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chinamortar
研发工程师
我有三篇文章
关于纤维我写了三篇文章，在别的论坛上发表过，不知道管理员是否同意，同意的话我贴上来。
关于纤维我写了三篇文章，在别的论坛上发表过，不知道管理员是否同意，同意的话我贴上来。
chinamortar
研发工程师
关于抗裂纤维在聚合物干粉砂浆中的应用心得——chinamortar
虽然本文对很多朋友来说，可能没有什么价值，但的确是本人长期研究和实践的心得。如果深入探讨，需要大量篇幅，仅择其要。希望本文能抛砖引玉，能和更多的朋友探讨关于纤维的应用。
在干粉砂浆中大量使用纤维是近几年的事，纤维的使用对推动抗裂砂浆的技术进步有不小作用。例如EPS/XPS板抗裂砂浆经常就会用到纤维，无论是我们自己还是很多同行的产品都是这样。当然也有在抗裂砂浆中不用纤维的。
干粉砂浆中目前使用最广泛的纤维为聚丙烯纤维和木质纤维。今天先谈聚丙烯纤维。
（1）长度。有研究说，在混凝土中纤维的长度最好是骨料大小的3倍，太长容易打卷，太短作用不大。我个人认为这个长度量度对砂浆不合适。例如抗裂砂浆，砂子一般不超过0.5-1mm，如果采用1.5-3mm的纤维显然太短。从分散性、施工、效果三个主要方面衡量，6mm最合适（前提是砂子0.0-1mm）。小于6mm，容易分散和施工，但效果不好，突出表现是抗冲击能力弱，砂浆粘黏性差。大于6mm，分散性差，一切免谈，结果只能降低用量，施工后表面如“长草”。我在现场见到很多同行的产品采用19mm的纤维，不知道是否实验过（保温胶粉料不在讨论范围）。
（2）掺量。国内外胶粉公司的很多开放配方提供的掺量是0.5公斤/吨。国内个别资料建议掺加2公斤/吨。其实他们都没有实战过。掺量要根据产品的性能要求、用途等多种因素决定，不能一概而定。我们在配方中确定掺量的原则是：极大改善抗冲击性，极大提高抗裂能力，确保施工性。鉴于掺量的复杂性，本文不推荐具体的掺量数据，防止朋友们误解。再告诉一个小秘密：纤维的掺量一旦超过一定程度，整个保温系统抗裂面层会发生质的变化。希望大家多做实验，多多实践。
（3）分散。纤维的分散性当然和设备有关系，但不是主要的，或者说关系不大。事实证明，选择合理的分散方式，是最重要的。某厂家采用进口犁刀搅拌器，全自动成套流水线，但就是分散不了纤维，因此该厂至今未使用纤维。这给了很多设备厂家宣传借口，把纤维分散能力作为搅拌器的水平高低的衡量方式之一，大大吹嘘，实在是误导大家！要一根不剩地分散，第一：纤维要干燥，所以记得和纤维厂家购买时，在合同中作为主要技术指标列出！第二：最重要的是把纤维和水泥、石粉等细粉先混合一段时间，然后再和砂子混合，这样就绝对分散开了，一根不剩。千万不要让纤维和砂子先混合。至于原因，大家试验了就明白了——其实纤维和砂子混合时，不是分散了，而是纤维/砂子/纤维/砂子这样成团了，结果再也撕不开了。这可是我的绝技哟！！！很多纤维厂家的经理请我喝酒，把我喝晕了，我最后才告诉他们这个技巧，结果他们多卖了不少货呢！
（4）效果和种类。纤维的效果十分明显，我们5年经验证明，这是很有效的产品。纤维的种类也十分重要。由于纤维的弹性模量不同，对性能的影响也不一样。这一点很专业了，另文再述。纤维和水泥之间的粘结性能和界面是影响性能的另一个内在因素。给大家提个问题：纤维和水泥界面粘结性能好抗冲击性好，还是粘结性能弱抗冲击性好？
热切希望和大家交流各种纤维在干粉砂浆中的使用效果！
虽然本文对很多朋友来说，可能没有什么价值，但的确是本人长期研究和实践的心得。如果深入探讨，需要大量篇幅，仅择其要。希望本文能抛砖引玉，能和更多的朋友探讨关于纤维的应用。
在干粉砂浆中大量使用纤维是近几年的事，纤维的使用对推动抗裂砂浆的技术进步有不小作用。例如EPS/XPS板抗裂砂浆经常就会用到纤维，无论是我们自己还是很多同行的产品都是这样。当然也有在抗裂砂浆中不用纤维的。
干粉砂浆中目前使用最广泛的纤维为聚丙烯纤维和木质纤维。今天先谈聚丙烯纤维。
（1）长度。有研究说，在混凝土中纤维的长度最好是骨料大小的3倍，太长容易打卷，太短作用不大。我个人认为这个长度量度对砂浆不合适。例如抗裂砂浆，砂子一般不超过0.5-1mm，如果采用1.5-3mm的纤维显然太短。从分散性、施工、效果三个主要方面衡量，6mm最合适（前提是砂子0.0-1mm）。小于6mm，容易分散和施工，但效果不好，突出表现是抗冲击能力弱，砂浆粘黏性差。大于6mm，分散性差，一切免谈，结果只能降低用量，施工后表面如“长草”。我在现场见到很多同行的产品采用19mm的纤维，不知道是否实验过（保温胶粉料不在讨论范围）。
（2）掺量。国内外胶粉公司的很多开放配方提供的掺量是0.5公斤/吨。国内个别资料建议掺加2公斤/吨。其实他们都没有实战过。掺量要根据产品的性能要求、用途等多种因素决定，不能一概而定。我们在配方中确定掺量的原则是：极大改善抗冲击性，极大提高抗裂能力，确保施工性。鉴于掺量的复杂性，本文不推荐具体的掺量数据，防止朋友们误解。再告诉一个小秘密：纤维的掺量一旦超过一定程度，整个保温系统抗裂面层会发生质的变化。希望大家多做实验，多多实践。
（3）分散。纤维的分散性当然和设备有关系，但不是主要的，或者说关系不大。事实证明，选择合理的分散方式，是最重要的。某厂家采用进口犁刀搅拌器，全自动成套流水线，但就是分散不了纤维，因此该厂至今未使用纤维。这给了很多设备厂家宣传借口，把纤维分散能力作为搅拌器的水平高低的衡量方式之一，大大吹嘘，实在是误导大家！要一根不剩地分散，第一：纤维要干燥，所以记得和纤维厂家购买时，在合同中作为主要技术指标列出！第二：最重要的是把纤维和水泥、石粉等细粉先混合一段时间，然后再和砂子混合，这样就绝对分散开了，一根不剩。千万不要让纤维和砂子先混合。至于原因，大家试验了就明白了——其实纤维和砂子混合时，不是分散了，而是纤维/砂子/纤维/砂子这样成团了，结果再也撕不开了。这可是我的绝技哟！！！很多纤维厂家的经理请我喝酒，把我喝晕了，我最后才告诉他们这个技巧，结果他们多卖了不少货呢！
（4）效果和种类。纤维的效果十分明显，我们5年经验证明，这是很有效的产品。纤维的种类也十分重要。由于纤维的弹性模量不同，对性能的影响也不一样。这一点很专业了，另文再述。纤维和水泥之间的粘结性能和界面是影响性能的另一个内在因素。给大家提个问题：纤维和水泥界面粘结性能好抗冲击性好，还是粘结性能弱抗冲击性好？
热切希望和大家交流各种纤维在干粉砂浆中的使用效果！
chinamortar
研发工程师
关于抗裂纤维在聚合物干粉砂浆中的应用心得（续）——china
本文主要讨论聚丙烯纤维对抗裂砂浆强度等指标的影响。
（1）抗压强度。可以认为，在通常使用掺量范围内，聚丙烯纤维不会明显增加或减小抗裂砂浆的抗压强度。我们在实验室中观察的数据和很多文献一致。至于有些实验得出不同的结论，我认为可能与配方不一样有关。
（2）抗折强度。在通常使用掺量范围内，聚丙烯纤维能平均增加6%左右的抗折强度。我通过维普“全国中文科技期刊数据库”在线文献下载过历年相关文献，大部分数据和我们的结论差不多。当然也有增加幅度很大的。
（3）压折比。压折比是抗裂砂浆标准中一个重要技术指标。显然，聚丙烯纤维会略微降低压折比，改善材料的性能。但说实在的，我认为如果一定要通过加聚丙烯纤维刻意降低压折比，是不正确的配方思路。毕竟聚丙烯纤维在这方面的作用有限，还是要通过其他方法。所以奉劝大家，千万不要对聚丙烯纤维在增加抗折强度、降低压折比方面抱过高的幻想。
（4）断裂能。在混凝土中常用断裂能的概念，表征了材料断裂需要消耗能量的大小。所以断裂能的大小一定程度上反映了材料柔性的好坏。我没有测试过这个数据。从来自有限的文献看，在通常使用掺量范围内，相对于水泥砂浆，聚丙烯纤维能增加断裂能2-3倍左右。很遗憾，没有发现聚丙烯纤维掺与不掺，对抗裂砂浆断裂能的影响。
（5）弹性模量。聚丙烯纤维属于低弹性模量纤维，和抗裂砂浆的模量相差至少一个数量级。加上掺量又不大，所以对抗裂砂浆的弹性模量几乎没有影响。弹性模量表征了材料应力和应变的关系，一度有人在抗裂砂浆标准中希望增加这个技术指标。国内某胶粉料保温厂家提出的“柔性渐变”理论，很多数据就和弹性模量相关。纤维的模量肯定对砂浆的性能有较大影响，也是我目前研究的一个重点。一般认为：低弹性模量纤维如聚丙烯纤维、木质纤维不增加砂浆强度，只具有抗裂性；高弹性模量纤维如高强高模聚乙烯醇纤维、芳纶纤维、矿物纤维能增加砂浆强度，同时具有抗裂性。大家可能已经注意到，如何筛选不同模量的纤维并配合使用是当前抗裂砂浆研究的一个热点。
（6）抗裂性。同济大学的研究方法是风吹烘烤纤维水泥砂浆，根据裂纹的长度和粗细统计计算纤维的抗裂性。该方法有一定作用，不过，添加了大量其他添加剂的抗裂砂浆不能完全照搬。否则会得出错误结论。我们的方法是：将砂浆刮在水泥墙面裂缝的表面，用刻度放大镜读数，观察动态条件下抗开裂性。这种方法十分实战，但也许不太科学。采用这种方法是因为我们以前的一个实验。将薄抹灰EPS保温的面层采用错误的施工方法使其开裂，观察温度对裂缝宽度的影响。结果吓了一跳，温度应力的破坏作用十分大。温差十度时，裂缝宽度变化约1.5倍，肉眼可见宽度的变化。当时我们设想，裂缝宽度可能是温差的连续函数，如果保温面层一旦出现裂缝，每天不断发生的热胀冷缩会时时刻刻撕扯面层柔性腻子，直至开裂。而开裂时间可能在7-28天内。后来的实验果然应证了我们的想法。因此，我们提出这种动态抗开裂性，有点类似国内外墙腻子标准的测试方法。
本文主要讨论聚丙烯纤维对抗裂砂浆强度等指标的影响。
（1）抗压强度。可以认为，在通常使用掺量范围内，聚丙烯纤维不会明显增加或减小抗裂砂浆的抗压强度。我们在实验室中观察的数据和很多文献一致。至于有些实验得出不同的结论，我认为可能与配方不一样有关。
（2）抗折强度。在通常使用掺量范围内，聚丙烯纤维能平均增加6%左右的抗折强度。我通过维普“全国中文科技期刊数据库”在线文献下载过历年相关文献，大部分数据和我们的结论差不多。当然也有增加幅度很大的。
（3）压折比。压折比是抗裂砂浆标准中一个重要技术指标。显然，聚丙烯纤维会略微降低压折比，改善材料的性能。但说实在的，我认为如果一定要通过加聚丙烯纤维刻意降低压折比，是不正确的配方思路。毕竟聚丙烯纤维在这方面的作用有限，还是要通过其他方法。所以奉劝大家，千万不要对聚丙烯纤维在增加抗折强度、降低压折比方面抱过高的幻想。
（4）断裂能。在混凝土中常用断裂能的概念，表征了材料断裂需要消耗能量的大小。所以断裂能的大小一定程度上反映了材料柔性的好坏。我没有测试过这个数据。从来自有限的文献看，在通常使用掺量范围内，相对于水泥砂浆，聚丙烯纤维能增加断裂能2-3倍左右。很遗憾，没有发现聚丙烯纤维掺与不掺，对抗裂砂浆断裂能的影响。
（5）弹性模量。聚丙烯纤维属于低弹性模量纤维，和抗裂砂浆的模量相差至少一个数量级。加上掺量又不大，所以对抗裂砂浆的弹性模量几乎没有影响。弹性模量表征了材料应力和应变的关系，一度有人在抗裂砂浆标准中希望增加这个技术指标。国内某胶粉料保温厂家提出的“柔性渐变”理论，很多数据就和弹性模量相关。纤维的模量肯定对砂浆的性能有较大影响，也是我目前研究的一个重点。一般认为：低弹性模量纤维如聚丙烯纤维、木质纤维不增加砂浆强度，只具有抗裂性；高弹性模量纤维如高强高模聚乙烯醇纤维、芳纶纤维、矿物纤维能增加砂浆强度，同时具有抗裂性。大家可能已经注意到，如何筛选不同模量的纤维并配合使用是当前抗裂砂浆研究的一个热点。
（6）抗裂性。同济大学的研究方法是风吹烘烤纤维水泥砂浆，根据裂纹的长度和粗细统计计算纤维的抗裂性。该方法有一定作用，不过，添加了大量其他添加剂的抗裂砂浆不能完全照搬。否则会得出错误结论。我们的方法是：将砂浆刮在水泥墙面裂缝的表面，用刻度放大镜读数，观察动态条件下抗开裂性。这种方法十分实战，但也许不太科学。采用这种方法是因为我们以前的一个实验。将薄抹灰EPS保温的面层采用错误的施工方法使其开裂，观察温度对裂缝宽度的影响。结果吓了一跳，温度应力的破坏作用十分大。温差十度时，裂缝宽度变化约1.5倍，肉眼可见宽度的变化。当时我们设想，裂缝宽度可能是温差的连续函数，如果保温面层一旦出现裂缝，每天不断发生的热胀冷缩会时时刻刻撕扯面层柔性腻子，直至开裂。而开裂时间可能在7-28天内。后来的实验果然应证了我们的想法。因此，我们提出这种动态抗开裂性，有点类似国内外墙腻子标准的测试方法。
chinamortar
研发工程师
关于抗裂纤维在聚合物干粉砂浆中的应用心得（再续））—
粘结强度。
聚丙烯纤维对抗裂砂浆的粘结强度没有什么影响。抗裂砂浆主要是用在EPS板或XPS板的表面，如果配方中胶粉的掺量足够的话，板材会发生破坏。由于破坏界面总是发生在板内部或板与砂浆的界面处，砂浆本身不会断裂，所以不能观察到。采用德国进口的拉拔仪，28天原强度为：EPS板（容重20公斤/方）破坏，粘结强度约0.18-0.23MPa；XPS板（容重40公斤/方）破坏，粘结强度约0.35-0.55MPa。我们也测试过抗裂砂浆对混凝土的粘结强度，结论类似。
在工程中的实际抗裂作用。
掺量合适的聚丙烯纤维，抗裂效果十分明显。总结起来，早期具有防止塑性裂纹的作用，后期具有防止裂纹扩展的阻裂作用。
塑性裂纹，就是指砂浆或混凝土在塑性阶段（简单地说就是终凝前）发生的裂纹。风大，阳光强烈，空气干燥（湿度小），最容易发生。在西北地区反正是经常发生，在南方湿度大要好些。
从力学上讲，塑性裂纹的发生是因为收缩引起的。而产生收缩的原因，对于水泥基材料就很多了，我个人认为有两个直接的重要原因：第一，水泥的化学收缩。水泥的化学反应本质上会产生体积缩小，不论我们是否愿意，这种缩小都会产生。这是反应物和生成物的偏摩尔量决定的，因此可以计算化学收缩的大小——有点太专业了！不好意思！第二，表面张力导致塌缩。砂浆中有数亿计的毛细管，水分蒸发产生的表面张力巨大，从而导致塌缩，这也是可以有公式计算的。
在较短的时间内，塑性裂纹主要由表面张力过大即水分蒸发引起。经过几年的实验和实践，我认为砂浆的水分蒸发存在一个临界数学量，这个数学量可以用“一定温度下，单位时间内，单位面积的薄层砂浆，水分净蒸发量”表示，引入的函数自变量包括：时间，面积，湿度。目前，我正在推导这个公式，希望论坛上数学好的朋友们帮助。限于我个人的知识和经验，尚未看到类似的砂浆文献，如果朋友们收集有，希望能提供。
抗裂砂浆比普通水泥砂浆更容易发生塑性裂纹，原因之一就是MC的使用。MC属于表面活性剂，在水中会产生大量不规则气泡，如同起泡的洗衣粉。加入了MC的砂浆，气孔剧增。抗裂砂浆塑性裂纹，一般为龟裂状，比较浅，不规则，严重的会发生贯穿。在西北地区，5月份施工的工程，由于风大，气候干燥，保温经常发生塑性裂纹。我在很多同行的工地上就见过。有时甲方就此找毛病，很麻烦的。
聚丙烯纤维是解决的好办法之一。加入纤维，在最恶劣的环境下，只发生很浅的裂纹，多数情况下，不会发生。当然，要从根本上解决，必须深入优化配方。这涉及到配方的核心，请原谅我保密。
聚丙烯纤维在后期能阻断裂纹的扩展。本人的一个EPS板保温工程，施工时赶上暴雨。从屋顶流下的水正好通过墙面，结果出现一条长度1米左右肉眼很难发现的裂纹。以后我经常测量裂纹的宽度和长度，一直没有扩展。真是庆幸！阻裂机理在很多文献上都有，其中能量消耗机理比较容易接受。
纤维的选择。
选择聚丙烯纤维，本来想多谈谈的。考虑到市场上有很多厂家，大家都很熟悉，嚼现饭不好。我就谈一个经验：选择正规厂家的产品，纤维要白的纯正顺眼，要十分干燥，有些厂家为了提高产量和份量，切纤维时加水，十分可恶！纤维要没有任何气味，否则就是再生料，有气味的纤维不如不用。不要过分相信厂家说他们的纤维是改性过的，很多人说的是假的，再说，纤维和水泥粘结成一体未必就是好事，有些性能与纤维的粘结性能成反比。
——全文完——
粘结强度。
聚丙烯纤维对抗裂砂浆的粘结强度没有什么影响。抗裂砂浆主要是用在EPS板或XPS板的表面，如果配方中胶粉的掺量足够的话，板材会发生破坏。由于破坏界面总是发生在板内部或板与砂浆的界面处，砂浆本身不会断裂，所以不能观察到。采用德国进口的拉拔仪，28天原强度为：EPS板（容重20公斤/方）破坏，粘结强度约0.18-0.23MPa；XPS板（容重40公斤/方）破坏，粘结强度约0.35-0.55MPa。我们也测试过抗裂砂浆对混凝土的粘结强度，结论类似。
在工程中的实际抗裂作用。
掺量合适的聚丙烯纤维，抗裂效果十分明显。总结起来，早期具有防止塑性裂纹的作用，后期具有防止裂纹扩展的阻裂作用。
塑性裂纹，就是指砂浆或混凝土在塑性阶段（简单地说就是终凝前）发生的裂纹。风大，阳光强烈，空气干燥（湿度小），最容易发生。在西北地区反正是经常发生，在南方湿度大要好些。
从力学上讲，塑性裂纹的发生是因为收缩引起的。而产生收缩的原因，对于水泥基材料就很多了，我个人认为有两个直接的重要原因：第一，水泥的化学收缩。水泥的化学反应本质上会产生体积缩小，不论我们是否愿意，这种缩小都会产生。这是反应物和生成物的偏摩尔量决定的，因此可以计算化学收缩的大小——有点太专业了！不好意思！第二，表面张力导致塌缩。砂浆中有数亿计的毛细管，水分蒸发产生的表面张力巨大，从而导致塌缩，这也是可以有公式计算的。
在较短的时间内，塑性裂纹主要由表面张力过大即水分蒸发引起。经过几年的实验和实践，我认为砂浆的水分蒸发存在一个临界数学量，这个数学量可以用“一定温度下，单位时间内，单位面积的薄层砂浆，水分净蒸发量”表示，引入的函数自变量包括：时间，面积，湿度。目前，我正在推导这个公式，希望论坛上数学好的朋友们帮助。限于我个人的知识和经验，尚未看到类似的砂浆文献，如果朋友们收集有，希望能提供。
抗裂砂浆比普通水泥砂浆更容易发生塑性裂纹，原因之一就是MC的使用。MC属于表面活性剂，在水中会产生大量不规则气泡，如同起泡的洗衣粉。加入了MC的砂浆，气孔剧增。抗裂砂浆塑性裂纹，一般为龟裂状，比较浅，不规则，严重的会发生贯穿。在西北地区，5月份施工的工程，由于风大，气候干燥，保温经常发生塑性裂纹。我在很多同行的工地上就见过。有时甲方就此找毛病，很麻烦的。
聚丙烯纤维是解决的好办法之一。加入纤维，在最恶劣的环境下，只发生很浅的裂纹，多数情况下，不会发生。当然，要从根本上解决，必须深入优化配方。这涉及到配方的核心，请原谅我保密。
聚丙烯纤维在后期能阻断裂纹的扩展。本人的一个EPS板保温工程，施工时赶上暴雨。从屋顶流下的水正好通过墙面，结果出现一条长度1米左右肉眼很难发现的裂纹。以后我经常测量裂纹的宽度和长度，一直没有扩展。真是庆幸！阻裂机理在很多文献上都有，其中能量消耗机理比较容易接受。
纤维的选择。
选择聚丙烯纤维，本来想多谈谈的。考虑到市场上有很多厂家，大家都很熟悉，嚼现饭不好。我就谈一个经验：选择正规厂家的产品，纤维要白的纯正顺眼，要十分干燥，有些厂家为了提高产量和份量，切纤维时加水，十分可恶！纤维要没有任何气味，否则就是再生料，有气味的纤维不如不用。不要过分相信厂家说他们的纤维是改性过的，很多人说的是假的，再说，纤维和水泥粘结成一体未必就是好事，有些性能与纤维的粘结性能成反比。
——全文完——
