干混砂漿耐久性測試方法的研究

摘要：干混砂漿拌合物的硬化漿體長期處于冷熱、干濕、凍融等不同周期循環(huán)的自然條件的影響之下。本論文主要對上述自然環(huán)境中的浸水、凍融循環(huán)、耐熱、耐光進行快速模擬，研究了干粉砂漿粘結(jié)強度的變化過程。通過研究，找到實用、可操作性好的測試方法。

鍵詞：干混砂漿耐久性測試方法 Research of Measurements on Dry-mixed Mortar Durability Lan Mingzhang Wang Yali Beijing University of Technology Abstract：The harden mortar resulted from the dry-mixed mortar is long-term influenced by different-circulate natural conditions，such as cold or hot，dry or wet，freeze and thaw．This paper is the research of the rapid analogue of immersion，freezing and thawing cycle，heat resistance and light resistance in the following natural conditions．Moreover，the variation course of bond strength on the dry-mixed mortar is studied．Through the following research，the practical and good-manipuility measurements can be found．
Key words：the dry-mixed mortar，durability，measurement

1 前言

隨著城市化的進程以及對環(huán)境保護的關(guān)注日益加強，現(xiàn)場攪拌混凝土被逐漸禁止，發(fā)展干混砂漿和商品混凝土將成為必然的趨勢[1]。干混砂漿，是建材領(lǐng)域新興的干混材料之一，干混砂漿是通過針對特定產(chǎn)品將所有必要的組份(如膠凝材料、骨料和化學添加劑)在嚴格控制的條件下在干拌砂漿工廠混合生產(chǎn)的。預裝袋的會保證高品質(zhì)的穩(wěn)定的膠凝材料、骨料和添加劑始終以適當?shù)谋壤M行混合，因此確保砂漿一貫的高品質(zhì)。此外，可以針對某些類型的建筑或材料特殊要求而設(shè)計可以解決某些具體問題的產(chǎn)品。另外一些優(yōu)點是在使用預裝袋干拌砂漿時在施工現(xiàn)場更容易進行裝卸和運輸，施工效率也得以提高[2]。
干混砂漿拌合物的硬化體將長期處于冷熱、干濕、凍融等按不同周期循環(huán)的自然條件影響之下，必然引起砂漿材料與被膠結(jié)材料之間結(jié)合強度的變化，斷裂韌性也會隨之衰減，以及自身結(jié)構(gòu)和強度的變化，將會影響到建筑物質(zhì)量。常見的外保溫系統(tǒng)置于建筑結(jié)構(gòu)的外層，熱應力、火、水或水蒸汽、風壓、地震等外界作用力直接作用于其表面，需要采取相應的安全加固措施，使建筑物和保溫系統(tǒng)本身保持必要的安定性，防止出現(xiàn)飾面開裂、飾面磚起鼓、脫落等質(zhì)量事故。目前，干混砂漿的研究剛剛起步，本論文的研究路線是對上述自然條件進行快速模擬，研究硬化體粘結(jié)強度、斷裂韌性衰減特征，希望找到安全方便評價干混砂漿耐久性方法。
2 研究內(nèi)容

粘結(jié)砂漿主要用于外墻外保溫系統(tǒng)，瓷磚膠粘劑，抹面砂漿，裝飾砂漿等，砂漿的性能會受周圍環(huán)境溫度的影響，同時砂漿自身的水化反應，會帶來膨脹或收縮。砂漿在接受室外日光照射和風吹雨淋的條件下，砂漿強度會遭受破壞。同時由于干混粘結(jié)砂漿中存在一定比例的有機聚合物，同無機材料相比會帶來老化的問題。本實驗室根據(jù)自身現(xiàn)有試驗條件，查閱相關(guān)文獻資料和現(xiàn)行砂漿標準，確定試驗方法，主要研究了粘結(jié)砂漿的浸水老化、凍融循環(huán)、耐熱老化、耐光老化等砂漿耐久性的測試方法。通過研究，找到實用、可操作性好的測試方法。
(1) 浸水老化

*試驗條件：對標準養(yǎng)護條件下和浸水后的試件強度和外觀進行對比，通過一系列的養(yǎng)護條件，發(fā)現(xiàn)比較適合的溫濕度條件。本實驗室采用的標準養(yǎng)護條件為溫度(20±2)℃，相對濕度(50±5)％，工作領(lǐng)域內(nèi)的空氣循環(huán)速度小于0.2m／s；浸水養(yǎng)護條件為溫度(20±2)℃，試件完全浸入水中。
*主要試驗設(shè)備：標準恒溫恒濕養(yǎng)護箱(YH-40B)；標準養(yǎng)護室全自動控溫控濕設(shè)備(FHBS-30)；抗折機、抗壓機；自行改造的抗折機(可以測定拉伸粘結(jié)強度)；砂漿攪拌機等。
*試驗方法：現(xiàn)行標準中，陶瓷墻地磚粘結(jié)砂漿只需測定28天拉伸粘結(jié)強度，即在標準條件下養(yǎng)護7天，然后在(20±1)℃的水中養(yǎng)護20天。從水中取出試樣，測定拉伸粘結(jié)強度。聚苯板粘結(jié)砂漿試樣在標準條件下放置14天后，將試件放人(20±2)℃的水中浸泡48小時，取出24小時進行測定拉伸粘結(jié)強度。我們還增加了3天、7天和28天的抗壓抗折強度測試。
*試驗結(jié)果：試驗選定三種不同粘結(jié)砂漿配方，瓷磚粘結(jié)砂漿、普通粘結(jié)砂漿和聚苯板粘結(jié)砂漿。標準養(yǎng)護條件下和浸水后的抗壓抗折強度和拉伸粘結(jié)強度分別見表1、表2和表3。表1標準條件下養(yǎng)護的抗壓抗折強度

	抗折強度(MPa)			抗壓強度(MPa)
	3天	7天	28天	3天	7天	28天
瓷磚粘結(jié)砂漿	2.92	3.67	4.96	13.45	17.90	24.75
普通粘結(jié)砂漿	2.25	3.10	4.01	9.30	12.80	18.37
聚苯板粘結(jié)砂漿	2.78	3.23	5.31	11.13	16.10	26.10

表2浸水后抗壓抗折強度

	抗折強度(MPa)			抗壓強度(MPa)
	3天	7天	28天	3天	7天	28天
瓷磚粘結(jié)砂漿	1.86	2.54	3.61	7.10	9.70	15.10
普通粘結(jié)砂漿	1.23	1.60	2.22	4.38	8.13	9.98
聚苯板粘結(jié)砂漿	1.96	2.39	4.76	7.30	11.90	15.75

表3浸水后的拉伸粘結(jié)強度

	瓷磚粘結(jié)砂漿強度(MPa)	聚苯板粘結(jié)砂漿粘結(jié)強度(MPa)
原強度	3.81	0.39
浸水后強度	2.76	0.29

從上表中可以得出結(jié)論，由于養(yǎng)護條件的不同對粘結(jié)砂漿的抗壓抗折強度有很大的影響。在水中養(yǎng)護的粘結(jié)砂漿比在標準條件中養(yǎng)護的粘結(jié)砂漿的抗折強度平均降低了34.8％，抗壓強度平均降低了69.5％。瓷磚粘結(jié)砂漿的粘結(jié)原強度為3.81MPa，但在浸水養(yǎng)護20天后粘結(jié)強度下降了27.6％，聚苯板粘結(jié)砂漿在浸水養(yǎng)護48小時后粘結(jié)強度下降了25.6％。因此，用上面的測試手段，可以客觀評價粘結(jié)砂漿的浸水老化，只是不同砂漿種類養(yǎng)護時間不同，要根據(jù)不同砂漿的用途，確定養(yǎng)護時間。
(2)凍融循環(huán)
*主要試驗設(shè)備：自行改造冰柜，加控溫儀，使溫度可以在-20℃～100℃之間變化。不需要購置專用的凍融循環(huán)儀。
*試驗方法：不同砂漿種類，循環(huán)周期不同，根據(jù)實際應用確定其凍融循環(huán)周期。
對于瓷磚粘結(jié)砂漿，凍融循環(huán)的具體方法為：開始凍融循環(huán)前，在標準狀態(tài)下養(yǎng)護7天，浸水2l天；將試樣從水中取出，在2小時±20分鐘內(nèi)降至(-15±3)℃；保持試樣在(-15±3)℃下2小時±20分鐘；將試樣浸入(20±3)℃的水中，升溫至(15±3)℃，保持該溫度2小時±20分鐘。重復25次循環(huán)。在最后一次循環(huán)后取出式樣，在標準條件下養(yǎng)護，以使試樣達到標準測試條件。
對于聚苯板粘結(jié)砂漿，凍融循環(huán)的具體方法：將試件在實驗室條件下養(yǎng)護14天后，放在(50±2)℃的干燥箱中4h±20min，然后浸入(20±1)℃的水中4h±20min，再置于(-20±2)℃冷凍16h±20min，為一個循環(huán)：共25個循環(huán)。
*試驗結(jié)果：完成循環(huán)周期后，測定其拉伸粘結(jié)強度，見表4。表4凍融后的拉伸粘結(jié)強度

	瓷磚粘結(jié)砂漿強度(MPa)	聚苯板粘結(jié)砂漿粘結(jié)強度(MPa)
原強度	3.81	0.39
凍融后的強度	2.33	0.26

由表4看到，瓷磚粘結(jié)砂漿的粘結(jié)原強度為3.81MPa，在凍融循環(huán)后粘結(jié)強度下降了38.8％，聚苯板粘結(jié)砂漿在凍融循環(huán)后粘結(jié)強度下降了33.3％。用上面的測試手段，可以方便地評價粘結(jié)砂漿的凍融老化。
(3) 耐熱老化

*主要試驗設(shè)備：電熱鼓風烘箱。
*試驗方法：測定瓷磚粘結(jié)砂漿在熱老化后拉伸粘結(jié)強度。在標準條件下將試樣養(yǎng)護14天，然后將試樣放人(70±2)℃鼓風烘箱中14天。從烘箱中取出，用適宜的高強粘結(jié)劑將拉拔頭粘在瓷磚上。繼續(xù)將試樣在標準條件下養(yǎng)護24小時，測定拉伸粘結(jié)強度。
*試驗結(jié)果：熱老化后，測定其拉伸粘結(jié)強度，見表5。表5熱老化后瓷磚粘結(jié)砂漿拉伸粘結(jié)強度

	瓷磚粘結(jié)砂漿強度(MPa)
原強度	3．81
熱老化后強度	2．89

瓷磚粘結(jié)砂漿的粘結(jié)原強度為3.81MPa，在熱老化養(yǎng)護14天后粘結(jié)強度下降了24.1％。以上所測的粘結(jié)強度符合標準，以上測試方法可用于實際的操作。
(4) 耐光老化

*試驗設(shè)備：自制養(yǎng)護箱體，內(nèi)置溫度計和汞燈(其輻射強度變化較小，可以認為恒定)。
*試驗方法：主要模擬太陽光中的長波紫外線。對試樣性能降至某一規(guī)定值時的暴露時間或輻射量照射。觀察表面粉化、開裂程度。
*由于時間關(guān)系，具體的耐光老化試驗數(shù)據(jù)還未出來，但我們認為這種方法是客觀可行的。
3總結(jié)

通過以上的試驗表明，這些測定方法是實用、可操作性好、能夠客觀、合理、方便地檢測砂漿的耐久性能。
參考文獻：
[1]張?zhí)剑瑢O慶華．干混砂漿生產(chǎn)的發(fā)展及其前景．建筑機械化．2003，３(3)：42
[2]Jakob Wolfisberg，張量．干拌砂漿的發(fā)展及可再分散聚合物粉末的應用．