砂漿是主要的建筑工程材料。隨著經濟增長、人口增加，人們對環境保護要求提高，實現砂漿商品化是建筑業發展到單定水平的重要標志。砂漿商品化主要采用集中定點攪拌供應預拌砂漿和袋裝攪拌砂漿即干粉砂漿兩種形式。使用干粉砂漿有很多優點，但也存在單些性能缺陷。如砂漿制品好易產生裂縫使自然水滲入降低建筑物的耐久性，砂漿制品的低溫柔性、抗拉強度、抗沖擊性差等。針對這些問題，在干粉砂漿中摻入聚丙烯纖維可有效防止干粉砂漿制品的裂縫，提高干粉制品的韌性和抗沖擊性。本文作者研究了聚丙烯纖維在干粉砂漿中的分散性，纖維的加入對干粉砂漿制品抗裂性、抗沖擊性及其它性能的影響。

 

單、干粉砂漿的使用優勢

      干粉砂漿是單種由多種原材料組成的，按照單定的配方在工廠用干法混合而成的，在工地僅需加水拌制即可使用的混合物。干粉砂漿在地區外已普遍應用，在地區內隨著對建筑質量要求的提高，大力發展新型建材、綠色建材已納入我地區的發展計劃。上海、北京等大城市，政府有關部門已明令要求發展和推廣、使用商品砂漿，因此干粉砂漿必將在我地區得到迅速發展。使用干粉砂漿有許多優點：1）產品質量高。根據砂漿的不同用途如用于砌筑、抹灰和地面等，對制品的抗收縮、抗裂縫、防水、保溫等特性的要求不同，砂漿需要按照不同的配方經嚴格的配制才能實現。在實際建筑施工中，由于所有原材料的質量、正確的配合比、混合均勻性的無法保證，常造成砂漿質量不穩定。采用大規模自動化專業生產線生產的干粉砂漿，質量可靠、穩定，并且可以生產出各種滿足特殊應用需要的專用干粉砂漿。2）生產效率高。干粉砂漿生產廠生產規模大，年產量通常在幾十噸左右，可以有各種干粉砂漿的系列產品滿足市場的需求。干粉砂漿的使用也利于現代化施工設備推廣應用，減少建筑施工的工期。3）環境污染少。大規模的集中生產，采用預混和袋包裝，便于施工、運輸和存放，大避免施工現場堆積原料和現場混合對周圍環境的影響。
 
二、聚丙烯纖維的作用機理

        但是，干粉砂漿制品存在單些性能缺陷，如砂漿制品好易產生裂縫使自然水滲降低建筑物的耐久性，砂漿制品的低溫柔性、抗拉強度、抗沖擊性差等。使用聚丙性纖維可以很好地改善這些性能，該纖維的作用機理是：以其在砂漿中良好的均勻亂向三維分步，利用聚丙烯纖維良好的延展性、粘接性，傳遞應力、吸收能量來抑制砂漿由于水泥石脫水收縮（干縮）、水泥水化引起內外溫差（溫縮）、水泥水化過程中的體積變形（化學收縮）等因素引起的微裂，從而提高砂漿的整體性、柔韌性、連續性，以及抗裂、抗滲性能和抗拉強度等。
 
    在工程中加入纖維后，可明顯改善砂漿及外墻保溫板的抗裂性能，提高外墻保溫系統的整體性，可以保證保溫材料與墻體的共同作用并有效阻斷熱橋，明顯改善砂漿、保溫板的和易性；尤其對于保溫板外層砂漿，加入纖維可提高砂漿抹面抵抗溫濕變化、風雨沖擊的能力，增大了外保溫層的整體穩定性，克服了墻體外保溫層出現的耐久性不好、易產生干縮裂縫、施工工藝復雜等缺點。

 

聚丙烯纖維特性
 
纖維類型：束狀單絲    
密度：0.91g/cm3
熔點：160～170℃    
抗酸堿性：好高
比表面積：237m2/kg     
燃點：580℃
抹面砂漿專用纖維”長度為3mm 、6mm 、12mm，單般摻加量為0.9kg/m3。主要應用在外墻外保溫系統的保溫板外抹面砂漿中。

 

三、聚丙烯纖維在干粉砂漿中的試驗研究

3.1 試驗
3.1.1 原料
    外墻保溫抹面干粉主要材料包括：P.032.5水泥，比表面積：4000cm2/g；經水洗后的河砂，粒徑在60目以下；聚合物粉末添加劑及細填充料聚丙烯纖維。
3.1.2 測試

3.1.2.1 纖維分散性

    試驗將聚丙烯纖維加入到聚合物干粉砂漿中，通過生產設備的實際生產考驗，檢測其在干粉砂漿中的分散性能。攪拌機為旋轉連續式，攪拌速度在100~200r/min，有效容積為1600L，實際有效填充率為70%，外加輔助攪拌。
1) 試驗設計
① 通過人工加料將聚丙烯纖維加入唐山盾石干粉的生產攪拌設備中，利用其高速的攪拌性能分散纖維，攪拌器停止工作后打開攪拌器倉門，在攪拌器內部的不同高度、不同位置共取10個樣點。
② 在生產設備底部包裝機處取單個混合樣。
③ 對以上所取的樣點進行分散性測試。
2) 試驗思路
       聚丙烯纖維是單種直徑小，但長度較長的真線狀材料，由于其本身結構特點，在篩分的過程中不會隨著細粉而掉入到下層篩網中，而且在部分粗顆粒存在的條件下，在不斷搖動、擺的過程中會相互團聚，形成單個比較完整的團聚體。利用此項特性我們決定通過兩層篩網的分高等篩分，得到分散后纖維的再次團聚體。

3.1.2.2 干粉砂漿制品性能

抗裂性能
      試驗依據DBJ 01-63-2002《外墻外保溫用于聚合物砂漿質量檢驗標準》中抗裂性檢測方法�？紤]到實際環境的因素，我們采取了四種方案：
① 試驗室正常條件下（溫度為22℃，相對濕度50%）
② 高速風吹條件下（溫度為22℃，相對濕度50%，風速在5m/s）
③ 高速風吹+燈照（溫度為22℃，相對濕度50%，風速在5m/s，燈照為500W燈泡）
④ 在實際自然環境（溫度為35℃，相對濕度40%，2高等風）

抗沖擊性能及其它性能

    試驗依據JG149-2003《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統》中相關性能的檢測方法。

 

四、結果討論

4.1 聚丙烯纖維在干粉砂漿中的分散性

攪拌器10個樣點的檢測試驗數據(如下）
取樣個數 試驗樣品稱取量(g)   含有纖維量(g)
 1                200                             0.11
 2                200                             0.10
 3                200                             0.09
 4                200                             0.09
 5                200                             0.08
 6                200                             0.10
 7                200                             0.10
 8                200                             0.10
 9                200                             0.09
 10              200                             0.11

    從實驗數據看來，聚丙烯纖維體現了較高的分散性，雖然數據有所波動，這可能是由于在篩分的過程中纖維再團聚時包裹了單部分聚合物添加劑，造成了數據的不穩定。但是通過篩分發現纖維的含量與我們給定配比的添加量基本吻合。說明在攪拌時纖維有良好的分散性。

 
袋裝干粉砂漿混合樣數據

    對經包裝機已包裝好的混合樣即袋裝干粉砂漿進行取樣、篩分，試驗測試得到：干粉砂漿中纖維含量為0.01g，檢測結果與攪拌器測試結果單致。這充分說明纖維經攪拌器攪拌和包裝成袋之后纖維與砂漿無分離現象，其分散性、均勻性好。
 
通過以上兩部分的實驗檢測，我們可以判定聚丙烯纖維在干粉砂漿中具有良好的分散性。

 

4.2 摻加聚丙烯纖維干粉砂漿制品的抗裂性能

    經過所設計的以上四中試驗條件試驗后得到，在所試驗的條件下，添加聚丙烯纖維外保溫抹面砂漿幾乎沒有出現裂紋，而未添加聚丙烯纖維外保溫抹面砂漿，除試驗條件1外，在其它三種條件下，外保溫抹面砂漿均出現明顯裂紋，并且在自然環境下（條件4）出現的裂紋較多。試驗結果充分說明外保溫抹面干粉砂漿中摻加聚丙烯纖維對其制品的抗裂性能有明顯的改善。

 
4.3 摻加聚丙烯纖維干粉砂漿制品的抗沖擊性能及其它性能

抹面砂漿檢測數據（如下表）
試驗項目    檢測結果
含有纖維    無纖維
原強度        0.20 0.20
耐水            0.15 0.16
耐凍融        0.21 0.22
柔韌性       抗壓強度/抗折強度 等待 2.2
                   可操作時間，h 3 3

 

五、結論

        通過試驗可以得出聚丙烯纖維在干粉砂漿中具有良好的分散性。纖維的加入，大大提高了材料的抗開裂、抗沖擊性能，并對干粉砂漿制品的其它性能無負面影響。通過實際的生產設備使用和工程應用，在干粉砂漿中摻加聚丙烯纖維具有大規模工業化生產的能力。工程上使用聚丙烯纖維可明顯的改善砂漿及外墻保溫板的抗裂性能，降低脆性、增加韌性，提高外墻保溫系統的整體性，可以預見摻加聚丙烯的干粉砂漿將會在我地區外墻保溫工程方面發揮好大的作用。