鋸泥對(duì)PVA膠粉改性硫鋁酸鹽水泥防水修補(bǔ)砂漿性能的影響

趙洪根 黃永波 卞永杰 董 棟

(濟(jì)南大學(xué)山東省建筑材料制備與測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250022)

十九大報(bào)告中提出鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，而村鎮(zhèn)既有建筑修補(bǔ)加固是其重要組成部分。市面上現(xiàn)有的修補(bǔ)砂漿主要面向水泥砂漿、混凝土等建筑結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)加固工程。而村鎮(zhèn)建筑多數(shù)是砌塊或低標(biāo)號(hào)的混凝土的磚混結(jié)構(gòu)，尤其是房屋的墻體結(jié)構(gòu)，多由磚塊砌筑而成。其致密度較低、吸水性強(qiáng)，修補(bǔ)砂漿容易因失水而脫落，導(dǎo)致修補(bǔ)失敗?？梢?，適用于混凝土的修補(bǔ)砂漿并不適用于磚混結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)，不同基體結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)加固需要不同性能的修補(bǔ)材料[1-2]。

村鎮(zhèn)既有建筑的修補(bǔ)，不僅要求修補(bǔ)材料具有較好的粘結(jié)性能，還要具有良好的保水性能。此外，我國夏季雨水較多，而村鎮(zhèn)建筑的孔隙較高，不僅容易吸水受潮而影響居住環(huán)境，而且因基體結(jié)構(gòu)與砂漿吸水膨脹系數(shù)不一致導(dǎo)致表層砂漿脫落，嚴(yán)重影響使用壽命。因此，修補(bǔ)砂漿還應(yīng)具有較好的防水抗?jié)B性能。而且，為了縮短修補(bǔ)工期，使建筑結(jié)構(gòu)盡快投入使用，還要求修補(bǔ)砂漿具有快速硬化的性能[3-5]。同時(shí)，考慮到鄉(xiāng)村的消費(fèi)水平，修補(bǔ)砂漿還應(yīng)價(jià)格低廉。

PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿具有良好的粘結(jié)強(qiáng)度、保水性以及防水抗?jié)B性能，但其成本相對(duì)較高，為降低其成本，本論文用鋸泥部分取代硫鋁酸鹽水泥，研究了其對(duì)PVA改性硫鋁酸鹽水泥防水修補(bǔ)砂漿流動(dòng)性、抗折抗壓強(qiáng)度、與紅磚的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度以及抗?jié)B壓力等性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)(圖1)

圖1 硫鋁酸鹽水泥與鋸泥顆粒分布

1.1 原料

試驗(yàn)所用原料主要包括PVA膠粉、 42.5快硬早強(qiáng)硫鋁酸鹽水泥、 河沙、 鋸泥、 減水劑、 消泡劑與緩凝劑。 PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿的組成為水泥∶砂∶水=1∶3∶0.5，PVA膠粉、減水劑、消泡劑和緩凝劑摻量分別為水泥的1.5%， 0.8%， 0.2%和0.2%，鋸泥取代硫鋁酸鹽水泥的量分別為1.0%， 3.0%， 5.0%， 10.0%， 15.0%， 20.0%， 25.0%和30.0%。

表1 42.5快硬硫鋁酸鹽水泥與鋸泥化學(xué)成分分析/%

1.2 方法

1.2.1 水泥砂漿制備

水泥砂漿按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》(IOS法)制備。砂漿攪拌前，將稱量的鋸泥和硫鋁酸鹽水泥置于Y型混料機(jī)，混料30min，使鋸泥均勻分散在水泥中后，再置于攪拌鍋中，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制備。

1.2.2 流動(dòng)度

使用NLD-3型水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定儀，參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2419-2005《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》進(jìn)行水泥砂漿流動(dòng)度試驗(yàn)。

1.2.3 抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度

抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》(IOS法)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試試驗(yàn)機(jī)為CDT 1305-2微機(jī)控制電子壓力試驗(yàn)機(jī)。

1.2.4 拉伸粘結(jié)強(qiáng)度

將磚塊在水中浸泡5min后取出，用干毛巾擦干其表面的水分，在其上表面成型水泥砂漿(尺寸為40mm×40mm×10mm)，并將試件在溫度為20±1℃濕度為溫度為95±1%的條件下養(yǎng)護(hù)，參照標(biāo)準(zhǔn)JC/T 2381-2016《修補(bǔ)砂漿》進(jìn)行測(cè)試。

1.2.5 抗?jié)B壓力

水泥砂漿抗?jié)B壓力試驗(yàn)參照標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》，使用SS-1.5型數(shù)顯砂漿滲透儀進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 流動(dòng)性

圖2為鋸泥對(duì)PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿流動(dòng)性影響。不摻加鋸泥時(shí)，PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿的流動(dòng)性為171mm，隨著鋸泥摻量的增加，其流動(dòng)性顯著增加，當(dāng)鋸泥含量達(dá)到30.0%時(shí)，其流動(dòng)性達(dá)到197mm。這主要是由以下兩方面原因?qū)е隆?1)鋸泥顆粒顯著大于硫鋁酸鹽水泥顆粒，其比表面積(973.2cm2/kg)遠(yuǎn)低于硫鋁酸鹽水泥的比表面積(3680cm2/kg)，表面吸附的水分更少，水泥顆粒間的自由水增加，降低了膠凝材料顆粒之間的摩擦力；(2)鋸泥的主要成分為石英和長石，相對(duì)于硫鋁酸鹽水泥的吸水性，其吸水性更弱。

圖2 鋸泥對(duì)PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿流動(dòng)性的影響

2.2 抗折抗壓強(qiáng)度

圖3為鋸泥對(duì)PVA改性硫鋁酸鹽水泥抗折抗壓強(qiáng)度的影響。鋸泥取代量為1.0%和3.0%時(shí)，其抗折幾乎沒變化，抗壓強(qiáng)度略微降低，但是當(dāng)鋸泥摻量超≥5.0%時(shí)，其抗折抗壓響度顯著降低。水化齡期為28d時(shí)，鋸泥取代量為20.0%時(shí)，抗折抗壓強(qiáng)度為6.51MPa和31.5MPa，分別降低了25.0%和16.7%，但仍能滿足JC/T 2381-2016《修補(bǔ)砂漿》中對(duì)剛性修補(bǔ)砂漿的要求；鋸泥取代量為30.0%時(shí)，28d的抗折抗壓強(qiáng)度為5.51MPa和26.2MPa，分別降低了36.0%和37.5%，但仍能滿足JC/T 2381-2016《修補(bǔ)砂漿》中對(duì)柔性修補(bǔ)砂漿的要求。

圖3 鋸泥對(duì)PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿抗折抗壓強(qiáng)度的影響

2.3 拉伸粘結(jié)強(qiáng)度

圖4為鋸泥對(duì)PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿與磚的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度影響。隨著鋸泥取代量的增加，其拉伸粘結(jié)強(qiáng)度呈現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，這主要是因?yàn)镻VA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿中有效膠凝組分含量降低，PVA改性硫鋁酸鹽水泥修補(bǔ)防水砂漿與磚的界面過渡區(qū)的非膠凝組分增加。鋸泥取代量為30.0%時(shí)，28d的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度為1.42MPa，遠(yuǎn)高于JC/T 2381-2016《修補(bǔ)砂漿》中對(duì)柔性和剛性修補(bǔ)砂漿的要求。

圖4 鋸泥對(duì)PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿與紅磚拉伸粘結(jié)強(qiáng)度的影響

2.4 抗?jié)B壓力

圖5為鋸泥對(duì)PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿與紅磚的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度影響。鋸泥取代量為0，1.0%和3.0%時(shí)，其抗?jié)B壓力超出設(shè)備測(cè)試極限4.0MPa；鋸泥取代量≥5.0%時(shí)，PVA改性硫鋁酸鹽水泥防水修補(bǔ)砂漿的抗?jié)B壓力降低，這主要是如下原因?qū)е拢轰從嗟囊雽?dǎo)致硫鋁酸水泥含量減少，鈣礬石形成量減少，從而使得PVA改性硫鋁酸鹽水泥防水修補(bǔ)砂漿硬化體孔隙率增加。當(dāng)取代量為30.0%時(shí)，其抗?jié)B壓力為2.5MPa，但仍遠(yuǎn)高于JC/T 2381-2016《修補(bǔ)砂漿》中對(duì)防水型修補(bǔ)砂漿抗?jié)B性能的要求。

圖5 鋸泥對(duì)PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿抗?jié)B壓力影響

3 結(jié) 論

(1)鋸泥可提高PVA膠粉改性硫鋁酸鹽水泥防水修補(bǔ)砂漿的流動(dòng)性，改善因PVA膠粉摻入所造成的流動(dòng)度降低。

(2)鋸泥會(huì)降低抗折、抗壓強(qiáng)度，當(dāng)取代量為20.0%時(shí)，仍能滿足JC/T 2381-2016《修補(bǔ)砂漿》中對(duì)剛性修補(bǔ)砂漿的要求；取代量為30.0%時(shí)，仍能滿足柔性修補(bǔ)砂漿的要求。

(3)鋸泥會(huì)降低拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，當(dāng)取代量為30.0%時(shí)，仍能滿足JC/T 2381-2016《修補(bǔ)砂漿》中對(duì)剛性修補(bǔ)砂漿的要求。

(4)鋸泥會(huì)降低抗?jié)B壓力，當(dāng)取代量為30.0%時(shí)，其抗?jié)B壓力為2.5MPa，遠(yuǎn)高于JC/T 2381-2016《修補(bǔ)砂漿》中對(duì)防水型修補(bǔ)砂漿抗?jié)B性能的要求。