聚丙烯纤维砂浆的抗渗防水性能研究的可行性研究方案.doc

研究课题：聚丙烯纤维砂浆的抗渗防水性能研究可行性研究方案一、方案背景：纤维材料在土木工程领域的应用已有几十年的历史。1926年，美国最早用棉织物加固公路路面; 20世纪30年代末，聚氯乙烯薄膜应用于工程防渗；50年代末期，R.J.Barrett在美国佛罗里达洲利用聚氯乙烯织物作为海岸块石护坡的垫层；5657年著名的荷兰三角洲工程用机织土工织物加固防海潮大坝；60年代，合成纤维在美国、欧洲和日本等国家首先用于土木工程，并逐渐推广到世界各地，70年代以后更是得到了飞速发展。到目前为止，合成纤维已经广泛用于道路、机场、固堤护坡、厂房及住宅建筑物等大量基础设施和民用工程中。而目前建筑物的渗漏现象是建筑工程中的质量通病，统计资料表明：房屋墙面的渗漏率大于屋面的渗漏率。2000年上海市建委发文规定，住宅外墙禁用瓷砖改用涂料，目前全国外墙面已基本上采用涂料，这就给建筑外墙的防水砂浆提供了广阔的发展前景。建筑工程中，屋面、卫生间、阳台、外墙、地下室、水池和沟槽等的渗漏现象相当严重。从上述不同渠道的调查资料可以看出：我国房屋建筑渗漏水问题确实相当严重，它不但给人民生活带来不便，还给国家造成很大的经济损失。据统计，国家每年用于渗漏水维修的费用在20亿元以上。同时，砂浆的过早开裂和剥落，使得维修成本又大幅度增加。外墙渗漏水不但影响了建筑物的使用寿命和安全，而且直接损害了室内的装饰效果，造成壁纸变色、发霉，涂料起皮，粉层脱落等。雨水浸湿了墙面，增大了室内的湿度，降低了保温隔热效果，给居民的工作、生活带来极大的不便，特别是高层建筑的成片渗漏危害更大。所以必须予以足够的重视。二、市场前景：抗渗防水砂浆可以用于内外墙面、厕浴间、沟槽内壁、蓄水池内壁等处的防水处理。这些地方的渗漏问题是柔性防水材料所不能解决的，也是目前防水领域的重点和难点之一。在目前逐渐限制瓷砖贴面，采用面层涂料的趋势下，开展高效防水砂浆的研究和配制具有广阔的应用前景。并且，如果抗裂砂浆能够同时满足抗渗防水等性能的要求，则这种砂浆将在材料市场上将会大有裨益。三、研究现状：据目前市场上调查来看，砂浆种类按各自用途可以分为保温砂浆、抗裂砂浆和防水砂浆等，施工中常添加一些外加剂来实现其性能，成品砂浆中不仅还有外加剂，有的也加入了适量的纤维，能够大幅度改善砂浆的性能。由于砂浆性能的多样性，并且在工程中所发挥的作用也大不相同，所以国内学者对砂浆性能的研究也是百家争鸣。但即便如此，研究者们还是希望能够找到砂浆的最佳结合点满足多个功能的需求。广东工业大学朱江教授通过分析聚丙烯纤维砂浆的防水机理及主要性能和在建筑防水工程中的应用实例，说明在砂浆中掺入适量的聚丙烯纤维能有效地提高砂浆材料的抗裂防渗性能。同济大学刘丽芳，王陪铭，杨晓洁研究了纤维类型及纤维参数对水泥砂浆抗渗性能的影响。结果表明：掺加纤维能够显著提高砂浆的抗渗性能，纤维类型及纤维掺量、长度、直径、截面形状、表面处理方法等对砂浆的抗渗性能都有所影响。李学章，陈建辉通过对纤维混凝土微观工作机理的分析，提出在建筑工程中运用耐久纤维解决实际工程问题的途径。结合成功的工程案例，给出有效提高混凝土、砂浆的抗裂抗渗能力的耐久纤维合理掺量。参考文献：朱江. 聚丙烯纤维砂浆的防水机理及应用技术J 朱江. 聚丙烯纤维砂浆在建筑防水中的应用J 刘丽芳，王陪铭，杨晓洁. 纤维类型及参数对砂浆抗渗性能的影响J 刘丽芳. 聚丙烯纤维和聚合物干粉改性水泥砂浆的性能研究D 李学章，陈建辉. 耐久纤维在建筑抗裂防水工程中的应用J 李学章. 抗裂防水新材料杜拉纤维砼J等注：1. 纤维原料用于防裂抗渗改性砂浆早在1910年就有记载，有相关文献引证。2. 杜拉纤维是一种以100聚丙烯原胶为原料经特殊工艺处理的高强聚丙烯束状单丝纤维。四、方案目标：1.检验聚丙烯纤维抗裂砂浆是否具有良好的抗渗防水性能；2.分别对25组砂浆配方进行抗渗压力试验、收缩率试验和吸水率试验，即通过聚丙烯纤维不同掺量的变化来得出抗渗防水砂浆的优化配方；3.通过图表形式将2中实验加以形象表征，突出最优点。4.判断并对比抗渗防水砂浆的优化配方是否能够和抗裂砂浆优化配方相吻合，如有差异，分析并推导其可能原因所在。5.通过试验结果，结合聚丙烯纤维砂浆的各个性能，将聚丙烯纤维砂浆与一般聚合物水泥防水砂浆的各项指标进行对比，找出相应的优缺点。6.在抗裂砂浆配方和抗渗防水配方的两个峰值之间找出一个最佳结合点，作为抗裂防水砂浆的最佳配方。7.通过对聚丙烯纤维的抗裂和抗渗防水试验的全程操作，增加对工程实用技术的了解，为以后的工作打下良好的基础。五、方案创新点：1.与一般聚合物水泥防水砂浆不同，此次试验是建立在抗裂砂浆配方和材料的基础之上加以研究，突破以往的防水砂浆观念；2.聚丙烯纤维不吸水，导热性低，对酸碱盐的阻抗高，作为砂浆中一种良好的阻裂材料，同时也起到良好的抗渗效果，目前国内许多学者对聚丙烯纤维材料的抗渗性能都有理论分析和经验推导，而聚丙烯纤维掺量的多少对抗渗性能的好坏并无太多论述，本实验将分别对25组砂浆配方进行抗渗压力试验、收缩率试验和吸水率试验，即通过聚丙烯纤维不同掺量的变化来分析和评判其抗渗性能的优劣；3.通过试验得出聚丙烯纤维抗渗防水砂浆的优化配方；4.在抗裂砂浆配方和抗渗防水配方的两个峰值之间找出一个最佳结合点，作为抗裂防水砂浆的最佳配方，这样该种砂浆就具有抗裂防水的双重功效。六、试验内容：1.凝结时间（砂浆基础试验）2.抗压强度（砂浆基础试验）3.抗折强度（砂浆基础试验）4.粘结强度（砂浆基础试验）5.收缩率（用于测定砂浆自然干燥收缩值）6.吸水率（吸水率越小表面砂浆憎水能力越强）7.抗渗压力（用于测试砂浆抗渗防水性能）8.耐热性9.柔韧性其中试验14为必做试验，与赖学全试验相同试验59为检验砂浆抗渗防水能力的必做试验七、试验流程：与抗裂砂浆试验同步。具体操作流程如下：1.各个试验中的砂浆可同时装入模具中进行养护；2.抗渗压力试验在建模后两天脱模，然后放入温度20，湿度90的养护条件下养护28d；3.收缩试验带模养护7d后测一次长度，再继续养护累计14d、21d、28d、56d、90d分别再测出相应的长度；4吸水率试验养护28天后在78的烘箱中烘干两天后称其质量，再放入水箱中2d再称其质量。（具体操作方法见下）八、操作方法：（1）抗渗压力试验：1将拌合好的砂浆一次装入试模中，用抹刀插捣数次，当填充砂浆略高于试模边缘时，用抹刀以45°角一次性将试模表面多余的砂浆刮去，然后再用抹刀以较平的角度在试模表面反方向将砂浆刮平，共成型六个试件。2试件成型后应在室温（20±5）的环境下，静置（24±2）h后脱模。试件脱模后放入温度（20±2），湿度90%以上的养护室养护至规定龄期，取出待表面干燥后，用密封材料密封装入砂浆渗透仪中进行透水试验。3从0.2MPa开始加压，恒压2h后增至0.3MPa，以后每隔1h增加0.1MPa，当6个试件中有3个试件端面呈有渗水现象时，即可停止试验，记下当时水压。在试验过程中，如发现水从试件周边渗出，则应停止试验，重新密封。（2）收缩试验：1将收缩头固定在试模两端面的孔洞中，使收缩头露出试件端面（8±1）mm；2将拌合好的砂浆装入试模中，振动密实，置于（20±5）的预养室中，4h之后将砂浆表面抹平，砂浆带模在标准养护条件（温度为（20±2），相对湿度为90%以上）下养护，7d后拆模，编号，标明测试方向；3将试件移入温度（20±2），相对湿度（60±5）%的测试室中预置4h，测定试件的初始长度，测定前，用标准杆调整收缩仪的百分表的原点，然后按标明的测试方向立即测定试件的初始长度；4测定砂浆试件初始长度后，置于温度（20±2），相对湿度为（60±5）%的室内，到第7d、14d、21d、28d、56d、90d分别测定试件的长度，即为自然干燥后长度。（3）吸水率实验：1按本标准第九章的规定成型及养护试件，第28d取出试件，在（78±3）温度下烘干（48±0.5）h，称其质量，然后将试件成型面朝下放入水槽，下面用两根10mm的钢筋垫起。2试件浸入水中的高度为35mm，应经常加水，并在水槽要求的水面高度处开溢水孔，以保持水面恒定，水槽应加盖，放入温度（20±3），相对温度80%以上的恒温室中，但注意试件表面不得有结露或水滴，然后在（48±0.5）h取出，用拧干的湿布擦去表面水，称其质量。九、计算方法：（1）抗渗压力试验：砂浆抗渗压力值以每组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大压力计算，应按下式计算： PH0.1 式中 P砂浆抗渗压力值（MPa）； H6个试件中3个渗水时的水压力（MPa）（2）收缩试验：砂浆自然干燥收缩值应按下式计算： 式中 at相应为t天（7、14、21、28、56、90d）时的自然干燥收缩值； Lo试件成型后7d的长度即初始长度（mm）； L试件的长度160mm； Ld两个收缩头埋入砂浆中长度之和，即20±2mm； Lt相应为t天（7、14、21、28、56、90d）时试件的实测长度（mm）。注：试验结果评定： 1 干燥收缩值取三个试件测值的算术平均值，如一个值与平均值偏差大于20%，应剔除，若有两个值超过20%，则该组试件无效。 2 每块试件的干燥收缩值取二位有效数字，精确至10×10-6。（3）吸水率试验：砂浆吸水率应按下式计算： WX=(m1m0)/m0 （14.0.4） 式中 WX砂浆吸水率（）； m1吸水后试件质量（g）； m0干燥试件的质量（g）。 取3块试件的平均值，精确至1。十、所需仪器：（根据25组试验方案初步确定）1.砂浆渗透仪一台；2.立式砂浆收缩仪一台；3.天平一台；4.烘箱一台；5.养护水箱（规格：41×32×26CM，单层放18个70.7mm的标准块）15个；670.7mm*70.7mm*70.7mm的模具20个（可分4天做完，总计25*3=75个试块）；7.40mm*40mm*160mm的模具20个（可分4天做完，总计25*3=75个试块）；8. 上口直径70mm，下口直径80mm，高30mm的截头圆锥带底金属试模30个（可分5天做完，总计25*6=150个试块）；9.10mm的钢筋（每根长度在40cm以内）26根；10.抹灰刀、振捣棒数个；11.湿抹布数条；12.黑色标记碳素笔数支。备注：立式砂浆收缩仪有售，市场价格在700元左右，淘宝最低价为450元十一、所需材料：经粗略计算，需：水泥：75.7kg细砂：107.87kg聚丙烯纤维：0.11kg乳胶粉：0.5kg纤维素醚：35g木质纤维：0.85kg膨胀剂：5.90kg十二、进度安排：若试验从7月10日开始做；7月15日可将全部试模做完；7月17日21日要将抗渗压力试验的70mm*80mm*30mm的模块相继脱模，放入养护箱，进行水养28d；7月17日、24日、31日、8月7日、9月5日、10月9日分别对40mm*40mm*160mm的试模进行收缩试验；8月8日取出70.7mm*70.7mm*70.7mm的试模，并放入78烘箱中烘干2天；8月10日将烘干的70.7mm*70.7mm*70.7mm的试模放入水箱养护2天后开始测其吸水率。十三、与抗裂砂浆试验方案的相容性：防水砂浆与抗裂砂浆均属于砂浆类，因此基础试验的测试要求基本是一样的，但抗裂砂浆根据国标JC/T 951-2005更加着重进行水泥砂浆抗裂性能试验，而目前没有聚丙烯纤维防水砂浆的国家标准，但根据国标 JC/T 9842011聚合物水泥防水砂浆的测试指标要进行收缩试验、吸水率试验和抗渗压力试验，两个方面的侧重点是完全不同的，所以在选材上没有冲突。同时，在查阅的相关论文中，由于侧重点的不同，论文的思路和论点等也是截然不同的。十四、方案总结通过对聚丙烯纤维的抗裂和抗渗防水试验的全程操作，增加对工程实用技术的了解，为以后的工作打下良好的基础；通过以上试验可以得出聚丙烯纤维砂浆抗裂防水的优化配方；十五、声明:1.聚丙烯纤维砂浆的抗渗防水性能研究方案及有关试验是在相关国家标准和规范的基础上建立起来的，有理可依，并无空想；2.聚丙烯纤维砂浆的抗渗防水性能在此之前就有学者有一定的研究，有领导力，并非“首创”；3.聚丙烯纤维砂浆的抗渗防水性能研究方案侧重防水抗渗性能，将会具体介绍收缩率、吸水率和抗渗压力试验，只会提及凝结时间试验、抗压抗折等试验的相关结果，不会重复占用抗裂砂浆试验的具体试验过程，有章可循，并不雷同；4.聚丙烯纤维砂浆的抗渗防水性能研究方案得出的优化配方很大程度上不会与抗裂砂浆的优化配方相同，但最终将以试验结果为依据，不会生搬硬套。指导老师意见：