干混砂浆耐久性测试方法的研究

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摘要：干混砂浆拌合物的硬化浆体长期处于冷热、干湿、冻融等不同周期循环的自然条件的影响之下。本论文主要对上述自然环境中的浸水、冻融循环、耐热、耐光进行快速模拟，研究了干粉砂浆粘结强度的变化过程。通过研究，找到实用、可操作性好的测试方法。

键词：干混砂浆耐久性测试方法   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

随着城市化的进程以及对环境保护的关注日益加强，现场搅拌混凝土被逐渐禁止，发展干混砂浆和商品混凝土将成为必然的趋势[1]。干混砂浆，是建材领域新兴的干混材料之一，干混砂浆是通过针对特定产品将所有必要的组份(如胶凝材料、骨料和化学添加剂)在严格控制的条件下在干拌砂浆工厂混合生产的。预装袋的会保证高品质的稳定的胶凝材料、骨料和添加剂始终以适当的比例进行混合，因此确保砂浆一贯的高品质。此外，可以针对某些类型的建筑或材料特殊要求而设计可以解决某些具体问题的产品。另外一些优点是在使用预装袋干拌砂浆时在施工现场更容易进行装卸和运输，施工效率也得以提高[2]。
干混砂浆拌合物的硬化体将长期处于冷热、干湿、冻融等按不同周期循环的自然条件影响之下，必然引起砂浆材料与被胶结材料之间结合强度的变化，断裂韧性也会随之衰减，以及自身结构和强度的变化，将会影响到建筑物质量。常见的外保温系统置于建筑结构的外层，热应力、火、水或水蒸汽、风压、地震等外界作用力直接作用于其表面，需要采取相应的安全加固措施，使建筑物和保温系统本身保持必要的安定性，防止出现饰面开裂、饰面砖起鼓、脱落等质量事故。目前，干混砂浆的研究刚刚起步，本论文的研究路线是对上述自然条件进行快速模拟，研究硬化体粘结强度、断裂韧性衰减特征，希望找到安全方便评价干混砂浆耐久性方法。
2 研究内容

粘结砂浆主要用于外墙外保温系统，瓷砖胶粘剂，抹面砂浆，装饰砂浆等，砂浆的性能会受周围环境温度的影响，同时砂浆自身的水化反应，会带来膨胀或收缩。砂浆在接受室外日光照射和风吹雨淋的条件下，砂浆强度会遭受破坏。同时由于干混粘结砂浆中存在一定比例的有机聚合物，同无机材料相比会带来老化的问题。本实验室根据自身现有试验条件，查阅相关文献资料和现行砂浆标准，确定试验方法，主要研究了粘结砂浆的浸水老化、冻融循环、耐热老化、耐光老化等砂浆耐久性的测试方法。通过研究，找到实用、可操作性好的测试方法。
(1) 浸水老化

*试验条件：对标准养护条件下和浸水后的试件强度和外观进行对比，通过一系列的养护条件，发现比较适合的温湿度条件。本实验室采用的标准养护条件为温度(20±2)℃，相对湿度(50±5)％，工作领域内的空气循环速度小于0.2m／s；浸水养护条件为温度(20±2)℃，试件完全浸入水中。
*主要试验设备：标准恒温恒湿养护箱(YH-40B)；标准养护室全自动控温控湿设备(FHBS-30)；抗折机、抗压机；自行改造的抗折机(可以测定拉伸粘结强度)；砂浆搅拌机等。
*试验方法：现行标准中，陶瓷墙地砖粘结砂浆只需测定28天拉伸粘结强度，即在标准条件下养护7天，然后在(20±1)℃的水中养护20天。从水中取出试样，测定拉伸粘结强度。聚苯板粘结砂浆试样在标准条件下放置14天后，将试件放人(20±2)℃的水中浸泡48小时，取出24小时进行测定拉伸粘结强度。我们还增加了3天、7天和28天的抗压抗折强度测试。
*试验结果：试验选定三种不同粘结砂浆配方，瓷砖粘结砂浆、普通粘结砂浆和聚苯板粘结砂浆。标准养护条件下和浸水后的抗压抗折强度和拉伸粘结强度分别见表1、表2和表3。 表1标准条件下养护的抗压抗折强度

	抗折强度(MPa)			抗压强度(MPa)
	3天	7天	28天	3天	7天	28天
瓷砖粘结砂浆	2.92	3.67	4.96	13.45	17.90	24.75
普通粘结砂浆	2.25	3.10	4.01	9.30	12.80	18.37
聚苯板粘结砂浆	2.78	3.23	5.31	11.13	16.10	26.10

  表2浸水后抗压抗折强度

	抗折强度(MPa)			抗压强度(MPa)
	3天	7天	28天	3天	7天	28天
瓷砖粘结砂浆	1.86	2.54	3.61	7.10	9.70	15.10
普通粘结砂浆	1.23	1.60	2.22	4.38	8.13	9.98
聚苯板粘结砂浆	1.96	2.39	4.76	7.30	11.90	15.75

  表3浸水后的拉伸粘结强度

	瓷砖粘结砂浆强度(MPa)	聚苯板粘结砂浆粘结强度(MPa)
原强度	3.81	0.39
浸水后强度	2.76	0.29

  从上表中可以得出结论，由于养护条件的不同对粘结砂浆的抗压抗折强度有很大的影响。在水中养护的粘结砂浆比在标准条件中养护的粘结砂浆的抗折强度平均降低了34.8％，抗压强度平均降低了69.5％。瓷砖粘结砂浆的粘结原强度为3.81MPa，但在浸水养护20天后粘结强度下降了27.6％，聚苯板粘结砂浆在浸水养护48小时后粘结强度下降了25.6％。因此，用上面的测试手段，可以客观评价粘结砂浆的浸水老化，只是不同砂浆种类养护时间不同，要根据不同砂浆的用途，确定养护时间。
(2)冻融循环
*主要试验设备：自行改造冰柜，加控温仪，使温度可以在-20℃～100℃之间变化。不需要购置专用的冻融循环仪。
*试验方法：不同砂浆种类，循环周期不同，根据实际应用确定其冻融循环周期。
对于瓷砖粘结砂浆，冻融循环的具体方法为：开始冻融循环前，在标准状态下养护7天，浸水2l天；将试样从水中取出，在2小时±20分钟内降至(-15±3)℃；保持试样在(-15±3)℃下2小时±20分钟；将试样浸入(20±3)℃的水中，升温至(15±3)℃，保持该温度2小时±20分钟。重复25次循环。在最后一次循环后取出式样，在标准条件下养护，以使试样达到标准测试条件。
对于聚苯板粘结砂浆，冻融循环的具体方法：将试件在实验室条件下养护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)℃冷冻16h±20min，为一个循环：共25个循环。
*试验结果：完成循环周期后，测定其拉伸粘结强度，见表4。   表4冻融后的拉伸粘结强度

	瓷砖粘结砂浆强度(MPa)	聚苯板粘结砂浆粘结强度(MPa)
原强度	3.81	0.39
冻融后的强度	2.33	0.26

  由表4看到，瓷砖粘结砂浆的粘结原强度为3.81MPa，在冻融循环后粘结强度下降了38.8％，聚苯板粘结砂浆在冻融循环后粘结强度下降了33.3％。用上面的测试手段，可以方便地评价粘结砂浆的冻融老化。
(3) 耐热老化

*主要试验设备：电热鼓风烘箱。
*试验方法：测定瓷砖粘结砂浆在热老化后拉伸粘结强度。在标准条件下将试样养护14天，然后将试样放人(70±2)℃鼓风烘箱中14天。从烘箱中取出，用适宜的高强粘结剂将拉拔头粘在瓷砖上。继续将试样在标准条件下养护24小时，测定拉伸粘结强度。
*试验结果：热老化后，测定其拉伸粘结强度，见表5。   表5热老化后瓷砖粘结砂浆拉伸粘结强度

	瓷砖粘结砂浆强度(MPa)
原强度	3．81
热老化后强度	2．89

瓷砖粘结砂浆的粘结原强度为3.81MPa，在热老化养护14天后粘结强度下降了24.1％。以上所测的粘结强度符合标准，以上测试方法可用于实际的操作。
(4) 耐光老化

*试验设备：自制养护箱体，内置温度计和汞灯(其辐射强度变化较小，可以认为恒定)。
*试验方法：主要模拟太阳光中的长波紫外线。对试样性能降至某一规定值时的暴露时间或辐射量照射。观察表面粉化、开裂程度。
*由于时间关系，具体的耐光老化试验数据还未出来，但我们认为这种方法是客观可行的。
3总结

通过以上的试验表明，这些测定方法是实用、可操作性好、能够客观、合理、方便地检测砂浆的耐久性能。
参考文献：
[1]张太山，孙庆华．干混砂浆生产的发展及其前景．建筑机械化．2003，３(3)：42
[2]Jakob Wolfisberg，张量．干拌砂浆的发展及可再分散聚合物粉末的应用．

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