the lengths and types of fiber.When the fiberglass keeps 6mm long,the improvement of mortar’s tensile strength turns out to be the best.Thus these results will provide a certain assistance for practical application in engineering.

vitrified microsphere;mortar;fiber;mechanical property

TU111.4

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.01.009

1672–7304(2015)01–0034–04

2015-02-22

施廣鑫(1991-)，男，漢族，湖南澧縣人，碩士，主要從事建筑節(jié)能技術研究．