刘建钊
中国建材检验认证集团股份有限公司 北京 100024
摘要：在标准实验室条件下，通过正交试验研究砂浆配合比、制样方式、养护条件对基准砂浆抗渗性能稳定性的影响。目的是找到基准砂浆试件的7d龄期透水压力值稳定在0.3—0.5MPa的最佳试验组合。结果表明，砂浆配合比是其稳定性最重要的影响因素；水泥：砂：水=450：1350：280，采用手工插捣方式制样，浸水养护的基准砂浆试件的抗渗性能可以满足检测要求。
关键词：基准砂浆；稳定性；抗渗压力
抗渗性作为一项重要检验项目被广泛的用在建筑防水材料产品的日常检测过程中，如聚合物防水砂浆、无机防水堵漏材料等。抗渗性是指材料在水油等压力作用下抵抗渗透的性质，一般分为试件抗渗性能和涂层抗渗性能。试件抗渗性能是指直接用所检产品制成砂浆抗渗试件，经过规定时间养护后的抗渗压力值。涂层抗渗性能是指在自制基准砂浆块的迎水面或背水面刷涂防水材料制成涂层抗渗试件，经过规定时间的养护，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的差值。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。在相关产品标准中，均要求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0.5MPa以内[1]），然后才可进行下一步的测试 这一要求似易实难。很多细微的变动都会对基准砂浆的透水压力的稳定性造成影响。但相关标准均未提出如何制备符合要求的基准砂浆块，为了提高检测数据的准确性，本文通过正交试验，探讨和研究了基准砂浆抗渗性能稳定性的影响因素。在国内相关文献中曾做过类似试验，其试验中加入了甲基纤维素醚用作做添加剂[2]，但标准中并未有此规定，且加入纤维素醚后是否对防水材料与砂浆表面粘结性有影响以至于影响到抗渗性也未作明确描述。本文按标准规定只用基本原材料水泥、砂和水进行试验。通过试验研究砂浆配合比、制样方式、养护条件对基准砂浆抗渗性能稳定性的影响。
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个未出现透水的最大水压力值[1]（或3个试件中2个未出现透水时的最大水压力值[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[4]。
1.试验部分
1.1原材料和设备
水泥：42.5#普通硅酸盐水泥，唐山冀东水泥股份有限公司；砂：ISO标准砂，（1350±5）g/包，厦门艾思欧标准砂有限公司；水：普通桶装水。
全自动数显砂浆抗渗仪：精度0.01MPa；行星式水泥胶砂搅拌机：符合JC/T681-2005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（23±2）℃，相对湿度不小于90%；恒温水浴试验箱：控温范围（23±2）℃；电子天平：精度0.1g，最大量程6000g；成型模具：上口直径70mm下口直径80mm高30mm的截头圆锥带底金属抗渗试模。
1.2实验步骤
1.2.1拌合方法[4]
按照试验配比先用天平称量ISO标准砂和水泥并混合均匀，然后将称量好的水倒入搅拌锅中，再将水泥和砂的混合物撒入，低速搅拌60s，静停60s，取下搅拌锅，清理搅拌叶片和锅壁上的试样至锅内，并重新安装上搅拌锅，再低速搅拌60s。
1.2.2成型方式
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[1]：将拌好的胶砂迅速一次性装入试模，高出试膜约20mm，立即放置在振动台上，振动20s。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养护制度
将成型好的试模放入标准养护箱养护24h后取出拆模，然后按照以下两种条件养护：
a）将试件放入标准养护箱养护至7d龄期。
b）将试件浸入（20±2）℃恒温水浴箱中养护至7d龄期。
1.2.4试验过程
将养护好的试件取出，在（23±2）℃、相对湿度（50±5）%的标准环境内待表面干燥后，用密封材料密封装入渗透仪中进行抗渗性试验。水压从0.2MPa开始，恒压2h，增至0.3MPa，以后每隔1h增加水压0.1MPa，直至试件透水。
2.正交试验
2.1影响因素、水平的选择
1）砂浆配合比，砂浆配合比是影响基准砂浆孔结构的重要因素之一[6]。本实验中我们选用的配合比分别为水泥：砂：水=450：1350：260、水泥：砂：水=450：1350：270、水泥：砂：水=450：1350：280、水泥：砂：水=450：1350：290四个水平进行研究。
2）成型方式，成型方式直接影响基准砂浆试件的密实程度，是抗渗性的稳定性的重要影响因素之一。本实验中分别选用手工插捣和振动台振实两种成型方式进行研究。
3）养护制度，本实验中选用浸水和标准养护箱两种主流的砂浆养护制度进行养护。
2.2正交试验因素水平表
根据所选择的影响因素和水平，选正交试验因素水平表，见表 1。
表1 正交试验因素水平表
本正交试验以极差分析法求得Rj值来判断各因素对试验结果影响的大小。
3.结果分析
由表2中抗渗性的Rj值可知影响基准砂浆抗渗性的因素按显著性程度排序为a>c>b，即砂浆配合比对砂浆抗渗性的影响最显著，其次为养护制度、成型方式。
由表2中抗透水压力值的横向比较可以看出水泥：砂：水=450：1350：280，采用手工插捣方式制样，浸水养护的基准砂浆试件的抗渗性能可以满足检测要求（透水压力0.3MPa—0.5MPa），且各试件结果稳定。
本次试验所采用的两种养护制度是水泥基材料最常规的养护制度，对于本试验来说，两种养护制度所得出的结果相近，且由Rj值判断，这两种养护制度对基准砂浆抗渗性的影响极小，故今后在做相关试验或检测时按照标准要求的养护制度即可。
表2中不同成型方式的基准砂浆试件的抗透水压力结果表明：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，且数据离散严重。原因是手工插捣是从边缘向中心均匀插捣，从而使其边缘部分气泡较少。而振动台振动无法均匀排出气泡，使边缘部分有大孔隙，不利于封边。另外，振动台振动会使砂浆内部密度分散不均匀，造成抗透水压力值离散严重。
4.结语
除了砂浆配合比、成型方式和养护制度外，影响基准砂浆抗渗性能稳定性的因素还有很多，比如实验人员操作的熟练度等。本文从砂浆配合比等客观因素出发得出结论显示砂浆配合比是其稳定性最重要的影响因素；水泥：砂：水=450：1350：280，采用手工插捣方式制样，浸水养护的基准砂浆试件的抗渗性能可以满足检测要求。
参考文献：
[1]全国水泥制品标准化技术委员会。GB23440-2009无机防水堵漏材料[S]。北京：中国标准出版社，2009。
[2]余奕帆，李万勇。基准砂浆抗渗性能检测结果稳定性的探讨和研究[J]。中国建筑防水，2013.1：35—38。
[3]全国轻质与装饰装修建筑材料标准化技术委员会。GB/T23445-2009聚合物水泥防水涂料[S]。北京：中国标准出版社，2009。
[4]全国水泥制品标准化技术委员会。GB/T29756-2013干混砂浆物理性能试验方法[S]。中国标准出版社，2013。
[5]全国水泥标准化技术委员会。GB/T2419-2005水泥胶砂流动度测定方法[S]。北京：中国标准出版社，2005。
[6]潘莉莎，邱学青，庞煜霞，杨东杰。砂浆抗渗性和抗压强度的影响因素[J]。华南理工大学学报，2005（7）：47—50。
论文作者:刘建钊
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/22
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