混凝土砂浆抗裂防渗物理添加剂润方纤维.doc

混凝土/砂浆抗裂防渗物理添加剂润方纤维RUNFANG FIBRE南京润方建筑技术工程有限公司 电话：13851850093 025-86655962 地址：南京市马群街3号 前 言在建筑工程中，混凝土/砂浆硬化后产生裂缝的问题长期困扰着人们。研究表明，混凝土/砂浆在硬化形成强度的过程中，初期由于水和水泥反应形成结晶体，这种晶体化合物的体积比原材料的体积要小，因此引起其体积的收缩。并且在后期由于混凝土/砂浆内部自由水分的蒸发又引起干缩。这些应力某个时期超出了水泥基体的抗拉强度，于是在混凝土/砂浆内部引起微裂缝，这些微裂缝不可避免地存在混凝土/砂浆内的骨料和水泥凝胶体的局部接触面处以及凝胶体自身内部。许多专业人士试图从多种途径来解决这一难题，如在混凝土/砂浆中加入膨胀剂（化学添加剂）来弥补其收缩，但采用这种单一的方法，如不严格进行保湿、保温的养护，就会收效甚微，特别是其无法防止混凝土/砂浆后期及长期的因干缩、温度等原因引发的裂缝。在工程实际施工中，由于没有采取有效的抗裂措施，混凝土和砂浆固有的裂缝在内外应力的作用下发展为更大的裂缝，以至最终形成贯通的毛细孔道及裂缝，常常导致防水失败，也造成结构设计强度远未能充分发挥，严重的甚至威胁到工程的安全及使用。科学统计显示，多数裂缝同荷载无关，塑性收缩、干缩、温差等因素才是混凝土/砂浆产生裂缝的根源。为了弥补混凝土/砂浆这一固有的缺陷，国内外研究机构对此做了大量的研究工作，近年来才有了突破性进展，发现在混凝土/砂浆内掺加物理性添加剂纤维，赋予混凝土一定的韧性，可以有效的改善混凝土/砂浆的抗裂性，弥补混凝土的脆性这一固有缺陷。各种材料的纤维加入水泥基体中，理论上主要有3种作用：1、提高基体的抗拉强度；2、阻止基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展并延缓裂缝的出现；3、提高基体的变形能力并从而改善其韧性与抗冲击性。而改性物种聚丙烯纤维在众多合成纤维中，价格较为低廉，性能却十分优良，性价比极高（见表3中同常用一种化学添加剂比较）。国家近期出版的有关的规范图集中也明确了在屋面、外墙、地下室等有抗裂防渗要求的混凝土/砂浆中应加入纤维提高其抗裂防水性能（有关规范图集见附录一所列）。产品简介润方纤维（RunFang Fibre）是一种高强改性聚丙烯束状单丝纤维，是以高纯度聚丙烯及添加多种进口添加剂为原料，经特殊工艺和设备加工生产的混凝土/砂浆抗裂、防渗专用物理添加剂。润方纤维由南京润方建筑技术工程有限公司研制、生产，公司是专业从事化工类建材研究开发并能规模生产和销售的一体化企业，产品质量控制中心拥有完备的检测仪器和严格的控制标准。公司以南京众多的高等院校和科研院所为依托，不断引进国外先进工艺技术和关键设备，努力提高产品的质量等级和科技含量，赢得了众多用户的认可。润方纤维加入混凝土/砂浆中，使其具有良好的合易性，不粘滞、不离析、不泌水，具备很好的可施工性。它以特有的分散性和可操作性，极强的耐酸碱和耐化学腐蚀性以及较高的强度，在混凝土/砂浆中形成均匀连续的多向分布的支撑体系，阻止、减小和延缓由混凝土/砂浆徐变，塑性收缩、干燥收缩、温差与荷载等多种因素引起的基体中原有细微裂缝的扩展和新生裂缝的出现。因而显著增加其抗裂、抗渗和抗冻融能力，并通过增加混凝土的韧性，即降低脆性，提高其抗冲击和抗震能力，延长使用寿命，使其具备理想的耐久性，并因此大幅度地减少工程维修费用。研究表明只有分散性好的改性聚丙烯建筑专用高强短纤维，才能均匀分布在混凝土/砂浆构件内，从而真正对其起到增强、增韧、抗裂和防渗作用。对此项研究，公司做出了不懈的努力，并取得了很好的成果，现在使用润方纤维的客户都对其优异的分散性表示满意。3主要功能润方纤维添加在混凝土/砂浆中能够：1、 减少和抑制因收缩而引起的裂缝；2、 提高抗渗防水能力；3、 提高耐磨性能和抗冲击性能；4、 增强抗冻融性能；5、 增加韧性及延展性，减少脆性；6、 提高耐久性；7、 提高抗变形和抗震能力；8、 增强耐火性，提高抗爆功能；9、 降低喷射混凝土的回弹率，增大一次性喷射厚度；10、 提高表面及边角的观感。表1 技术参数及性能材质 改性聚丙烯纤维类型 束状单丝密度 0.91g/cm3直径 20/32抗拉强度 350Mpa断裂伸长率 1525弹性模量 3500Mpa纤维长度 3、6、8/12、19mm熔点 165燃点 590耐酸碱性 极强分散性 极好工作机理事实上，利用纤维增强混凝土/砂浆并非当代的新设想，早在民间便有了将稻草和毛发混合拌入泥浆中制造土坯或土墙的经验，至于利用人造纤维来改善混凝土的性能，则还是最近十几年才逐渐出现的思路和做法。纤维均匀而任意分布于混凝土/砂浆中，对其的增强机理，存在两种解释模型：美国Romualdi提出的“纤维间距机理“（又称纤维阻裂机理），根据线弹性断裂力学来说明纤维对于裂缝发生和发展的约束作用。认为在混凝土内部原来就存在缺陷，欲提高强度，必须尽可能地减少缺陷的程度，提高韧性，降低内部裂缝端部的应力集中系数。理论分析与实验证明，当纤维的平均中心间距小于7.6mm时，纤维混凝土的抗拉或抗弯初裂强度均得以提高。英国的SwamyMangat等人提出的“复合材料机理“，理论出发点是复合材料的构成的混合原理，将纤维增强混凝土看作是纤维强化体系，并应用混合原理来推定纤维混凝土的抗拉和抗弯强度，提出了纤维混凝土强度与纤维的掺入量、方向、长径比以及粘结力之间的关系。由于润方纤维（RunFang Fibre）以单位体积内的数量均匀分布于混凝土/砂浆内部，故微裂缝在发展的过程中必然遭遇到纤维的阻挡，消耗了能量，难以进一步发展，从而阻断裂缝达到了抗裂的作用。润方纤维的加入犹如在混凝土/砂浆中掺入巨大数量的微细筋，这些纤维筋抑制了混凝土/砂浆开裂的进程，提高了混凝土/砂浆的抗裂韧性，而这些单靠钢筋是不能实现的。产品特点润方纤维（RunFang Fibre）化学性质非常稳定，只依靠改变混凝土/砂浆的物理结构而改善其的性能，但其本身不会吸收其它物质，同混凝土骨料、外加剂、掺合料和水泥都不会有任何冲突，故与混凝土/砂浆材料有良好的亲和性。润方纤维经特殊的生产工艺进行改性处理，同水泥基料有极强的粘结力，同时大大提高了纤维自身强度。我们利用电子显微镜对几种主要的混凝土增强合成纤维丝进行研究，对其它几种纤维比较，润方纤维可握裹更多的集料，同水泥基体有更紧密的结合力，因此可在混凝土中发挥更为有效的抗裂作用。由于润方纤维可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，分布极其均匀、彻底，每立方厘米水泥浆内近30条纤维丝，故能在混凝土/砂浆内部构成一种均匀的乱向支撑体系，从而产生一种有效的二级加强效果。有关的研究表明，在混凝土中，润方纤维的乱向分布形式大大有助于削弱混凝土塑性收缩及冻融时的应力，收缩的能量被分散到每立方米上千万条具有高抗拉强度而弹性模量相对较低的纤维单丝上，从而极为有效的增强了混凝土/砂浆的韧性，抑制了微细裂缝的产生和发展。同时，无数的纤维单丝在混凝土内部形成的乱向撑托体系，可以有效阻碍骨料的离析，保证混凝土早期均匀的泌水性，从而阻碍了裂缝的形成。实验表明，同普通混凝土相比，体积掺量0.1（约1kg/m3）的润方纤维混凝土抗裂能力提高近90。掺加大量微细润方纤维可以有效地抑制混凝土早期干缩微裂及析裂缝的产生及发展，极大的减少了混凝土的收缩裂缝，尤其是有效抑制了连通裂缝的产生；均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量纤维起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水与集料的离析，从而使混凝土中直径>50纳米的孔隙的含量大大降低，可以极大地提高抗渗能力。测试表明，0.06体积掺量的润方纤维混凝土比普通混凝土抗渗能力提高90100。润方纤维具有极好的分散性，浸泡在水中，只需轻微搅动即可分散不结团。可做如下测试：在500ml的标准烧杯中盛300ml水，随机0.1g润方纤维投入水中，只需轻微搅动，纤维即均匀分散，无并丝、无缠绕、无结团。主要用途工业与民用建筑1、刚性自防水混凝土结构地下室底板、侧墙、顶板；屋面楼板、超长结构；厨浴防水、游泳池、厂房地坪等混凝土结构2、水泥砂浆外（内）墙抹灰；轻质墙体（加气混凝土砌块、空心砌块、轻质砖等）的抹灰砂浆；天棚、地坪找平3、大体积混凝土大型梁、柱、底部大空间剪力墙结构；转换层中的大体积梁、板；基础梁、板、设备基础、大型烟囱、焦碳塔4、承重平面结构停车场、停机坪、网球场、上人屋面、体育场看台5、混凝土预件混凝土预制板、板材、管材、桩、艺术品、GRC制品道路与桥梁工程1、桥面铺装、桥梁主体 公路、铁路、立交桥、人行天桥等桥面铺装、桥梁梁体2、高等级公路薄层路面、低磁路面、收费站、伸缩缝、机场跑道、护拦水利工程1、抗冲磨混凝土泄洪道、消力池、大坝面板、护坡、护堤、灌溉渠、海岸建筑、港口码头2、喷射混凝土支护、修补隧道、水电、渠道、边坡稳定使用说明润方纤维（RunFang Fibre）使用非常简单，对搅拌设备和施工工艺没有特殊要求，建筑工地上常用的强制式混凝土/砂浆搅拌机为最佳选择，其它各类型的搅拌机也均可拌制，只需适当延长搅拌时间即可。具体施工顺序如下：1、根据建议掺量及每次搅拌之混凝土/砂浆方量，准确秤量纤维。2、砂石料备好后，将纤维加入。3、将集料连同纤维一起加入搅拌机，加水搅拌。4、搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土/砂浆投入使用；如果仍有成束纤维则略延长搅拌时间即可。5、建议：使用先掺法， 即先加入砂、石、润方纤维干搅15-20秒，再加入水泥、水正常搅拌效果更佳。表2 润方纤维掺量表 类别掺量规格油漆、腻子砂浆混凝土直径26m长度 3mm 0.6 1kg/m3长度 6mm0.6 1kg/m30.6 1kg/m3长度 8 mm0.6 1kg/m3直径32m长度12 mm 0.9 1.2kg/m30.9 1.2kg/m3长度19 mm0.9 1.2kg/m3在规定掺量范围内，掺量越高效果越好。润方纤维使用注意事项1、不可因加入纤维而改变混凝土原有的配合比，不能减少水泥用量。2、不可取代也不可作为结构性加强材料使用，不能降低钢筋的配筋率，只能起到辅助补强作用。3、不能单独用于解决沉降和受强大外力冲击的抗裂的情况。4、不可以因使用纤维而减少主结构的尺寸。5、不能因为使用纤维而不按国家有关规范及惯例进行施工和养护。6、施工时，不宜从高空喷撒，以避免导致对眼睛的刺激，如不小心进入眼睛，应翻开眼睑用大量清水，或请医生处理。7、加入纤维后，混凝土粘聚性增强，坍落度有少许降低，但不会对施工有不利影响。润方纤维的复合使用润方纤维（RunFang Fibre）与其它混凝土/砂浆抗裂防渗添加剂复合使用效果更佳。高性能新材料的出现和复合化的发展趋势是技术进步的标志。复合化是各种材料发展的主要途径，混凝土当然也不例外。近代的各种增强混凝土，掺加混合材料和各种外加剂，都是用多种材料复合来改善性能，以达到增强、耐久、经济的目的。复合化带来的超叠效应，更是高性能混凝土获得高性能的主要原因。润方纤维具有高强的抗老化能力，在混凝中的作用是以物理方式表现的，其化学稳定性使其能够在混凝土中长期保持良好的工作性能，并且不会与任何其它材料发生功能性冲突，因此可以放心的同其他外加剂复合使用。表3 同化学外加剂对比表项目微膨胀剂（UEA、AEA等）润方纤维作用方式化学作用，提高密实度，以膨胀补偿水泥的收缩减少裂缝物理作用，以密集分布的纤维抵抗水泥的收缩应力功效减少非结构性裂缝减少非结构性裂缝，还能改善其它性能，如耐久性、耐磨性等等。施工要求混凝土不宜高于70（有可能生成二次钙矾石而导致混凝土开裂）；不同的水泥效果不同；用量控制要求高养护温度不能高于150，设备、施工要求同普通混凝土；掺量容度大环境要求潮湿环境才能得到预期效果无要求与其它外加剂复用须考虑相互作用，应慎重基本无影响不利影响含碱量高的产品易发生碱骨料反应；用量过少补偿不足，过多反应因过度膨胀而开裂；坍落度损失大，无外部约束时不能产生有效补偿坍落度有很小损失，对施工无不良影响长期效果无长期作用，无法补偿后期收缩及温度引发的裂缝有长期作用效果，对后期因收缩及温度等引发的裂缝有很好的预防效果。由此可见，同传统的化学性外加剂比较，润方纤维的作用机理为物理作用，对施工环境要求低，对混凝土/砂浆的抗裂防渗效果更加明显，特别是对后期的抗裂防渗的作用大大优于化学外加剂，并且价格更低，因此是解决混凝土/砂浆非结构性裂缝的首选。附录一 规范、规程、图集的有关内容国家地下水工程防水技术规范，GB50108-2001 由国家人防办主编，2001年12月31日出版 见其P11页： 四、地下工程混凝土结构主体防水中4.1部分防水混凝土材料第4.1.12条防水混凝土可根据工程抗裂需要掺入合成纤维。地下建筑防水构造图集号02J301 由中国建筑标准设计研究所出版的，2002年10月14日实行的 见其P14-15页：防水混凝土说明中3.4防水混凝土可根据工程抗裂需要掺入合成纤维。坡屋面建筑构造图集号00SJ202（一） 坡屋面建筑构造4.2.1.1在水泥砂浆中掺入聚丙烯或尼龙-6纤维750-900G/M3。全国民用建筑工程设计技术措施规划.建筑2003版见其P98页：第二部分建筑设计7.3.3屋面构造中刚性防水层的细石混凝土宜掺入适量的合成短纤维，以提高和改善其防水性能。平屋面建筑构造图集号99J201-1由中国建筑标准设计研究所出版，2002年3月1日实行的 其平屋面建筑构造（一） 屋面构造组成中4.2.1材料及厚度：应掺入聚丙烯或尼龙-6纤维750-900G/M3。2000年10月20日实行的