基准砂浆抗渗性能检测结果稳定性的探讨和研究

   日期:2022-01-21     浏览:216    
核心提示:在建筑防水材料产品的日常检测过程中,越来越多用于砂浆或混凝土基层的防水产品,如聚合物水泥防水涂料、无机防水堵漏材料等,都
在建筑防水材料产品的日常检测过程中,越来越多用于砂浆或混凝土基层的防水产品,如聚合物水泥防水涂料、无机防水堵漏材料等,都需要检测“抗渗性”这一项目。抗渗性一般是指在自制基准砂浆块的迎水面或背水面刷涂防水材料(或在基准砂浆块制备过程中掺入规定量防水剂[1)] 制成砂浆试件,经过规定时间的养护后测试其抗渗压力值,减去同条件养护但未经处理的基准砂浆块的抗渗压力值,差值即为该防水材料的抗渗压力。在检测过程中,基准砂浆块透水压力的稳定性是测试结果准确有效的关键因素。在上述多个产品标准中,均要求通过调整水灰比,使基准砂浆的透水压力保持在0.3 ~0.4 MPa(GB23440—2009《无机防水堵漏材料》标准要求透水压力在0.5 MPa 以内[2)] ,方可进行下一步的测试。这一要求看似简单,实际并不是那么容易做到。影响基准砂浆透水压力的因素很多,任何一个细微环节的变动,都可使终的结果出现很大的偏离。但上述若干标准均未提出如何制备符合要求的基准砂浆块,也未给出相关可供参考的技术规范。为了提高检测数据的准确性,本文通过对比试验,探讨和研究了基准砂浆抗渗性能稳定性的影响因素。
需要明确的是,本课题是如何使基准砂浆试件的透水压力值稳定在0.3~0.5 MPa 之间,并不涉及混凝土试件。另外,本文所提到的抗渗压力与透水压力是两个不同的概念。抗渗压力指一组6 个试件中4 个未出现透水的大水压力值[2(] 或3 个试件中2 个未出现透水时的大水压力值[3)] ;透水压力指单个试件出现透水时的水压力值。抗渗压力反应一组试件的抗水压能力,而透水压力则反应单个试件的抗水压能力;一组试件的抗渗压力是通过该组中各试件的透水压力值计算得来的,两者不能混淆。

1 试验部分
1.1 原材料和设备
水泥:42.5# 普通硅酸盐水泥,张家港海螺水泥有限公司;砂:ISO 标准砂,(1 350±2)g/包,厦门艾思欧标准砂有限公司;水:普通桶装水;外加剂:甲基纤维素醚。
全自动数显砂浆抗渗仪:精度0.01 MPa;行星式水泥胶砂搅拌机:符合JC/T 68—2005《行星式水泥胶砂搅拌机》标准要求;试验用振动台:垂直振幅(0.5±0.02)mm,振动频率(50±3)Hz;水泥混凝土标准养护箱:控温范围(20±1)℃,相对湿度不小于90%;低温恒温水浴试验箱:控温范围(20±1)℃;电子天平:精度0.01 g,大量程5 000 g;成型模具:上口直径70
mm、下口直径80 mm、高30 mm 的截头圆锥带底金属抗渗试模。
1.2 试验操作
1.2.1 搅拌过程[4]
先将水与甲基纤维素醚在锅内混合,再加入水泥,把锅放在固定架上,上升至固定位置,然后立即将搅拌机调至自动模式,运行搅拌机,低速搅拌30 s后,在第2 个30 s 开始的同时均匀加入砂子,然后高速搅拌30 s,再停拌90 s(在停伴的前15 s 内用抹灰刀将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间),后高速搅拌60 s。
1.2.2 密实方式
手工插捣[5]:将拌好的胶砂分两层迅速装入试模,第1 层装至截锥试模高度约2/3 处,用小刀在相互垂直的两个方向各划5 次,用捣棒由边缘至中心均匀捣压15 次,随后装第2 层胶砂,装至高出试模约20mm,用小刀在相互垂直的两个方向各划5 次,再用捣棒由边缘至中心均匀捣压10 次。完毕后立即用刮板从中间往两边以接近水平的角度抹去高出试模部分的胶砂。
振动台振实:将拌好的胶砂迅速一次性装入试模,高出试膜约20 mm,立即放置在振动台上,振动20 s。完毕后立即用刮板从中间往两边以接近水平的角度抹去高出试模部分的胶砂。
1.2.3 试件养护
将密实完毕的样品放入标准养护箱养护24 h后,取出拆模,拆模后,方法一继续放入养护箱中养护至7 d 龄期;方法二浸入(20±1)℃的恒温水箱内养护至7 d 龄期。养护完毕后,放入(23±2)℃、相对湿度(50±5)%标准环境内晾干24 h 待检。所有养护和晾干过程内,试件应放置在不易腐烂的架子上,彼此之间应保持一定距离。
1.2.4 试件封装
将晾干的试件边部涂上密封剂,压入抗渗模具内,用小刀刮去边部多余的密封剂,置于标准环境下24 h 后进行试验。
1.2.5 试验过程
打开抗渗仪电源,开启控制阀至仪器模座内水溢出为止,排出系统内的空气。将封装好的试件装在模座上,按对角线方向依次拧紧螺丝。开启机器电源,初始压力设定为0.2 MPa,恒压2 h 后增至0.3 MPa,以后每隔1 h 增加0.1 MPa,直至试件透水。

2 试验结果
2.1 配合比对砂浆抗渗性能的影响
采用手工插捣密实的不同配比砂浆试件的抗渗压力见表1。
结果表明:1)在同一配合比下,浸水养护和放养护箱养护至相同的龄期,砂浆试件的抗渗压力测试结果接近;2)四种不同配合比砂浆试件的抗渗压力数据显示,360∶1 350∶220∶0.5 这一配比符合预定的要求(透水压力0.3~0.5 MPa)。

2.2 密实方法对砂浆抗渗性能的影响
不同的密实方法同配合比砂浆试件的抗渗压力见表2。结果表明:1)使用振动台振动得到的砂浆试件透水压力值较手工插捣试件的大,且数据更离散;2)使用振动台后部分试件出现了边部透水现象,导致试验失败。

2.3 外加剂对砂浆抗渗性能的影响
同密实方法、同配合比下,加与不加外加剂砂浆试件的抗渗压力见表3。结果表明:不加外加剂(甲基纤维素醚)砂浆试件的透水压力值,较加外加剂试件的大,且数据更离散。

3 分析讨论
3.1 原材料
水泥性质的稳定性对试验结果起着至关重要的作用。虽然同是42.5 级,但由于熟料、工艺、掺合料的改变,水泥的性能会发生变化。同一厂家生产的不同批次的水泥,强度等各方面性能也有一定差异。因此,若选择不同厂家或不同批次的水泥,相应的抗渗性能配合比均应通过验证试验来进行调整。值得注意的是,需密切关注水泥的生产日期和贮存条件,试验时尽量选择新鲜的水泥,过期或者贮存不当都将造成检测结果的偏离。关于标准砂的使用,需注意的是必须一次试验用完一整袋(或几袋),不能半袋半袋地使用,以保证砂子颗粒级配的稳定性。
3.2 养护条件
本次试验所采用的这两种养护条件(浸水、放养护箱)是刚性防水材料的常规养护手段,绝大部分刚性材料的产品标准要求的养护条件都是非此即彼。对于本课题来说,这两种养护手段多次测试得到的结果均相近,因此,以后在做相关的检测时,按标准要求的养护方式进行操作即可,无需再调整配合比。
3.3 密实方法
图1 为手工插捣密实得到的试件的边部特写,图2为振动台振动密实得到的试件的边部特写。

从图1、图2 可以看出,手工插捣由于是从边缘往中间均匀插捣,因此边部平整,无明显缺陷;而仅使用振动台不插捣,脱模后试件边部会有明显的气孔和缺陷。抗渗性能试验封边很重要,边部有大孔隙,非常不利于封边,试验时很可能会出现边部透水现象。另外,振动台振实后,下层密度大,上层密度小,砂浆试件虽然整体更加密实,但上下层不均匀,会导致同一组砂浆试件的透水压力值较手工插捣的数值更大,且数据更离散。有些标准,如《无机防水堵漏材料》,明确规定了“使用振动台振动20 s”,建议实际操作的时候可先适当进行边部插捣后再进行振动。另外,如果使用振动台的话,还需重新调整水泥的水灰比,以满足透水压力在0.3~0.5 MPa 内这一要求。因此,如果标准没有硬性规定的话,建议还是采用手工插捣密实较佳。
3.4 外加剂
各类外加剂对砂浆性能的改善具有重要作用,本课题采用的甲基纤维素醚是外加剂的一种,又被称为保水剂。它在砂浆中的作用机理如下:1) 纤维素醚在水中溶解后作为一种保护胶体,“包裹”固体颗粒,并在其外表面形成一层润滑膜,使砂浆体系更稳定,也提高了砂浆在搅拌过程的流动性和施工的流畅性;2)纤维素醚由于自身分子结构特点,可减少砂浆泌水性,使砂浆中的水分不易失去,并在较长的一段时间内逐步释放,赋予砂浆良好的保水性和工作性;3)纤维素醚具有引气作用,能有效降低砂浆的抗渗性。从上述几组对比试验的数据亦可看出,加了外加剂的砂浆试件抗渗压力更低,且稳定。由此可见,加入保水剂对砂浆抗渗性能检测结果的稳定性起到了重要作用。虽然大部分标准中均未提到对保水剂的使用,但为了测试结果均匀稳定,建议使用。
3.5 边部密封
封边是试验成败的关键性因素,有很多文献[7]均提到过砂浆及混凝土试件的封边方法,比较常规的做法有石蜡加松香、黄油加水泥、使用橡皮筋或生料带。笔者对上述几种方法均反复做过试验,实际效果并不理想,没有哪种方法可以完全杜绝边部渗漏情况的发生。本课题采用的方法是,先将抗渗模具加热到一定温度后,涂上一层薄薄的石蜡,然后使用普通双组分环氧胶粘剂(适用期约30~90 min),混合后快速涂在砂浆试件边部,涂抹均匀,然后迅速压入抗渗模具中,压紧后刮去多余的胶粘剂,在标准条件下静置24 h待检。环氧胶粘剂是一种用于干挂石材幕墙挂件与石材间粘结固定的胶粘剂[6],具有良好的施工性、较高的粘结力及物理力学性能,用其作为抗渗试件的密封剂,可以很好地杜绝边部漏水。但是,环氧胶粘剂的缺点是粘结太牢固,试验完毕后清理非常麻烦,先刷一薄层石蜡在模壁上,就是为了方便后期的清理,只要略微加热,就可以很方便地将试件从模具中取出。笔者认为这种封边方法是行之有效的一种。

4 结语
影响基准砂浆透水压力的因素很多,甚至包括人员操作的熟练、细致程度等。本文从原料、配比、制备养护过程、外加剂的选择等几个客观方面出发,进行对比试验,总结出一套有效的方法来制备具有稳定透水压力(0.3~0.5 MPa)的基准砂浆试件,供相关领域的科研、检验人员参考。
 









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