聚丙烯纖維砂漿的抗?jié)B防水性能研究的可行性研究方案

研究課題：聚丙烯纖維砂漿的抗?jié)B防水性能研究可行性研究方案一、方案背景：纖維材料在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用已有幾十年的歷史。1926年，美國最早用棉織物加固公路路面; 20世紀(jì)30年代末，聚氯乙烯薄膜應(yīng)用于工程防滲；50年代末期，R.J.Barrett在美國佛羅里達(dá)洲利用聚氯乙烯織物作為海岸塊石護(hù)坡的墊層；5657年著名的荷蘭三角洲工程用機(jī)織土工織物加固防海潮大壩；60年代，合成纖維在美國、歐洲和日本等國家首先用于土木工程，并逐漸推廣到世界各地，70年代以后更是得到了飛速發(fā)展。到目前為止，合成纖維已經(jīng)廣泛用于道路、機(jī)場、固堤護(hù)坡、廠房及住宅建筑物等大量基礎(chǔ)設(shè)施和民用工程中。而目前建筑物的滲漏現(xiàn)象是建筑工程中的質(zhì)量通病，統(tǒng)計(jì)資料表明：房屋墻面的滲漏率大于屋面的滲漏率。2000年上海市建委發(fā)文規(guī)定，住宅外墻禁用瓷磚改用涂料，目前全國外墻面已基本上采用涂料，這就給建筑外墻的防水砂漿提供了廣闊的發(fā)展前景。建筑工程中，屋面、衛(wèi)生間、陽臺(tái)、外墻、地下室、水池和溝槽等的滲漏現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重。從上述不同渠道的調(diào)查資料可以看出：我國房屋建筑滲漏水問題確實(shí)相當(dāng)嚴(yán)重，它不但給人民生活帶來不便，還給國家造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國家每年用于滲漏水維修的費(fèi)用在20億元以上。同時(shí)，砂漿的過早開裂和剝落，使得維修成本又大幅度增加。外墻滲漏水不但影響了建筑物的使用壽命和安全，而且直接損害了室內(nèi)的裝飾效果，造成壁紙變色、發(fā)霉，涂料起皮，粉層脫落等。雨水浸濕了墻面，增大了室內(nèi)的濕度，降低了保溫隔熱效果，給居民的工作、生活帶來極大的不便，特別是高層建筑的成片滲漏危害更大。所以必須予以足夠的重視。二、市場前景：抗?jié)B防水砂漿可以用于內(nèi)外墻面、廁浴間、溝槽內(nèi)壁、蓄水池內(nèi)壁等處的防水處理。這些地方的滲漏問題是柔性防水材料所不能解決的，也是目前防水領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。在目前逐漸限制瓷磚貼面，采用面層涂料的趨勢下，開展高效防水砂漿的研究和配制具有廣闊的應(yīng)用前景。并且，如果抗裂砂漿能夠同時(shí)滿足抗?jié)B防水等性能的要求，則這種砂漿將在材料市場上將會(huì)大有裨益。三、研究現(xiàn)狀：據(jù)目前市場上調(diào)查來看，砂漿種類按各自用途可以分為保溫砂漿、抗裂砂漿和防水砂漿等，施工中常添加一些外加劑來實(shí)現(xiàn)其性能，成品砂漿中不僅還有外加劑，有的也加入了適量的纖維，能夠大幅度改善砂漿的性能。由于砂漿性能的多樣性，并且在工程中所發(fā)揮的作用也大不相同，所以國內(nèi)學(xué)者對砂漿性能的研究也是百家爭鳴。但即便如此，研究者們還是希望能夠找到砂漿的最佳結(jié)合點(diǎn)滿足多個(gè)功能的需求。廣東工業(yè)大學(xué)朱江教授通過分析聚丙烯纖維砂漿的防水機(jī)理及主要性能和在建筑防水工程中的應(yīng)用實(shí)例，說明在砂漿中摻入適量的聚丙烯纖維能有效地提高砂漿材料的抗裂防滲性能。同濟(jì)大學(xué)劉麗芳，王陪銘，楊曉潔研究了纖維類型及纖維參數(shù)對水泥砂漿抗?jié)B性能的影響。結(jié)果表明：摻加纖維能夠顯著提高砂漿的抗?jié)B性能，纖維類型及纖維摻量、長度、直徑、截面形狀、表面處理方法等對砂漿的抗?jié)B性能都有所影響。李學(xué)章，陳建輝通過對纖維混凝土微觀工作機(jī)理的分析，提出在建筑工程中運(yùn)用耐久纖維解決實(shí)際工程問題的途徑。結(jié)合成功的工程案例，給出有效提高混凝土、砂漿的抗裂抗?jié)B能力的耐久纖維合理摻量。參考文獻(xiàn)：朱江. 聚丙烯纖維砂漿的防水機(jī)理及應(yīng)用技術(shù)J 朱江. 聚丙烯纖維砂漿在建筑防水中的應(yīng)用J 劉麗芳，王陪銘，楊曉潔. 纖維類型及參數(shù)對砂漿抗?jié)B性能的影響J 劉麗芳. 聚丙烯纖維和聚合物干粉改性水泥砂漿的性能研究D 李學(xué)章，陳建輝. 耐久纖維在建筑抗裂防水工程中的應(yīng)用J 李學(xué)章. 抗裂防水新材料杜拉纖維砼J等注：1. 纖維原料用于防裂抗?jié)B改性砂漿早在1910年就有記載，有相關(guān)文獻(xiàn)引證。2. 杜拉纖維是一種以100聚丙烯原膠為原料經(jīng)特殊工藝處理的高強(qiáng)聚丙烯束狀單絲纖維。四、方案目標(biāo)：1.檢驗(yàn)聚丙烯纖維抗裂砂漿是否具有良好的抗?jié)B防水性能；2.分別對25組砂漿配方進(jìn)行抗?jié)B壓力試驗(yàn)、收縮率試驗(yàn)和吸水率試驗(yàn)，即通過聚丙烯纖維不同摻量的變化來得出抗?jié)B防水砂漿的優(yōu)化配方；3.通過圖表形式將2中實(shí)驗(yàn)加以形象表征，突出最優(yōu)點(diǎn)。4.判斷并對比抗?jié)B防水砂漿的優(yōu)化配方是否能夠和抗裂砂漿優(yōu)化配方相吻合，如有差異，分析并推導(dǎo)其可能原因所在。5.通過試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合聚丙烯纖維砂漿的各個(gè)性能，將聚丙烯纖維砂漿與一般聚合物水泥防水砂漿的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對比，找出相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。6.在抗裂砂漿配方和抗?jié)B防水配方的兩個(gè)峰值之間找出一個(gè)最佳結(jié)合點(diǎn)，作為抗裂防水砂漿的最佳配方。7.通過對聚丙烯纖維的抗裂和抗?jié)B防水試驗(yàn)的全程操作，增加對工程實(shí)用技術(shù)的了解，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。五、方案創(chuàng)新點(diǎn)：1.與一般聚合物水泥防水砂漿不同，此次試驗(yàn)是建立在抗裂砂漿配方和材料的基礎(chǔ)之上加以研究，突破以往的防水砂漿觀念；2.聚丙烯纖維不吸水，導(dǎo)熱性低，對酸堿鹽的阻抗高，作為砂漿中一種良好的阻裂材料，同時(shí)也起到良好的抗?jié)B效果，目前國內(nèi)許多學(xué)者對聚丙烯纖維材料的抗?jié)B性能都有理論分析和經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)，而聚丙烯纖維摻量的多少對抗?jié)B性能的好壞并無太多論述，本實(shí)驗(yàn)將分別對25組砂漿配方進(jìn)行抗?jié)B壓力試驗(yàn)、收縮率試驗(yàn)和吸水率試驗(yàn)，即通過聚丙烯纖維不同摻量的變化來分析和評判其抗?jié)B性能的優(yōu)劣；3.通過試驗(yàn)得出聚丙烯纖維抗?jié)B防水砂漿的優(yōu)化配方；4.在抗裂砂漿配方和抗?jié)B防水配方的兩個(gè)峰值之間找出一個(gè)最佳結(jié)合點(diǎn)，作為抗裂防水砂漿的最佳配方，這樣該種砂漿就具有抗裂防水的雙重功效。六、試驗(yàn)內(nèi)容：1.凝結(jié)時(shí)間（砂漿基礎(chǔ)試驗(yàn)）2.抗壓強(qiáng)度（砂漿基礎(chǔ)試驗(yàn)）3.抗折強(qiáng)度（砂漿基礎(chǔ)試驗(yàn)）4.粘結(jié)強(qiáng)度（砂漿基礎(chǔ)試驗(yàn)）5.收縮率（用于測定砂漿自然干燥收縮值）6.吸水率（吸水率越小表面砂漿憎水能力越強(qiáng)）7.抗?jié)B壓力（用于測試砂漿抗?jié)B防水性能）8.耐熱性9.柔韌性其中試驗(yàn)14為必做試驗(yàn)，與賴學(xué)全試驗(yàn)相同試驗(yàn)59為檢驗(yàn)砂漿抗?jié)B防水能力的必做試驗(yàn)七、試驗(yàn)流程：與抗裂砂漿試驗(yàn)同步。具體操作流程如下：1.各個(gè)試驗(yàn)中的砂漿可同時(shí)裝入模具中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；2.抗?jié)B壓力試驗(yàn)在建模后兩天脫模，然后放入溫度20，濕度90的養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)28d；3.收縮試驗(yàn)帶模養(yǎng)護(hù)7d后測一次長度，再繼續(xù)養(yǎng)護(hù)累計(jì)14d、21d、28d、56d、90d分別再測出相應(yīng)的長度；4吸水率試驗(yàn)養(yǎng)護(hù)28天后在78的烘箱中烘干兩天后稱其質(zhì)量，再放入水箱中2d再稱其質(zhì)量。（具體操作方法見下）八、操作方法：（1）抗?jié)B壓力試驗(yàn)：1將拌合好的砂漿一次裝入試模中，用抹刀插搗數(shù)次，當(dāng)填充砂漿略高于試模邊緣時(shí)，用抹刀以45角一次性將試模表面多余的砂漿刮去，然后再用抹刀以較平的角度在試模表面反方向?qū)⑸皾{刮平，共成型六個(gè)試件。2試件成型后應(yīng)在室溫（205）的環(huán)境下，靜置（242）h后脫模。試件脫模后放入溫度（202），濕度90%以上的養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期，取出待表面干燥后，用密封材料密封裝入砂漿滲透儀中進(jìn)行透水試驗(yàn)。3從0.2MPa開始加壓，恒壓2h后增至0.3MPa，以后每隔1h增加0.1MPa，當(dāng)6個(gè)試件中有3個(gè)試件端面呈有滲水現(xiàn)象時(shí)，即可停止試驗(yàn)，記下當(dāng)時(shí)水壓。在試驗(yàn)過程中，如發(fā)現(xiàn)水從試件周邊滲出，則應(yīng)停止試驗(yàn)，重新密封。（2）收縮試驗(yàn)：1將收縮頭固定在試模兩端面的孔洞中，使收縮頭露出試件端面（81）mm；2將拌合好的砂漿裝入試模中，振動(dòng)密實(shí)，置于（205）的預(yù)養(yǎng)室中，4h之后將砂漿表面抹平，砂漿帶模在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件（溫度為（202），相對濕度為90%以上）下養(yǎng)護(hù)，7d后拆模，編號(hào)，標(biāo)明測試方向；3將試件移入溫度（202），相對濕度（605）%的測試室中預(yù)置4h，測定試件的初始長度，測定前，用標(biāo)準(zhǔn)桿調(diào)整收縮儀的百分表的原點(diǎn)，然后按標(biāo)明的測試方向立即測定試件的初始長度；4測定砂漿試件初始長度后，置于溫度（202），相對濕度為（605）%的室內(nèi)，到第7d、14d、21d、28d、56d、90d分別測定試件的長度，即為自然干燥后長度。（3）吸水率實(shí)驗(yàn)：1按本標(biāo)準(zhǔn)第九章的規(guī)定成型及養(yǎng)護(hù)試件，第28d取出試件，在（783）溫度下烘干（480.5）h，稱其質(zhì)量，然后將試件成型面朝下放入水槽，下面用兩根10mm的鋼筋墊起。2試件浸入水中的高度為35mm，應(yīng)經(jīng)常加水，并在水槽要求的水面高度處開溢水孔，以保持水面恒定，水槽應(yīng)加蓋，放入溫度（203），相對溫度80%以上的恒溫室中，但注意試件表面不得有結(jié)露或水滴，然后在（480.5）h取出，用擰干的濕布擦去表面水，稱其質(zhì)量。九、計(jì)算方法：（1）抗?jié)B壓力試驗(yàn)：砂漿抗?jié)B壓力值以每組6個(gè)試件中4個(gè)試件未出現(xiàn)滲水時(shí)的最大壓力計(jì)算，應(yīng)按下式計(jì)算： PH0.1 式中 P砂漿抗?jié)B壓力值（MPa）； H6個(gè)試件中3個(gè)滲水時(shí)的水壓力（MPa）（2）收縮試驗(yàn)：砂漿自然干燥收縮值應(yīng)按下式計(jì)算： 式中 at相應(yīng)為t天（7、14、21、28、56、90d）時(shí)的自然干燥收縮值； Lo試件成型后7d的長度即初始長度（mm）； L試件的長度160mm； Ld兩個(gè)收縮頭埋入砂漿中長度之和，即202mm； Lt相應(yīng)為t天（7、14、21、28、56、90d）時(shí)試件的實(shí)測長度（mm）。注：試驗(yàn)結(jié)果評定： 1 干燥收縮值取三個(gè)試件測值的算術(shù)平均值，如一個(gè)值與平均值偏差大于20%，應(yīng)剔除，若有兩個(gè)值超過20%，則該組試件無效。 2 每塊試件的干燥收縮值取二位有效數(shù)字，精確至1010-6。（3）吸水率試驗(yàn)：砂漿吸水率應(yīng)按下式計(jì)算： WX=(m1m0)/m0 （14.0.4） 式中 WX砂漿吸水率（）； m1吸水后試件質(zhì)量（g）； m0干燥試件的質(zhì)量（g）。 取3塊試件的平均值，精確至1。十、所需儀器：（根據(jù)25組試驗(yàn)方案初步確定）1.砂漿滲透儀一臺(tái)；2.立式砂漿收縮儀一臺(tái)；3.天平一臺(tái)；4.烘箱一臺(tái)；5.養(yǎng)護(hù)水箱（規(guī)格：413226CM，單層放18個(gè)70.7mm的標(biāo)準(zhǔn)塊）15個(gè)；670.7mm*70.7mm*70.7mm的模具20個(gè)（可分4天做完，總計(jì)25*3=75個(gè)試塊）；7.40mm*40mm*160mm的模具20個(gè)（可分4天做完，總計(jì)25*3=75個(gè)試塊）；8. 上口直徑70mm，下口直徑80mm，高30mm的截頭圓錐帶底金屬試模30個(gè)（可分5天做完，總計(jì)25*6=150個(gè)試塊）；9.10mm的鋼筋（每根長度在40cm以內(nèi)）26根；10.抹灰刀、振搗棒數(shù)個(gè)；11.濕抹布數(shù)條；12.黑色標(biāo)記碳素筆數(shù)支。備注：立式砂漿收縮儀有售，市場價(jià)格在700元左右，淘寶最低價(jià)為450元十一、所需材料：經(jīng)粗略計(jì)算，需：水泥：75.7kg細(xì)砂：107.87kg聚丙烯纖維：0.11kg乳膠粉：0.5kg纖維素醚：35g木質(zhì)纖維：0.85kg膨脹劑：5.90kg十二、進(jìn)度安排：若試驗(yàn)從7月10日開始做；7月15日可將全部試模做完；7月17日21日要將抗?jié)B壓力試驗(yàn)的70mm*80mm*30mm的模塊相繼脫模，放入養(yǎng)護(hù)箱，進(jìn)行水養(yǎng)28d；7月17日、24日、31日、8月7日、9月5日、10月9日分別對40mm*40mm*160mm的試模進(jìn)行收縮試驗(yàn)；8月8日取出70.7mm*70.7mm*70.7mm的試模，并放入78烘箱中烘干2天；8月10日將烘干的70.7mm*70.7mm*70.7mm的試模放入水箱養(yǎng)護(hù)2天后開始測其吸水率。十三、與抗裂砂漿試驗(yàn)方案的相容性：防水砂漿與抗裂砂漿均屬于砂漿類，因此基礎(chǔ)試驗(yàn)的測試要求基本是一樣的，但抗裂砂漿根據(jù)國標(biāo)JC/T 951-2005更加著重進(jìn)行水泥砂漿抗裂性能試驗(yàn)，而目前沒有聚丙烯纖維防水砂漿的國家標(biāo)準(zhǔn)，但根據(jù)國標(biāo) JC/T 9842011聚合物水泥防水砂漿的測試指標(biāo)要進(jìn)行收縮試驗(yàn)、吸水率試驗(yàn)和抗?jié)B壓力試驗(yàn)，兩個(gè)方面的側(cè)重點(diǎn)是完全不同的，所以在選材上沒有沖突。同時(shí)，在查閱的相關(guān)論文中，由于側(cè)重點(diǎn)的不同，論文的思路和論點(diǎn)等也是截然不同的。十四、方案總結(jié)通過對聚丙烯纖維的抗裂和抗?jié)B防水試驗(yàn)的全程操作，增加對工程實(shí)用技術(shù)的了解，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)；通過以上試驗(yàn)可以得出聚丙烯纖維砂漿抗裂防水的優(yōu)化配方；十五、聲明:1.聚丙烯纖維砂漿的抗?jié)B防水性能研究方案及有關(guān)試驗(yàn)是在相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基礎(chǔ)上建立起來的，有理可依，并無空想；2.聚丙烯纖維砂漿的抗?jié)B防水性能在此之前就有學(xué)者有一定的研究，有領(lǐng)導(dǎo)力，并非“首創(chuàng)”；3.聚丙烯纖維砂漿的抗?jié)B防水性能研究方案側(cè)重防水抗?jié)B性能，將會(huì)具體介紹收縮率、吸水率和抗?jié)B壓力試驗(yàn)，只會(huì)提及凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)、抗壓抗折等試驗(yàn)的相關(guān)結(jié)果，不會(huì)重復(fù)占用抗裂砂漿試驗(yàn)的具體試驗(yàn)過程，有章可循，并不雷同；4.聚丙烯纖維砂漿的抗?jié)B防水性能研究方案得出的優(yōu)化配方很大程度上不會(huì)與抗裂砂漿的優(yōu)化配方相同，但最終將以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，不會(huì)生搬硬套。指導(dǎo)老師意見：