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纤维水泥砂浆的阻裂机理
时间:2017-04-12 来源:绿源纤维素 作者:未知 点击:

砂浆阻止温差裂缝的机理,并说明某种规格,而且具有一定量纤居的纤居水泥砂浆是可以减少,阻止或消除温差变化引发的裂缝。这是很有经济、技术和实用价值的。

1、概述我国古代建筑领域的伟大成就之一就是在自建的农用住房和粮仓等的土砖、土墙内和内外墙面粉刷的土泥浆内掺入植物纤维或毛发纤维之类。成为植物纤维的复合土浆或土体,在运用的一定时间中,使用的全过程防止了温差变化和雨水的侵蚀,达到阻止裂缝大量发生,延长了泥土建筑物的使用寿命。

这种建筑实践概念确实古老而新颖,可古为今用。当今建筑抹面水泥砂浆在重力和温差变化的作用下,表面或内部发生了微观甚至宏观裂缝,由于微观裂缝的宽度和深度扩展的结果,进而导致了墙体渗水和剥落,不能说这不是一种通病。

水泥砂浆是由固相中粗砂粒,液相水泥砂浆体,甚至气相的不贯穿的微气孔组成,在凝固和运用的过程中,随着温差、湿度、荷载的变化,产生体积变形的增大或缩小。如果在水泥砂浆中分散的掺入某种纤维,这些分散的纤维在混凝土中却可以强有力的约制变形裂缝的产生,这就是人们常称的某种纤维水泥砂浆。

现代工业与民用、高层、水工等建筑物,及贴砖或不贴砖的外墙面,绝大多数是用水泥砂浆直接或分格粉刷在墙面上的,即便是混凝土框架其间填充粉煤灰砖的砌体墙面也是这样,粉煤灰砖墙面与混凝土间,在两种收缩率不同的材料交界面,用铁丝网钉上,再用水泥砂浆粉刷。以上的抹面方式仍然避免不了裂缝的发生和扩展,最后引起结构墙体渗漏和粉刷层脱落,导致内层混凝土的碳化及后期结构物的整体强度相应降低,危害建筑物的使用寿命,所以说裂缝是破坏建筑物的危险先兆。抹面水泥砂浆中的裂缝越来越令建筑工程师、监理工程师、技术工人和使用者头痛。因此研究水泥砂浆的温差裂缝变化与研究纤维水泥砂浆的阻裂机理是并列的。即是说掺纤维的水泥砂浆是减少或者消除微观和宏观裂缝的主要手段之一。本文对墙面抹面纤维水泥砂浆进行的研究和论述,是很有社会效益和技术价值的。

 

2、纤维水泥砂浆温差裂缝特点纤维水泥砂浆微观裂缝,受温度变化作用,扩展成为贯穿型宏观裂缝,导致渗水,其原因是水分子的直径为0.3X1(T6mm可以穿过任何人肉眼可见的贯穿裂缝,渗水量大小(每1Cmm裂缝长,渗水量m3/s)可由:其中:是裂缝长度,C是试验系数,P是水的密度,g是重力速度,a是裂缝宽度,n是水的粘度,m是裂缝的条数。

该公式说明渗水量与裂缝的条数m2成反比,与裂缝的宽度成正比。如果在水泥砂浆中掺入分散的而且有一定量纤维率的某种纤维,例如:杜拉纤维就可以阻止这m条裂缝的发生或扩展。甚至将裂缝减少到零。那么纤维水泥砂浆刷在温差变化大的外墙面上,向内墙体的渗水量就会大大减少,甚至完全消除其渗水。

水泥砂浆本身是一种脆性材料,极易脆断,抗拉强度小,抗压强度相对抗拉强度稍大,韧性很小很小,阻止温差变形裂缝的能量非常微弱。

为了描述纤维水泥砂浆的抗裂能力,用纤维水泥砂浆的极限拉伸值与约束拉伸值之比K作为拉裂因子,表达式为其中:p―纤维水泥砂浆可能裂缝处的极限拉伸率,分一可能裂缝处温差变形,一收缩变形,一其他影响变形,X―约束系数。

显然,K值大于1,表示具有大的抗裂能力。

其中:一纤维水泥砂浆的抗拉强度。Pp式说明,只要掺入了某种规格的纤维,增加一定含量的纤维率,K值就会随之增大,纤维水泥砂浆的抗裂能力也随之提高,反之亦然。

受温差变化影响的外墙体,粉刷的水泥砂浆,除荷载不均匀沉降引起荷载裂缝外,多是温差变化产生的收缩和膨胀体积变形引起的裂缝,温差越大越易裂开。温度急冷急热越易开裂。未分格的抹面水泥砂浆水刷石及水泥砂浆贴砖墙面更易裂开。对温度产生的变形十分敏感,发生裂缝的机率很高。

某面积外墙混凝土面或外墙砌砖面作为纤维水泥砂浆的基面,纤维水泥砂浆在受温差应力大于自身的拉伸应力时,便产生裂缝,假定裂缝发生在板块面中间,交界面粗糙,应力发生最大值为cmax,粉刷砂浆表面应力较小为in,如建立近似公式:ax(y)应力沿墙的粉刷砂浆厚度的变化,假定是指数函数曲线变化则表达式为:越大,越大;奴(一从界面到自由面,由大到小见。上式说明Pp大就小。证明水泥砂浆中的纤维有力的阻止了温差裂缝的发生。

如果外墙墙面或墙体墙面处理不湿水,抹面纤维水泥砂浆散失水份较快,产生体积收缩导致干缩裂缝(龟裂)和自重下滑导致塑性裂缝均较外墙面抹纯水泥砂浆发生裂缝为少。总之纤维水泥砂浆抗拉强度大,有利于阻裂缝的发生或扩展。

 

3、纤维水泥砂浆温差应力计算及裂缝控制温度场基本方程:抹面水纤维泥砂浆面积块ABCD某一点(x,yz)粉刷厚度为且很薄,在时间t的温度是TUy△),则偏微分方程寄=a△T+a,=―比热,⑴一单位时间内和单位体积内发生的热量,a'-导热系数,X―导温系数,dt―时间。

流过A、B、C、D面积块以n为法线的dF的热量dq与温度梯度2T/2h的关系,是dq=―x“,一个体积元4(在时间!1温度应力,抹入外墙面的纤维水泥砂浆受到气温和自身水化热的影响,均会发生膨胀和收缩的变形,在变形过程中存在着混凝土面或砖面的外约束和质点间,特别是纤维的内约束。面积A、BCD块在太阳的辐射下温度分布是不均匀的,大多属部分约束,故称为弹性约束,正是这种约束阻止表面的局部表面裂缝、内部裂缝和贯穿裂缝的发生。

―温差,―约束应力,E―纤维水泥砂浆的弹性模量温度裂缝的控制:为了防止室外雨水向室内渗透,对外墙面、抹面纤维水泥砂浆在使用过程中是不会出现裂缝或限制允许裂缝的出现。但实际工程中往往使用的是水泥砂浆却在施工过程中或数年后出现了裂缝,严重的影响着住户使用功能的完善,令住户头痛。水泥砂浆的裂缝问题是与温差膨胀或收缩、线膨胀系数、弹性模量、厚度、分格块面积的大小,基底界面(混凝土或砖)对水泥砂浆的约束程度、掺加剂的种类、极限拉伸率、施工工艺等因素是多元互为影响的关系。

当CTx达到纤维水泥砂浆的抗拉极限强度Rsf时,即=Rf,极限拉伸变形5p=e,则由此式知阻止抹面水泥砂浆裂缝发生的措施为:①改善水泥砂浆的组成成分,主要掺入一定量的纤维,如杜拉纤维,以提高值使②减少水泥砂浆界面糙率系数。Cx的变化至最小,使之能自由伸缩,使界面拉应力减小以阻止裂缝的产生;③设置分格缝,使周边能自由伸缩。

 

4、结束语目前工业与民用建筑、高层建筑的外墙和墙面,特别是大面积粘贴有磁砖的外墙面,可以说99%用的是粉刷水泥砂浆,在施工中或几年后发生裂缝渗水的可能性是不可避免的,因此有推广纤维水泥砂浆粉刷外墙面的必要性,这样会给社会极大地带来经济和技术效益的。

 
 
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