锯泥对PVA胶粉改性硫铝酸盐水泥防水修补砂浆性能的影响

赵洪根 黄永波 卞永杰 董 栋

(济南大学山东省建筑材料制备与测试技术重点实验室，山东 济南 250022)

十九大报告中提出乡村振兴战略，而村镇既有建筑修补加固是其重要组成部分。市面上现有的修补砂浆主要面向水泥砂浆、混凝土等建筑结构的修补加固工程。而村镇建筑多数是砌块或低标号的混凝土的砖混结构，尤其是房屋的墙体结构，多由砖块砌筑而成。其致密度较低、吸水性强，修补砂浆容易因失水而脱落，导致修补失败。可见，适用于混凝土的修补砂浆并不适用于砖混结构的修补，不同基体结构的修补加固需要不同性能的修补材料[1-2]。

村镇既有建筑的修补，不仅要求修补材料具有较好的粘结性能，还要具有良好的保水性能。此外，我国夏季雨水较多，而村镇建筑的孔隙较高，不仅容易吸水受潮而影响居住环境，而且因基体结构与砂浆吸水膨胀系数不一致导致表层砂浆脱落，严重影响使用寿命。因此，修补砂浆还应具有较好的防水抗渗性能。而且，为了缩短修补工期，使建筑结构尽快投入使用，还要求修补砂浆具有快速硬化的性能[3-5]。同时，考虑到乡村的消费水平，修补砂浆还应价格低廉。

PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆具有良好的粘结强度、保水性以及防水抗渗性能，但其成本相对较高，为降低其成本，本论文用锯泥部分取代硫铝酸盐水泥，研究了其对PVA改性硫铝酸盐水泥防水修补砂浆流动性、抗折抗压强度、与红砖的拉伸粘结强度以及抗渗压力等性能的影响。

1 实验(图1)

图1 硫铝酸盐水泥与锯泥颗粒分布

1.1 原料

试验所用原料主要包括PVA胶粉、 42.5快硬早强硫铝酸盐水泥、 河沙、 锯泥、 减水剂、 消泡剂与缓凝剂。 PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆的组成为水泥∶砂∶水=1∶3∶0.5，PVA胶粉、减水剂、消泡剂和缓凝剂掺量分别为水泥的1.5%， 0.8%， 0.2%和0.2%，锯泥取代硫铝酸盐水泥的量分别为1.0%， 3.0%， 5.0%， 10.0%， 15.0%， 20.0%， 25.0%和30.0%。

表1 42.5快硬硫铝酸盐水泥与锯泥化学成分分析/%

1.2 方法

1.2.1 水泥砂浆制备

水泥砂浆按照标准GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》(IOS法)制备。砂浆搅拌前，将称量的锯泥和硫铝酸盐水泥置于Y型混料机，混料30min，使锯泥均匀分散在水泥中后，再置于搅拌锅中，按照标准进行制备。

1.2.2 流动度

使用NLD-3型水泥胶砂流动度测定仪，参照标准GB/T 2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》进行水泥砂浆流动度试验。

1.2.3 抗折强度和抗压强度

抗折强度和抗压强度试验参照标准GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》(IOS法)进行测试。测试试验机为CDT 1305-2微机控制电子压力试验机。

1.2.4 拉伸粘结强度

将砖块在水中浸泡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浆(尺寸为40mm×40mm×10mm)，并将试件在温度为20±1℃湿度为温度为95±1%的条件下养护，参照标准JC/T 2381-2016《修补砂浆》进行测试。

1.2.5 抗渗压力

水泥砂浆抗渗压力试验参照标准JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》，使用SS-1.5型数显砂浆渗透仪进行测试。

2 结果与讨论

2.1 流动性

图2为锯泥对PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆流动性影响。不掺加锯泥时，PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆的流动性为171mm，随着锯泥掺量的增加，其流动性显著增加，当锯泥含量达到30.0%时，其流动性达到197mm。这主要是由以下两方面原因导致。(1)锯泥颗粒显著大于硫铝酸盐水泥颗粒，其比表面积(973.2cm2/kg)远低于硫铝酸盐水泥的比表面积(3680cm2/kg)，表面吸附的水分更少，水泥颗粒间的自由水增加，降低了胶凝材料颗粒之间的摩擦力；(2)锯泥的主要成分为石英和长石，相对于硫铝酸盐水泥的吸水性，其吸水性更弱。

图2 锯泥对PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆流动性的影响

2.2 抗折抗压强度

图3为锯泥对PVA改性硫铝酸盐水泥抗折抗压强度的影响。锯泥取代量为1.0%和3.0%时，其抗折几乎没变化，抗压强度略微降低，但是当锯泥掺量超≥5.0%时，其抗折抗压响度显著降低。水化龄期为28d时，锯泥取代量为20.0%时，抗折抗压强度为6.51MPa和31.5MPa，分别降低了25.0%和16.7%，但仍能满足JC/T 2381-2016《修补砂浆》中对刚性修补砂浆的要求；锯泥取代量为30.0%时，28d的抗折抗压强度为5.51MPa和26.2MPa，分别降低了36.0%和37.5%，但仍能满足JC/T 2381-2016《修补砂浆》中对柔性修补砂浆的要求。

图3 锯泥对PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆抗折抗压强度的影响

2.3 拉伸粘结强度

图4为锯泥对PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆与砖的拉伸粘结强度影响。随着锯泥取代量的增加，其拉伸粘结强度呈现了下降的趋势，这主要是因为PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆中有效胶凝组分含量降低，PVA改性硫铝酸盐水泥修补防水砂浆与砖的界面过渡区的非胶凝组分增加。锯泥取代量为30.0%时，28d的拉伸粘结强度为1.42MPa，远高于JC/T 2381-2016《修补砂浆》中对柔性和刚性修补砂浆的要求。

图4 锯泥对PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆与红砖拉伸粘结强度的影响

2.4 抗渗压力

图5为锯泥对PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆与红砖的拉伸粘结强度影响。锯泥取代量为0，1.0%和3.0%时，其抗渗压力超出设备测试极限4.0MPa；锯泥取代量≥5.0%时，PVA改性硫铝酸盐水泥防水修补砂浆的抗渗压力降低，这主要是如下原因导致：锯泥的引入导致硫铝酸水泥含量减少，钙矾石形成量减少，从而使得PVA改性硫铝酸盐水泥防水修补砂浆硬化体孔隙率增加。当取代量为30.0%时，其抗渗压力为2.5MPa，但仍远高于JC/T 2381-2016《修补砂浆》中对防水型修补砂浆抗渗性能的要求。

图5 锯泥对PVA改性硫铝酸盐水泥砂浆抗渗压力影响

3 结 论

(1)锯泥可提高PVA胶粉改性硫铝酸盐水泥防水修补砂浆的流动性，改善因PVA胶粉掺入所造成的流动度降低。

(2)锯泥会降低抗折、抗压强度，当取代量为20.0%时，仍能满足JC/T 2381-2016《修补砂浆》中对刚性修补砂浆的要求；取代量为30.0%时，仍能满足柔性修补砂浆的要求。

(3)锯泥会降低拉伸粘结强度，当取代量为30.0%时，仍能满足JC/T 2381-2016《修补砂浆》中对刚性修补砂浆的要求。

(4)锯泥会降低抗渗压力，当取代量为30.0%时，其抗渗压力为2.5MPa，远高于JC/T 2381-2016《修补砂浆》中对防水型修补砂浆抗渗性能的要求。