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(jìn)行快速模擬，研究了干粉砂漿粘結(jié)強(qiáng)度的變化過程。通過研究，找到實(shí)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(jìn)程以及對環(huán)境保護(hù)的關(guān)注日益加強(qiáng)，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(xué)添加劑)在嚴(yán)格控制的條件下在干拌砂漿工廠混合生產(chǎn)的。預(yù)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(dāng)?shù)谋壤M(jìn)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(jì)可以解決某些具體問題的產(chǎn)品。另外一些優(yōu)點(diǎn)是在使用預(yù)裝袋干拌砂漿時(shí)在施工現(xiàn)場更容易進(jìn)行裝卸和運(yùn)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(qiáng)度的變化，斷裂韌性也會隨之衰減，以及自身結(jié)構(gòu)和強(qiáng)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(yīng)力、火、水或水蒸汽、風(fēng)壓、地震等外界作用力直接作用于其表面，需要采取相應(yīng)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(jìn)行快速模擬，研究硬化體粘結(jié)強(qiáng)度、斷裂韌性衰減特征，希望找到安全方便評價(jià)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(shí)砂漿自身的水化反應(yīng)，會帶來膨脹或收縮。砂漿在接受室外日光照射和風(fēng)吹雨淋的條件下，砂漿強(qiáng)度會遭受破壞。同時(shí)由于干混粘結(jié)砂漿中存在一定比例的有機(jī)聚合物，同無機(jī)材料相比會帶來老化的問題。本實(shí)驗(yàn)室根據(jù)自身現(xiàn)有試驗(yàn)條件，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料和現(xiàn)行砂漿標(biāo)準(zhǔn)，確定試驗(yàn)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(shí)用、可操作性好的測試方法。
(1) 浸水老化

*試驗(yàn)條件：對標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下和浸水后的試件強(qiáng)度和外觀進(jìn)行對比，通過一系列的養(yǎng)護(hù)條件，發(fā)現(xiàn)比較適合的溫濕度條件。本實(shí)驗(yàn)室采用的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)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(hù)條件為溫度(20±2)℃，試件完全浸入水中。
*主要試驗(yàn)設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱(YH-40B)；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室全自動控溫控濕設(shè)備(FHBS-30)；抗折機(jī)、抗壓機(jī)；自行改造的抗折機(jī)(可以測定拉伸粘結(jié)強(qiáng)度)；砂漿攪拌機(jī)等。
*試驗(yàn)方法：現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，陶瓷墻地磚粘結(jié)砂漿只需測定28天拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，即在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)7天，然后在(20±1)℃的水中養(yǎng)護(hù)20天。從水中取出試樣，測定拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。聚苯板粘結(jié)砂漿試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件下放置14天后，將試件放人(20±2)℃的水中浸泡48小時(shí)，取出24小時(shí)進(jìn)行測定拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。我們還增加了3天、7天和28天的抗壓抗折強(qiáng)度測試。
*試驗(yàn)結(jié)果：試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下和浸水后的抗壓抗折強(qiáng)度和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度分別見表1、表2和表3。表1標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)的抗壓抗折強(qiáng)度

	抗折強(qiáng)度(MPa)			抗壓強(qiáng)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(qiáng)度

	抗折強(qiáng)度(MPa)			抗壓強(qiáng)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(qiáng)度

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

從上表中可以得出結(jié)論，由于養(yǎng)護(hù)條件的不同對粘結(jié)砂漿的抗壓抗折強(qiáng)度有很大的影響。在水中養(yǎng)護(hù)的粘結(jié)砂漿比在標(biāo)準(zhǔn)條件中養(yǎng)護(hù)的粘結(jié)砂漿的抗折強(qiáng)度平均降低了34.8％，抗壓強(qiáng)度平均降低了69.5％。瓷磚粘結(jié)砂漿的粘結(jié)原強(qiáng)度為3.81MPa，但在浸水養(yǎng)護(hù)20天后粘結(jié)強(qiáng)度下降了27.6％，聚苯板粘結(jié)砂漿在浸水養(yǎng)護(hù)48小時(shí)后粘結(jié)強(qiáng)度下降了25.6％。因此，用上面的測試手段，可以客觀評價(jià)粘結(jié)砂漿的浸水老化，只是不同砂漿種類養(yǎng)護(hù)時(shí)間不同，要根據(jù)不同砂漿的用途，確定養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
(2)凍融循環(huán)
*主要試驗(yàn)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(yàn)方法：不同砂漿種類，循環(huán)周期不同，根據(jù)實(shí)際應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)7天，浸水2l天；將試樣從水中取出，在2小時(shí)±20分鐘內(nèi)降至(-15±3)℃；保持試樣在(-15±3)℃下2小時(shí)±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(shí)±20分鐘。重復(fù)25次循環(huán)。在最后一次循環(huán)后取出式樣，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，以使試樣達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)護(hù)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(yàn)結(jié)果：完成循環(huán)周期后，測定其拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，見表4。表4凍融后的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度

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

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

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

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

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

*試驗(yàn)設(shè)備：自制養(yǎng)護(hù)箱體，內(nèi)置溫度計(jì)和汞燈(其輻射強(qiáng)度變化較小，可以認(rèn)為恒定)。
*試驗(yàn)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(shí)的暴露時(shí)間或輻射量照射。觀察表面粉化、開裂程度。
*由于時(shí)間關(guān)系，具體的耐光老化試驗(yàn)數(shù)據(jù)還未出來，但我們認(rèn)為這種方法是客觀可行的。
3總結(jié)

通過以上的試驗(yàn)表明，這些測定方法是實(shí)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(xiàn)：
[1]張?zhí)?，孫慶華．干混砂漿生產(chǎn)的發(fā)展及其前景．建筑機(jī)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(yīng)用．