鋸泥對PVA膠粉改性硫鋁酸鹽水泥防水修補砂漿性能的影響

趙洪根 黃永波 卞永杰 董 棟

(濟南大學山東省建筑材料制備與測試技術重點實驗室，山東 濟南 250022)

十九大報告中提出鄉村振興戰略，而村鎮既有建筑修補加固是其重要組成部分。市面上現有的修補砂漿主要面向水泥砂漿、混凝土等建筑結構的修補加固工程。而村鎮建筑多數是砌塊或低標號的混凝土的磚混結構，尤其是房屋的墻體結構，多由磚塊砌筑而成。其致密度較低、吸水性強，修補砂漿容易因失水而脫落，導致修補失敗。可見，適用于混凝土的修補砂漿并不適用于磚混結構的修補，不同基體結構的修補加固需要不同性能的修補材料[1-2]。

村鎮既有建筑的修補，不僅要求修補材料具有較好的粘結性能，還要具有良好的保水性能。此外，我國夏季雨水較多，而村鎮建筑的孔隙較高，不僅容易吸水受潮而影響居住環境，而且因基體結構與砂漿吸水膨脹系數不一致導致表層砂漿脫落，嚴重影響使用壽命。因此，修補砂漿還應具有較好的防水抗滲性能。而且，為了縮短修補工期，使建筑結構盡快投入使用，還要求修補砂漿具有快速硬化的性能[3-5]。同時，考慮到鄉村的消費水平，修補砂漿還應價格低廉。

PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿具有良好的粘結強度、保水性以及防水抗滲性能，但其成本相對較高，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PVA改性硫鋁酸鹽水泥防水修補砂漿流動性、抗折抗壓強度、與紅磚的拉伸粘結強度以及抗滲壓力等性能的影響。

1 實驗(圖1)

圖1 硫鋁酸鹽水泥與鋸泥顆粒分布

1.1 原料

試驗所用原料主要包括PVA膠粉、 42.5快硬早強硫鋁酸鹽水泥、 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成分分析/%

1.2 方法

1.2.1 水泥砂漿制備

水泥砂漿按照標準GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》(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，混料30min，使鋸泥均勻分散在水泥中后，再置于攪拌鍋中，按照標準進行制備。

1.2.2 流動度

使用NLD-3型水泥膠砂流動度測定儀，參照標準GB/T 2419-2005《水泥膠砂流動度測定方法》進行水泥砂漿流動度試驗。

1.2.3 抗折強度和抗壓強度

抗折強度和抗壓強度試驗參照標準GB/T 17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》(IOS法)進行測試。測試試驗機為CDT 1305-2微機控制電子壓力試驗機。

1.2.4 拉伸粘結強度

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%的條件下養護，參照標準JC/T 2381-2016《修補砂漿》進行測試。

1.2.5 抗滲壓力

水泥砂漿抗滲壓力試驗參照標準JGJ/T 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》，使用SS-1.5型數顯砂漿滲透儀進行測試。

2 結果與討論

2.1 流動性

圖2為鋸泥對PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿流動性影響。不摻加鋸泥時，PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿的流動性為171mm，隨著鋸泥摻量的增加，其流動性顯著增加，當鋸泥含量達到30.0%時，其流動性達到197mm。這主要是由以下兩方面原因導致。(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，相對于硫鋁酸鹽水泥的吸水性，其吸水性更弱。

圖2 鋸泥對PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿流動性的影響

2.2 抗折抗壓強度

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

圖3 鋸泥對PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿抗折抗壓強度的影響

2.3 拉伸粘結強度

圖4為鋸泥對PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿與磚的拉伸粘結強度影響。隨著鋸泥取代量的增加，其拉伸粘結強度呈現了下降的趨勢，這主要是因為PVA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防水砂漿與磚的界面過渡區的非膠凝組分增加。鋸泥取代量為30.0%時，28d的拉伸粘結強度為1.42MPa，遠高于JC/T 2381-2016《修補砂漿》中對柔性和剛性修補砂漿的要求。

圖4 鋸泥對PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿與紅磚拉伸粘結強度的影響

2.4 抗滲壓力

圖5為鋸泥對PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿與紅磚的拉伸粘結強度影響。鋸泥取代量為0，1.0%和3.0%時，其抗滲壓力超出設備測試極限4.0MPa；鋸泥取代量≥5.0%時，PVA改性硫鋁酸鹽水泥防水修補砂漿的抗滲壓力降低，這主要是如下原因導致：鋸泥的引入導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砂漿硬化體孔隙率增加。當取代量為30.0%時，其抗滲壓力為2.5MPa，但仍遠高于JC/T 2381-2016《修補砂漿》中對防水型修補砂漿抗滲性能的要求。

圖5 鋸泥對PVA改性硫鋁酸鹽水泥砂漿抗滲壓力影響

3 結 論

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

(2)鋸泥會降低抗折、抗壓強度，當取代量為20.0%時，仍能滿足JC/T 2381-2016《修補砂漿》中對剛性修補砂漿的要求；取代量為30.0%時，仍能滿足柔性修補砂漿的要求。

(3)鋸泥會降低拉伸粘結強度，當取代量為30.0%時，仍能滿足JC/T 2381-2016《修補砂漿》中對剛性修補砂漿的要求。

(4)鋸泥會降低抗滲壓力，當取代量為30.0%時，其抗滲壓力為2.5MPa，遠高于JC/T 2381-2016《修補砂漿》中對防水型修補砂漿抗滲性能的要求。