抗裂砂浆的综合性能的研究

潘晓

潘晓（中铁十八局集团有限公司路桥工程公司)

摘要：目前我国每年建成的建筑面积约20亿m2，按照现在的建筑能耗，到2020年我国的建筑能耗将达到10亿t标煤的水平。近年来，我国建筑事业的大发展，极大地改善了人们的生活和工作条件，其成就是前无占人的。据统计，我国现有建筑面积已经达到400多亿平方米，而且每年还以新建建筑15亿~16亿的速度递增，预计到2020年底全国房屋建筑面积将达到680亿平方米左右。如此迅猛的建设速度和巨大的建筑规模，在世界上是非常罕见的。它一方面反映了我们国家的快速进步，但另一方面又是一个沉重的负担和包袱。为了国民经济持续、快速、健康地发展，建筑节能势在必行。我国加大了建筑节能的执行力度。其中，外墙外保温以合理的构造、良好的保温性能得到了快速发展。据调查，建筑能耗在我国总能耗中所占的比例约为25%～40％，我国绝大多数采暖地区围护结构的热功性能与气候相近的发达国家相比还有很大的差距。

关键词：抗裂砂浆综合性能研究

0引言

主要由于砂浆保水性差、收缩大、拉伸粘结强度低以及抗裂性差等。建筑外墙外保温的抹面抗裂砂浆需具有粘结强度高、形变性能好、不脱落、不开裂、无灰缝、防雨水入侵、抗侵蚀性能高、耐冲击、和易性好等功能。抗裂砂浆的研究、开发与应用，是建筑业和建材业的一次新技术革命，是未来新材料发展的一个主要方向。

本文选用外加剂的最佳掺量，配制了一种抗裂砂浆，同时，配制出一组未改性水泥砂浆，然后对两者的主要性能进行了测试比较来衡量抗裂砂浆综合性能的优劣。配制出的优化抗裂砂浆，性能优良，经过裂缝试验，没有出现裂缝，各种指标满足JG158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》标准要求。

配方为：42.5普通硅酸盐水泥：特细砂：长度为9mm聚丙烯纤维：山西三维胶粉：山东瑞泰羟丙基甲基纤维素醚HPMC：木质纤维＝1：2.8：0.36％：1.67％：0.33％：1.94％。

1抗裂砂浆的工作性

砂浆在硬化前应具有良好的和易性，即砂浆在搅拌、运输、摊铺时易于流动并不易失水的性质，其和易性包括流动性和保水性。砂浆的流动性用稠度表示，而保水性用分层度来表示。

抗裂砂浆泌水率为0.05%，几乎不泌水；抗裂砂浆分层度0.3cm，明显小于未改性砂浆的指标。说明抗裂砂浆的保水性优于未改性砂浆，较好的保水性能够有效地阻止砂浆水分被基层吸走，不仅能保障施工操作，还能保证抗裂砂浆不会由于缺水、水泥水化不完全而导致的起砂、起粉和粘结强度降低。

抗裂砂浆除了具有良好的和易性外，用做薄层施工时，应具有如下一些性能：

1.1足够的可操作时间：在抗裂砂浆配制好后，应该具备足够的时间施工，以备砂浆具有良好的可操作性。良好的施工性，适合大面积涂抹。

保证施工质量，并且减少浪费以备丢弃。

1.2在可操作时间内拉伸粘结强度，将40×40的试模放在70×70×20的水泥砂浆上，将在可操作时间内的抗裂砂浆填满试模后，立即移去试模，然后在标准养护条件下进行一定时间的养护，时间够了再检测其拉伸粘结强度。在大面积涂胶施工时，保证砂浆与墙体的粘结性能。

粘结强度是抗裂砂浆砂浆最重要的力学性能指标，抗裂砂浆必须具有足够的粘结强度，以保证砂浆与保温层和砂浆与饰面层之间的粘结牢固，长期不致出现空鼓甚至脱落现象。对抗裂砂浆而言，如果粘结强度过低，就很容易出现空鼓或脱落现象，从而造成工程质量，保温性降低甚至伤人事故。

与现在工程上常用的普通水泥砂浆相比，配制抗裂砂浆的拉伸粘结强度大幅度提高。可以有效防止砂浆层出现开裂、空鼓、脱落现象。

2抗裂砂浆的力学性能

未改性砂浆存在脆性过大的缺点，抗压强度较高而抗折强度相对较低，弹性模量较高而变形能力很差极易引起砂浆结构出现裂缝，不能满足外保温抗裂砂浆砂浆性能的要求，在工程应用中受到了很大限制，因此，提高其韧性和变形能力是很有必要的。

韧性是反映砂浆柔韧变形性能好坏的指标，韧性的高低可以用砂浆抗压强度与抗折强度的比值来表征，压折比越小则韧性越好。为此，对抗裂砂浆和未改性砂浆的这些性能指标进行比较。

3抗裂砂浆的抗裂性

抗裂性是其能否用于外墙的关键因素，如果抗裂性差，砂浆在硬化和使用过程中，因受到各种因素的影响会产生变形，这些变形就极易导致砂浆开裂，从而降低砂浆的耐久性和粘结性能。因此，要保证粘结砂浆在外墙使用时的质量，就要保证其有足够高的抗裂性。而引发砂浆开裂的两个主要因素分别是砂浆的收缩过大和砂浆的质脆。当砂浆收缩产生的拉应力超过砂浆的极限抗拉强度时，势必会引起砂浆的开裂。本文通过比较砂浆的干缩、压折比和裂缝指数来讨论砂浆的抗裂性。

抗裂砂浆用于聚苯颗粒保温砂浆层表面，起增强保护、抗裂、防水作用，对系统具有长期稳定性与机械稳定性起关键作用。抗裂砂浆是针对外墙外保温体系中对表面张力及抗冲击强度要求而设计的用于保温板材抗裂平整的加强砂浆。

3.1裂缝指数

本文采用PaulP.Kraai等关于水泥砂浆塑性收缩裂缝试验方法。塑性收缩裂缝属于早期裂缝，在早期裂缝中占有较大的比重。但从能量的观点来看，已有的裂缝进一步扩展比形成新的裂缝容易。塑性裂缝可由干缩而继续扩展，甚至形成透水的贯穿裂缝，这对构件的整体性、力学性能和耐久性都将产生较大的不利影响。因此砂浆塑性阶段的可见以及不可见裂缝从一定程度上反映了砂浆的开裂性能。

裂缝试验结果表明，抗裂砂浆的相对开裂指数为0.01，裂缝数量明显降低、裂缝宽度显著变小。抗裂性显著提高。

3.2收缩率

砂浆在其凝结硬化的过程中，会由于失水而出现收缩现象。当这种收缩受到基体的约束作用时，砂浆内部就会产生收缩应力，这种收缩应力一旦超过砂浆的抗拉强度，砂浆就会出现裂纹。抗裂砂浆收缩的大小又直接影响砂浆的抗裂性能，决定其是否产生开裂。

3.3抗冲击性和断裂能

通过在Instron试验机上测得的三点弯曲的荷载(p)—挠度(δ)曲线及断裂能来研究外保温系统抗裂砂浆的优劣。抗裂砂浆的抗冲击性能很大程度受砂浆中一定种类的聚合物含量以及水泥水化程度的影响。抗冲击强度随聚合物添加量的提高有显著的提高，同时随水泥水化程度的提高而显著降低。冲击能较大，砂浆抗冲击性好，韧性好。

抗裂砂浆断裂能和砂浆破坏时的最大变形量均比未改性砂浆的大。抗裂砂浆的抗冲击能比未改性砂浆增大了75.6％，断裂能增加了24％。并且抗裂砂浆的最大变形量也比未改性砂浆的明显增大。因此抗裂砂浆具有较好的抗裂性。

4结论

4.1抗裂砂浆具有良好的和易性和施工性，可以满足薄层施工要求。

4.2抗裂砂浆具有很高的拉伸粘结强度，不易出现开裂、空鼓、脱落现象。

4.3抗裂砂浆的压折比低，收缩率小，裂缝少，抗裂性好。

4.4抗裂砂浆在不同抗裂指标下，如断裂能、最大变形量以及抗冲击能都显示出较好的抗裂性能。

综合试验研究结果表明，抗裂砂浆的各项性能均符合标准要求，综合性能良好，可以满足胶粉外墙外保温系统抗裂砂浆抗裂性要求。并且工程应用表明，以技术创新开发的抗裂砂浆，其抗裂性、耐候性优良远远大于普通砂浆，能用于外墙外保温，是对传统抹面砂浆技术性能的重大提升，满足建筑墙体外保温抗裂要求。

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