摘要：研究了復摻兩種不同的纖維和聚合物膠粉對聚合物砂漿抗裂性的改性效果，并對其抗裂改性機理進行了分析。實驗表明，隨著木質纖維、聚丙烯纖維以及膠粉三者摻量的增加，壓折比分別降低了13.36%、15.20%和27.52%。當三者共同作用時抗折強度提高了25.93%，壓折比降低了52.94%，且抗折強度最高時壓折比最低，顯著地改善了砂漿的抗裂性。
　　關鍵詞：聚合物砂漿；膠粉；纖維；抗裂性
　　
　　在外墻外保溫系統中，聚合物砂漿是一個核心問題，如何使聚合物砂漿在抗開裂性方面具有更加優異的性能，以達到好的柔韌性和耐久性，通過實驗在材料中摻加纖維和聚合物等材料可以改善砂漿的抗開裂性，尤其是砂漿的力學性能和耐久性能改善更加明顯�？v觀目前已有的研究，較少有復摻兩種不同的纖維與聚合物膠粉共同作用對防治水泥砂漿開裂的報道。因此，本文研究了正交實驗條件下聚丙烯纖維、木質纖維和聚合物膠粉同時摻入對砂漿抗開裂性的作用效果，并對其改性抗裂機理進行了分析。
　　1原材料及實驗方法
　　1.1原材料（1）水泥：北京金隅公司生產的P.O.425#水泥；（2）砂：天然砂；（3）VAE:瓦克公司5044膠粉；（4）纖維：聚丙烯纖維和木質纖維；（5）實驗時同時摻加MC、重鈣以及其他功能性添加劑。
　　1.2正交試驗。為了研究聚合物改性砂漿抗裂機理，設計了三因素三水平正交試驗（見表1），考察膠粉，木質纖維以及聚丙烯纖維對砂漿性能的影響。
　　表1影響因素水平表
　　因素 （VAE） （木質纖維） （聚丙烯纖維）
　　水平1
　　水平2
　　水平3 2%
　　2.5%
　　3% 0.3%
　　0.35%
　　0.4% 0.3%
　　0.6%
　　0.9%
　　
　　2結果與分析
　　表2實驗結果
　　組別 14d抗折強度(MPa) 28d抗折強度
　　(MPa) 14d抗壓強度(MPa) 28d抗壓強度
　　(MPa) 14d壓折比 28d壓折比
　　E1 2.82 3.93 10.55 13.45 3.74 3.42
　　E2 2.85 4.39 8.03 12.33 2.82 2.81
　　E3 2.72 3.87 8.51 11.82 3.13 3.05
　　E4 2.91 4.65 7.32 12.90 2.52 2.77
　　E5 3.42 5.26 6.06 10.76 1.77 2.05
　　E6 3.40 4.08 8.03 9.23 2.36 2.26
　　E7 2.63 3.74 7.74 9.32 2.94 2.49
　　E8 3.12 4.21 7.72 8.19 2.47 1.95
　　E9 3.33 4.60 8.36 9.43 2.51 2.05
　　
　　2.1木質纖維對聚合物砂漿抗裂性的改善作用。隨著摻量增加，14天抗壓強度先降再升，28天抗壓強度則逐漸升高；抗折強度14天與28天先增再降，均低于不摻纖維的；壓折比14與28天下降分別達到了9.51%和13.36%，說明纖維摻量上存在一個最佳值（圖1）。由表3、4可知，木質纖維對于砂漿壓折比的影響顯著。由于木質纖維加入砂漿中后，容易分散形成三維空間結構，在一定程度上降低了水泥材料的脆性，致使砂漿試件發生斷裂時的變形有所增大，從而使砂漿的抗裂性得到了提高。但并不是纖維的摻量越多提高幅度就越大，因為纖維摻量多了將導致纖維分散不均勻，容易相互纏繞而使孔隙加大、干縮增加。
　　
　　
　　圖1抗折強度及壓折比與各因子相關性
　　
　　2.2聚丙烯纖維對聚合物砂漿抗裂性的作用分析。隨著摻量增加，抗壓強度14天時先降后升，28天則持續降低；抗折強度14天和28天的升高幅度最高達到了7.95%和11.42%；壓折比為先降后升，其最大降幅分別達14.98%和15.20%（圖1）。分析認為當砂漿中加入極少量的纖維時，因纖維需要大量的水泥漿體來包裹，導致漿體含量相對減小，破壞時則表現出強度變小；另一方面當復合基體受壓時，由于纖維摻量小而起不到剛性支撐的作用，隨著摻量的增加，亂向分布的纖維有利于防止裂隙的產生，同時在裂隙產生后，開裂面的荷載便全部施加到橫跨裂紋的纖維上，通過纖維與基材的界面黏結，又將此荷載傳遞到裂紋兩側的水泥基材上，達到破壞時又產生新的裂紋，這樣逐次傳遞最終使砂漿的強度有所增加。纖維的加入就像在砂漿中摻入了巨大數量的纖維筋，抑制了砂漿的開裂進程，提高了抗裂性。
　　2.3膠粉對聚合物砂漿的改性抗裂作用。隨著摻量的增加，砂漿的抗壓強度在14天與28天均持續降低，而抗折強度逐漸增高，14天與28天的增高分別為15.59%和23.17%，壓折比則分別下降了27.11%和27.52%（圖1），說明膠粉能夠顯著改善砂漿的抗裂性。表3、4的方差分析得到膠粉對于壓折比的影響非常顯著。分析認為，聚合物膠粉遇水后，膠粉顆粒以布朗運動的方式在水中分散而形成乳液，因水化自干燥或水分蒸發使其膠粉顆粒相互靠近，逐漸凝聚而形成乳膠膜。此類膜是一種凝聚結構，能使細骨料和水泥漿體界面上的微裂紋減少，填補了水泥石中的缺陷及孔隙，聚合物膜的彈性模量比砂漿低，膜層具有較強的變形能力，故其脆性降低，抗裂性得到提高。
　　表314天壓折比方差分析表
　　方差來源 偏差平方和S 自由度f 方差V F值 F（0。05）臨界值 顯著性
　　膠粉 1.16 2 0.58 173.00 19.00 *
　　木質纖維 0.30 2 0.15 45.25 19.00 *
　　聚丙烯纖維 0.32 2 0.16 47.29 19.00 *
　　誤差e 0.01 2 0.00   
　　T 2.47 8    
　　表428天壓折比方差分析表
　　方差來源 偏差平方和S 自由度f 方差V F值 F（0。05）臨界值 顯著性
　　膠粉 0.94 2 0.47 75.93 19.00 *
　　木質纖維 0.33 2 0.17 26.88 19.00 *
　　聚丙烯纖維 0.27 2 0.14 21.98 19.00 *
　　誤差e 0.01 2 0.01   
　　T 2.09 8    
　　
　　2.4纖維與膠粉共同作用改善抗裂性分析。纖維與膠粉共同作用時，抗折強度14天提高了25.93%，28天提高了40.64%，壓折比14天降低了52.94%，28天降低了40.23%，并且抗折強度最高時其壓折比降到了最低，可見聚合物成膜效應與纖維的三維網架剛性支撐作用相互影響，相互作用，膠粉增強了纖維與水泥基材的粘結，而纖維也均勻分布在膠粉與水泥基材形成的空間結構中，共同改善了了結構的脆性，提高了砂漿的抗裂性。
　　3結論
　�。�1）纖維和聚合物均能有效改善砂漿的抗裂性，但作用機理及效果不同。
　�。�2）膠粉對砂漿抗裂性的影響主要是由于膠粉減緩了水化放熱速度，聚合物成膜的“微纖維”效應以及與水泥水化產物相互粘結等作用，顯著提高了砂漿的抗裂性。
　�。�3）不同纖維對砂漿抗裂作用的效果不同。
　　（4）纖維與膠粉共同作用時，抗折強度14天提高了25.93%，28天提高了40.64%，壓折比14天降低了52.94%，28天降低了40.23%，并且抗折強度最高時其壓折比降到了最低。
　　
　　參考文獻：
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