CSTM-水泥基材料粘结性能测试方法 抗折强度法编制说明

水泥基材料粘结性能测试方法抗折强度法Testmethodforbondingpropertiesofcement-basedmaterials--flexuralstrengthmethod编制说明1工作简况1.1标准编制的意义和必要性水泥混凝土是当今世界使用量最大、适用范围最广的土木工程建筑材料，大量现存的混凝土结构也预示着对修补/维护工程及修补材料的巨大的潜在需求，而目前修补砂浆在结构修补/维护类材料中处于主导地位，如水泥基修补砂浆和树脂修补砂浆等；但在很多情况下，由于工程需要，需尽可能缩短混凝土结构修补/维护的操作时间使之快速服役，这就要求修补材料需要较好的早期性能。如何表征修补/维护材料与混凝土基体间的粘结修补性能、尤其是早期小时的粘结强度，在我国目前尚缺乏统一的检测方法和检测标准，许多企业和研发单位都是参考《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70-2009中的拉伸粘结强度试验方法，或是按照自身设计的方法在推广研究，造成测试方法复杂多样，且大多忽略了早期小时粘结强度的测试，测试原理各不相同、或测试试件成型复杂、或测试试件受力复杂、或测试方法无法满足早期小时粘结强度测试需求，这就使得修补维护材料产品质量参差不齐的现状，有时甚至未能体现材料的优势，非常不利于粘结修补维护行业的健康发展和产品的推广应用。因此，以成型简单、易于进行各龄期（尤其是早期小时强度）测试的抗折粘结强度作为修补/维护材料粘结性能的评价指标，并制定相应的测试标准，对修补/维护材料的制造生产与性能加以要求，对市场加以规范，是十分急迫和必要的。1.2任务来源根据中国材料与试验团体标准委员会（CSTM）[2018]112号文下达的要求，由重庆大学负责《水泥基材料粘结性能测试方法抗折强度法》团体标准（计划号CSTMLX030100154-2018）的编制工作，标准归口管理委员会为CSTM/FCO3/TCO1建筑材料领域委员会水泥技术委员会。1.3主要起草单位及工作组成员本标准起草单位：重庆大学；本标准主要起草人：范英儒、钱觉时、王磊1.4主要工作过程（1）开展调研工作重庆大学接到任务后，首先着手对现有相关产品、相关标准的国内外情况进行调研，大量查阅和收集国内外相关标准及检测方法的使用情况，并分析、汇总形成调研报告。（2）成立工作组重庆大学于2018年3月成立了初期工作小组，提出了标准制定工作计划。在获得大量有益调研结果并结合已有相关研究结果的基础上，工作组开始进行标准初稿的编写工作，并完成了一系列早期试验。2018年8月经中国材料与试验团体标准委员会（CSTM）审查立项后，根据审查专家对标准的初稿和主要内容的讨论意见，形成了标准讨论稿。（3）验证试验标准讨论稿形成之后，工作组起草了验证试验方案，广泛征求各成员及专家意见，确定了验证试验的试验项目和方法，依照确定的试验项目和方法进行试验验证工作。（4）标准征求意见稿的形成2019年3月工作组综合了前期验证试验结果，并就验证试验数据及标准指标进行了积极讨论，在认真结合各方意见和综合研究试验验证结果的情况下，确定了本标准的测试方法并形成了标准的征求意见稿。2标准制定原则和主要内容的依据说明2.1标准编制原则《水泥基材料粘结性能测试方法抗折强度法》团体标准的制定以GB/T1.1-2009为原则，以规范统一水泥基材料粘结性能测试方法为目的，旨在为水泥基材料粘结性能测试方法提供统一的测试方法依据及标准。标准的编制过程中，遵从积极采用国内外先进标准原则、技术创新原则、与其他标准协调性原则、标准文本规范性适用性原则、突出产品技术性原则。编制小组查阅了大量的国内外相关标准，在现有标准的基础上，针对水泥基材料粘结性能的特点，制定出体现该类性能指标的测试方法。在符合国内水泥基材料粘结修补产品技术水平和应用的基础上，部分参考了美国标准中的试验方法和测试手段，具有合适的覆盖面。2.2标准题目根据2018年中国材料与试验团体标准委员会（CSTM）[2018]112号文下达的要求，由重庆大学负责《水泥基材料粘结性能测试方法抗折强度法》团体标准（计划号CSTMLX030100154-2018）的编制工作，标准题目为“水泥基材料粘结性能测试方法抗折强度法”。2.3标准制定的目的及使用范围修补/维护水泥基材料广泛应用在民用建筑、桥梁、道路的超快速修补和军事工程道路抢修等领域，但有关修补材料的标准十分缺乏，相关的粘结性能检测标准更是缺乏，虽然国内外关于修补/维护水泥基材料的研究已达数十年，修补/维护水泥基材料的制造技术日趋成熟，且产品性能的调控技术也在不断地进步，相关产品也产生了有很好的经济效益和社会效益。然而，如何快速有效地表征修补/维护水泥基材料各龄期的粘结性能（尤其是早期小时粘结强度性能）及长期耐久粘结性能仍是影响修补/维护水泥基材料进一步推广应用的关键性问题。目前国内与之相关的标准有《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70-2009中的拉伸粘结强度试验方法，但该方法测试试件成型周期长，无法进行早期小时强度测试。另有《修补砂浆》JC/T2381—2016中有类似测试方法，但该标准属于产品标准而不是测试标准，其中的粘结强度测试原理虽然与本标准相似，但在具体的测试试件成型、养护、粘结基材准备等内容表述不够详细，实际操作中难以很好实施。本标准规定了水泥基材料粘结性能测试方法——抗折强度法的测试原理、仪器和设备、试验条件及材料、试验方法、结果与计算。本标准适用于水泥基材料抗折粘结性能的测定，特别是早期小时抗折粘结强度的测定。2.4引用文件试验中需要用到的原材料包括基准水泥、标准砂和水，要求执行现有有效的国家标准或行业标准。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。本标准共计引用了5个标准，包括GB/T17671水泥胶砂强度检验方法（ISO法)、JC/T2381修补砂浆、JC/T681行星式水泥胶砂搅拌机、JGJ63混凝土用水标准、JGJ/T70建筑砂浆基本性能试验方法标准2.5测试原理本标准的抗折强度法是将水泥基材料与基准水泥砂浆块浇筑成一体后，按GB/T17671中规定的抗折强度试验方法测试其抗折强度，用抗折强度来表示水泥基材料与基准水泥砂浆块的粘结性能。由于大部分的修补都是在旧基材上进行处理，这项性能指标能很好地体现水泥基材料对基材的适应性。粘结性能是考核粘结修补材料一个重要性能指标，在许多现有的相关标准大多采用拉伸粘结强度来评价修补材料的粘结性能。而本标准采用了抗折强度表征水泥基材料与基准水泥砂浆块的粘结性能。一方面，因为采用抗折强度的试验方法更易获得水泥基材料与基准水泥砂浆块间的早期粘结强度指标，克服了早期拉伸粘结强度难以测定的困难；另一方面，试验验证结果表明，抗折强度与拉伸粘结强度具有一定的线性相关性。2.6仪器和设备本标准测试所用水泥砂浆搅拌机，应符合JC/T681的要求。试模由三个水平的模槽组成，可同时成型三条截面为40mm×40mm、长为160mm的棱形试体，其材质和制造尺寸应符合JC/T726要求。振动台应符合2.7试验条件及材料要求本标准采用了JC/T2381修补砂浆中规定的标准试验环境：温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%，试验区的循环风速低于0.2m/s。试验前所有试验材料（包括试验用水等）及器具应在标准试验环境下放置至少24h。本标准试验用材料中：修补/防护用水泥基材料应符合产品设计要求；粘结基材用基准水泥应符合GB8076附录A的要求；标准砂应符合GB/T17671的要求；拌合用水应符合JGJ63的要求。2.7试验方法（1）试验配合比修补/防护用水泥基材料的试验配合比按设计配合比进行配制，并在各项试验中保持一致。为准确测试水泥基材料的粘结性能，防止因水泥基材料强度过高导致抗折断裂面发生在基准水泥砂浆块上而不是发生在粘结界面上（由于这种情况下所测得的抗折强度所表达的将是基准水泥砂浆块的抗折强度而不是粘结界面的抗折强度），因此本标准有意提高了基准水泥砂浆块的强度。基准水泥砂浆块配比为：基准水泥：标准砂：水=1:1:0.35，此配比可保证7天抗压强度达到50MPa，抗折强度达到6MPa，可缩短试验的准备周期。（2）试验模具成型抗折粘结强度前，应在40mm×40mm×160mm的三联模内壁及模底刷涂一薄层脱模剂，防止试件与试模（3）搅拌采用符合JC/T681的搅拌机，各项试验中拌合物的拌制均参照GB/T17671进行（生产厂商有具体说明的除外）：（4）试件成型基准水泥砂浆块成型：为使基底材料粘结界面符合实际工程，本标准采用试体抗折后的压断界面作为粘结界面，即先成型40mm×40mm×160mm的砂浆试块，在标准试验环境下养护1d后脱模，然后用抗折试验机将试块从中间压断成两块，断面垂直偏差应控制在10mm以内，再将试件放在标准试验环境下养护至7d备用。基准水泥砂浆块测试试件成型：将养护7d以上的基准水泥砂浆块放入40mm×40mm×160mm的三联模中，然后倒入按设计配比拌合的待测水泥基材料，制成新旧材料粘结试件。待测水泥基材料与基准水泥砂浆块的粘结接触界面不应有脱模剂，且基准水泥砂浆块放入试模前应采用砂纸（80目-120目）打磨去除粘结接触界面上松动的区域并用干抹布擦除粘结接触面上的粉末。（5）结果与计算将成型后的新旧材料粘结试件在标准试验环境下养护至规定龄期。按GB/T17671中规定的抗折强度试验方法测试并计算其抗折强度。3标准中涉及专利情况说明经检索，本标准所列技术内容没有涉及专利和知识产权等情况。4如何在市场中发挥作用作为一个用于评价修补/维护用水泥基材料不同龄期粘结性能的检测标准，该标准的制定首先将对我国目前复杂多样的修补/维护用水泥基材料的粘结性能检测方法进行规范和统一，有利于不同修补/维护用水泥基材料产品之间粘结性能的比较评价，尤其是该测试方法能满足修补/维护用水泥基材料早期小时粘结强度测试需求的特点，更能体现某些修补/维护用水泥基材料的优势，这对修补/维护行业的健康发展和新产品的推广应用具有重大意义。5与国际、国外同类标准水平的对比情况未有与本标准同类的国际或国外标准。6与现行相关法律、法规、规章及相关标准的关系本标准与现行相关法律、法规、规章不矛盾。目前国内与之相关的标准有《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70-2009中的拉伸粘结强度试验方法，但该方法测试试件成型周期长，无法进行早期小时强度测试。另有《修补砂》JC/T2381—2016中有类似测试方法，但该标准属于产品标准而不是测试标准，其中的粘结强度测试原理虽然与本标准相似，但在具体的测试试件成型、养护、粘结基材准备等内容表述不够详细，实际操作中难以很好实施。本标准改进了试验和评价方法，以便更准确地评估水泥基材料粘结性能，与以上标准不矛盾而是互为补充。本标准与现有的JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》的主要差异可见表1。表1本标准与JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》的差异对比对比内容JGJ/T70-2009本标准适用范围适用于测定砂浆拉伸粘结强度。适于水泥基材料抗折粘结强度的测定，特别是早期小时抗折粘接强度的测定。基准水泥砂浆块配合比：水泥：砂：水=1:3:0.5（质量比），养护28d以上才能使用，所需龄期较长。采用70mm×70mm×20mm的硬聚氯Z烯或金属模具成型基材试件，此方法效率较低。试验前用200#砂纸或磨石将水泥砂浆试件的成型面磨平，备用，此粘结面不能较好反应实际粘结情况。配合比：基准水泥：标准砂：水=1:1:0.35（质量比），在标准试验环境下养护至7d备用，基材使用龄期提前。采用40mm×40mm×160mm的三联模成型基材试件，然后从中间折断，折断面为粘结面，更符合实际粘结情况，并且一次成型基材数量大。测试项目由于拉伸粘结强度早期强度较低，难以测定，同时需要用环氧树脂等高强度粘合剂将试件与上夹具粘结在一起，因此往往只能测试后期拉伸粘结强度。本标准所使用的抗折粘结强度法不仅能测试后期强度，也能较准确的测试早期强度，特别是早期小时强度，这将更好的反应水泥基材料各龄期的粘结性能。相关性从前期试验结果发现，抗折粘结强度与拉拔粘结强度之间具有较好的相关性。如下图分别为减水剂掺量对硫铝酸盐水泥基修补材料抗折粘结强度和拉拔粘结强度的影响，从图可看出其影响规律相同，仅在数量值上有所不同，表明抗折粘结强度