针状硅灰石纤维对抗裂抹面胶浆性能影响的试验研究

摘要：通过试验主要研究了针状硅灰石纤维掺量对抗裂抹面胶浆性能的影响，结果表明：随着针状硅灰石纤维掺量的增加，抗裂抹面胶浆的堆积密度随之降Di，相同质量下的浆料体积增加，即增加了施工面积；而抗裂抹面胶浆达到相同稠度时的单位用水量随之增加，提高了抗裂抹面胶浆的保水性，改善了其施工性能；同时抗裂抹面胶浆的抗折强度有所提高，抗压强度略有下降，抗裂抹面胶浆的压折比显著下降，因而抗裂抹面胶浆有更好的柔韧性和抗裂性。随着可再分散胶粉掺量的增加，抗裂抹面胶浆的压折比也有所降Di，但降Di幅度比增加针状硅灰石纤维掺量的小，因此，通过增加针状硅灰石纤维掺量来降Di抗裂抹面胶浆的压折比更为经济。每吨抗裂抹面胶浆中针状硅灰石纤维的Tui荐掺量为50～75 kg。

引言

    薄抹灰外墙外保温系统已经获得广泛用。典型的薄抹灰外墙外保温系统由保温板胶黏剂、保温板、抗裂抹面胶浆、抗碱玻璃纤维网格布和饰面层组成，其中聚合物抗裂抹面胶浆是外墙外保温系统防护层的重要组成部分，以保证薄抹灰外保温系统的机械强度、抗冲击性和耐久性，要求其具有一定的柔韧性和抗裂性。

    柔韧性通常以压折比这一指标来表示。压折比是抹面胶浆的抗压强度和抗折强度的比值，用来反映抹面胶浆的柔韧性和抗裂性。一般压折比越小，表明抹面胶浆的柔韧性和抗裂性越好；

反之，压折比越大，表明抹面胶浆的柔韧性和抗裂性越差。行业标准JC/T 993-2006《外墙外保温用膨胀聚苯乙烯板抹面胶浆》、JG 49-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》、《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》中抗裂抹面胶浆的性能指标中均要求压折比不大于3.0。但市场上大部分产品难以达到此指标的要求。

    为满足抹面胶砂的压折比的技术要求，通常采取增加聚合物和添加聚丙烯纤维、木质纤维的掺量来降Di压折比，以提高柔韧性和抗开裂性能。但试验表明可再分散乳胶粉可以改善砂浆的抗裂性能，提高黏结性，但胶粉的掺量过大，砂浆过于黏稠将会影响施工性，而且成本较高，不经济；聚丙烯纤维能较好的改善砂浆的开裂性，当聚丙烯纤维长度为12min，掺量为0.15%时，砂浆的抗裂作用Zui为明Xian，但其长度和掺量等因素对其分散性有一定影响木质纤维对提高抹面胶浆的施工性和抗裂性有一定作用，但对降Di压折比作用不大。因此，本试验选用了一种主要应用在建筑材料，防火板、硅酸钙板等纤维水泥制品等领域的长径比在(12～20)之间的针状硅灰石纤维进行试验研究，期提高抗裂抹面胶浆的性能。

l试验概况

1.1试验原材料

    (1)水泥：沈阳冀东水泥有限公司生产的P.0 42.5级水泥，符达股份有限公司生产。

    (6)复合添加剂：起憎水，密实作用。

(7)针状硅灰石纤维：主要型号和性能指标见，本试验选用F-60型针状硅灰石纤维。

表1  针状硅灰石纤维的主要型号和性能指标   

1.2试验配合比

    在基础配合比上，针状硅灰石纤维取代细砂的掺量分别为25、50、75、100 g/kg，胶粉的掺量分别为l.5%、2.0%、2.5%，配合比设计。   

1.试验方法

1.3.1计量混合

  试验配合比将所有粉料混合均匀，并测量抹面砂浆的松散堆积密度。

1.3.2搅拌

    粉料和水按照一定的比例称量，将水倒在已经润湿过的行星式搅拌机内，10s内将混合好的干粉料倒入搅拌锅内，低速搅拌30s，取出搅拌叶，60s内清理搅拌叶和搅拌锅壁上的胶浆，重新放入搅拌叶，再低速搅拌60s。调整用水量，使各组砂浆达到相同稠度。

1.3.3试件成型

  将搅拌好的砂浆，按照GB/T 17671-1999中7.2.1条方法

成型试件。从振实台上轻轻拿起试模，用扁平镘刮去多余的材料并抹平表面，擦掉留在试模周围的砂浆。

1.3.4养护条件

    将试模放在90%湿度，温度为20+2℃的养护箱内，养护24 h。取出，小心脱模。脱模后在室温条件下养护27d，应保持试件间的间距不小于25 mm。

1.3.5试样测试

    将养护好的试块按照GB/T 17671-1999中9.2条方法进行抗折强度的测定。取3个试件测定值的算术平均值为测试结果。

    按照GB/T I7671-1999中9.2条方法将抗折试验后的试件进行抗压强度的测定。取6个试件测定值的算术平均值为测试结果。

2试验结果及分析

2.1试验结果

   配合比和上述的试验方法配制抗裂拣面胶浆，并对其松散堆积密度、用水量、抗折强度、抗压强度和压折比进行了测试，

2.2结果分析

2,2.1针状硅灰石纤维对松散堆积密度的影响

    试验结果显示，随着针状硅灰石纤维掺量的增加，抗裂抹面胶浆的松散堆积密度呈下降趋势，如图2所示。这主要是因为针状硅灰石纤维的堆积密度比砂小，F60型针状硅灰石纤维的松散堆积密度不大于400kg/m3，紧密堆积密度只有800—900 kg/m3，随着针状硅灰石纤维掺量的增加，抗裂抹面胶浆的表观密度降Di，单位质量的抗裂抹面胶浆体积增大，同质量下的浆料体积可增加2%-7%，即增加了施工面积。

2.2.2针状硅灰石纤维对抹面胶浆单位用水量的影响 根据达到相同稠度所需拌合水，确定出抹面胶浆的用水量。

    随着针状硅灰石纤维掺量的增加，达到相同稠度时，抗裂抹面胶浆的单位用水量随之增加，既提高了抗裂抹面胶浆的保水性，又改善了其施工性能。

    由于这种矿物纤维本体为晶体针状结构的硅酸盐纤维，与砂浆的相容性较好；晶体针状结构吸附水分予，是砂浆用水量2.2.3针状硅灰石纤维对抗折强度的影响试验结果显示，随着针状硅灰石纤维掺量的增加，抹面胶浆的抗折强度显著提高。针状硅灰石纤维呈针状结构，在抹面胶浆中，互相搭接，形成立体网状结构，在砂浆弯折过程中，嵌锁在水泥和集料间的针状硅灰石纤维三维网状结构与水泥集料结构共同抵抗剪切力的作用，此时，除了水泥破坏所需的内聚力，水泥、集料、针状硅灰石纤维之间

破坏所需的界面摩擦力，还有针状硅灰石纤维自身断裂所需的内聚力，这几种作用力共同作用，提高了抹面胶浆的抗折强度【5—6】。   

2.2.4针状硅灰石纤维对抗压强度的影响

    试验结果显示，随着针状硅灰石纤维掺量的增加，抹面胶浆表观密度降Di，抹面胶浆的抗压强度略有降Di。

    抗压破坏主要是水泥胶结材料的内聚力和各材料之间的界面摩擦阻力的破坏，针状硅灰石纤维的掺入降Di了水泥胶结材料的内聚力，故丽降Di了抗压强度。随着可再分散胶粉掺量的增加，抹面胶浆的抗压强度有所降Di。   

2.2,5针状硅荻石纤维对压折比的影响

    试验结果显示，随着针状硅灰石纤维掺量的增加，抹面胶浆的压折比显著下降，如图6所示。

    针状硅灰石纤维取代砂的掺量分别为25、50、75、100 kg/t，当胶粉掺量为1.5%时，压折比分别为3.48、3.46、3.27、3,09、I8.1，降Di幅度分剐为0.6%、6.0%、压折比分别为3.39、3.32、3.l8、2.96、2.63，降Di幅度分别为2.1%。6.2%、12.7%、22.4%；当胶粉掺董为2.5%时，压折比分别为325、3.05、2.79、2.54、2.56，降Di幅度分别为62%、14 2%、2l.8%、21.2%。

    而可再分散胶粉掺量增加，抹面胶浆的压折比也随之降Di，针状硅灰石纤维取代砂的掺量分别为O、25、50、75、100 kg/t时，胶粉掺量由1.5%增加到2.0%时，降Di的幅度分别为2.6%、4.0%、2.8%、3.9%、7.7%；胶粉掺量由2.0%增加到2.5%时，降Di的幅度分别为4.l%、8.1%、12,3%、14.1%、2.6%。可见，增加胶粉掺量，抹面胶浆压折比的降Di幅度总体上没有增加针状硅灰石纤维大，因此，通过增加针状硅灰石纤维掺量降Di压折比更经济。

    试验还发现，随着胶粉量和针状硅灰石纤维掺量的增加，抹面胶浆压折比降Di幅度增加较大，这是由于胶粉与针状硅灰石纤维双重作用的结果，针状硅灰石纤维三维网状结构，可再分散胶粉的增加提高了矿物纤维与水泥砂浆的界面结合力，但达到一定值后，针状硅灰石纤维的大量掺入又降Di了水泥胶结材料的内聚力，降Di幅度呈减小趋势。

    因此，针状硅灰石纤维用于抹面胶浆中是经济可行的，本试验条件下抗裂抹面胶浆符合压折比不大于3.0的指标要求时，胶粉的Tui荐掺量为抗裂抹面胶浆的2%~2.5%，每吨抗裂抹面胶浆中针状硅灰石纤维的Tui荐掺量50~75kg。

3检Ce验证

  根据基准配合比，针状硅灰石纤维按60 kg/t，可再分散胶粉按砂浆的2.25%配制的抗裂抹面胶浆，经国Jia建筑装修材料质量An全检Ce中Xin按JC/T 993-2006《外墙外保温用膨胀聚苯乙烯板抹面胶浆》标准检Ce。  

    优化后的抗裂抹面胶浆的各项技术指标达到了国Jia行业标准要求，其保水性更好，施工时抹面手感滑顺，不易黏抹予，施工性能和施工效率大为改善；相同厚度条件下，较不加针状硅灰石纤维的抗裂抹面胶浆增加了施工面积，降Di了综合成本；抗裂抹面胶浆的压折比下降，使抗裂抹面胶浆的柔韧性和抗开裂性能有大幅度的提高，针状硅灰石纤维抗裂抹面胶浆在实际工程中表现出很好的应用效Guo。

4结论

    (1)随着针状硅灰石纤维掺量的增加，抗裂抹面胶浆的堆积密度降Di，单位质量的抗裂抹面胶浆体积增大，同质量下的浆料体积可增加%-7%，即增加了施工面积，降Di了综合成本。

    (2)随着针状硅灰石纤维掺量的增加，达到相同稠度日寸，抗裂抹面胶浆的单位用水量随之增加，既提高了抗裂抹面胶浆的保水性，又改善了其施工性能。

    (3)随着针状硅灰石纤维掺量的增加，抗裂抹面胶浆的抗折强度有所提高，抗压强度略有下降，抹面胶浆的压折比显著下降，因而抗裂抹面胶浆有更好的柔韧性和抗裂性；随着可再分散胶粉掺量的增加，抗裂抹面胶浆的压折比也有所降Di，但降Di幅度比增加针状硅灰石纤维的小，因此，通过增加针状硅灰石纤维掺量降Di压折比更为经济。

    (4)针状硅灰石纤维用于抗裂抹面胶浆中是经济可行的，本试验条件下，满足抗裂抹面胶浆压折比不大于3．O的指标，胶粉的Tui荐掺量为抗裂抹面胶浆的2%～2.5%，每吨抗裂抹面胶浆

中针状硅灰石纤维的Tui荐掺量为50～75kg。