CSTM-水泥基材料粘結(jié)性能測試方法 抗折強度法編制說明

水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強度法Testmethodforbondingpropertiesofcement-basedmaterials--flexuralstrengthmethod編制說明1工作簡況1.1標準編制的意義和必要性水泥混凝土是當今世界使用量最大、適用范圍最廣的土木工程建筑材料，大量現(xiàn)存的混凝土結(jié)構(gòu)也預示著對修補/維護工程及修補材料的巨大的潛在需求，而目前修補砂漿在結(jié)構(gòu)修補/維護類材料中處于主導地位，如水泥基修補砂漿和樹脂修補砂漿等；但在很多情況下，由于工程需要，需盡可能縮短混凝土結(jié)構(gòu)修補/維護的操作時間使之快速服役，這就要求修補材料需要較好的早期性能。如何表征修補/維護材料與混凝土基體間的粘結(jié)修補性能、尤其是早期小時的粘結(jié)強度，在我國目前尚缺乏統(tǒng)一的檢測方法和檢測標準，許多企業(yè)和研發(fā)單位都是參考《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》JGJ/T70-2009中的拉伸粘結(jié)強度試驗方法，或是按照自身設(shè)計的方法在推廣研究，造成測試方法復雜多樣，且大多忽略了早期小時粘結(jié)強度的測試，測試原理各不相同、或測試試件成型復雜、或測試試件受力復雜、或測試方法無法滿足早期小時粘結(jié)強度測試需求，這就使得修補維護材料產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)狀，有時甚至未能體現(xiàn)材料的優(yōu)勢，非常不利于粘結(jié)修補維護行業(yè)的健康發(fā)展和產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。因此，以成型簡單、易于進行各齡期（尤其是早期小時強度）測試的抗折粘結(jié)強度作為修補/維護材料粘結(jié)性能的評價指標，并制定相應(yīng)的測試標準，對修補/維護材料的制造生產(chǎn)與性能加以要求，對市場加以規(guī)范，是十分急迫和必要的。1.2任務(wù)來源根據(jù)中國材料與試驗團體標準委員會（CSTM）[2018]112號文下達的要求，由重慶大學負責《水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強度法》團體標準（計劃號CSTMLX030100154-2018）的編制工作，標準歸口管理委員會為CSTM/FCO3/TCO1建筑材料領(lǐng)域委員會水泥技術(shù)委員會。1.3主要起草單位及工作組成員本標準起草單位：重慶大學；本標準主要起草人：范英儒、錢覺時、王磊1.4主要工作過程（1）開展調(diào)研工作重慶大學接到任務(wù)后，首先著手對現(xiàn)有相關(guān)產(chǎn)品、相關(guān)標準的國內(nèi)外情況進行調(diào)研，大量查閱和收集國內(nèi)外相關(guān)標準及檢測方法的使用情況，并分析、匯總形成調(diào)研報告。（2）成立工作組重慶大學于2018年3月成立了初期工作小組，提出了標準制定工作計劃。在獲得大量有益調(diào)研結(jié)果并結(jié)合已有相關(guān)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，工作組開始進行標準初稿的編寫工作，并完成了一系列早期試驗。2018年8月經(jīng)中國材料與試驗團體標準委員會（CSTM）審查立項后，根據(jù)審查專家對標準的初稿和主要內(nèi)容的討論意見，形成了標準討論稿。（3）驗證試驗標準討論稿形成之后，工作組起草了驗證試驗方案，廣泛征求各成員及專家意見，確定了驗證試驗的試驗項目和方法，依照確定的試驗項目和方法進行試驗驗證工作。（4）標準征求意見稿的形成2019年3月工作組綜合了前期驗證試驗結(jié)果，并就驗證試驗數(shù)據(jù)及標準指標進行了積極討論，在認真結(jié)合各方意見和綜合研究試驗驗證結(jié)果的情況下，確定了本標準的測試方法并形成了標準的征求意見稿。2標準制定原則和主要內(nèi)容的依據(jù)說明2.1標準編制原則《水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強度法》團體標準的制定以GB/T1.1-2009為原則，以規(guī)范統(tǒng)一水泥基材料粘結(jié)性能測試方法為目的，旨在為水泥基材料粘結(jié)性能測試方法提供統(tǒng)一的測試方法依據(jù)及標準。標準的編制過程中，遵從積極采用國內(nèi)外先進標準原則、技術(shù)創(chuàng)新原則、與其他標準協(xié)調(diào)性原則、標準文本規(guī)范性適用性原則、突出產(chǎn)品技術(shù)性原則。編制小組查閱了大量的國內(nèi)外相關(guān)標準，在現(xiàn)有標準的基礎(chǔ)上，針對水泥基材料粘結(jié)性能的特點，制定出體現(xiàn)該類性能指標的測試方法。在符合國內(nèi)水泥基材料粘結(jié)修補產(chǎn)品技術(shù)水平和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，部分參考了美國標準中的試驗方法和測試手段，具有合適的覆蓋面。2.2標準題目根據(jù)2018年中國材料與試驗團體標準委員會（CSTM）[2018]112號文下達的要求，由重慶大學負責《水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強度法》團體標準（計劃號CSTMLX030100154-2018）的編制工作，標準題目為“水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強度法”。2.3標準制定的目的及使用范圍修補/維護水泥基材料廣泛應(yīng)用在民用建筑、橋梁、道路的超快速修補和軍事工程道路搶修等領(lǐng)域，但有關(guān)修補材料的標準十分缺乏，相關(guān)的粘結(jié)性能檢測標準更是缺乏，雖然國內(nèi)外關(guān)于修補/維護水泥基材料的研究已達數(shù)十年，修補/維護水泥基材料的制造技術(shù)日趨成熟，且產(chǎn)品性能的調(diào)控技術(shù)也在不斷地進步，相關(guān)產(chǎn)品也產(chǎn)生了有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。然而，如何快速有效地表征修補/維護水泥基材料各齡期的粘結(jié)性能（尤其是早期小時粘結(jié)強度性能）及長期耐久粘結(jié)性能仍是影響修補/維護水泥基材料進一步推廣應(yīng)用的關(guān)鍵性問題。目前國內(nèi)與之相關(guān)的標準有《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》JGJ/T70-2009中的拉伸粘結(jié)強度試驗方法，但該方法測試試件成型周期長，無法進行早期小時強度測試。另有《修補砂漿》JC/T2381—2016中有類似測試方法，但該標準屬于產(chǎn)品標準而不是測試標準，其中的粘結(jié)強度測試原理雖然與本標準相似，但在具體的測試試件成型、養(yǎng)護、粘結(jié)基材準備等內(nèi)容表述不夠詳細，實際操作中難以很好實施。本標準規(guī)定了水泥基材料粘結(jié)性能測試方法——抗折強度法的測試原理、儀器和設(shè)備、試驗條件及材料、試驗方法、結(jié)果與計算。本標準適用于水泥基材料抗折粘結(jié)性能的測定，特別是早期小時抗折粘結(jié)強度的測定。2.4引用文件試驗中需要用到的原材料包括基準水泥、標準砂和水，要求執(zhí)行現(xiàn)有有效的國家標準或行業(yè)標準。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。本標準共計引用了5個標準，包括GB/T17671水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法)、JC/T2381修補砂漿、JC/T681行星式水泥膠砂攪拌機、JGJ63混凝土用水標準、JGJ/T70建筑砂漿基本性能試驗方法標準2.5測試原理本標準的抗折強度法是將水泥基材料與基準水泥砂漿塊澆筑成一體后，按GB/T17671中規(guī)定的抗折強度試驗方法測試其抗折強度，用抗折強度來表示水泥基材料與基準水泥砂漿塊的粘結(jié)性能。由于大部分的修補都是在舊基材上進行處理，這項性能指標能很好地體現(xiàn)水泥基材料對基材的適應(yīng)性。粘結(jié)性能是考核粘結(jié)修補材料一個重要性能指標，在許多現(xiàn)有的相關(guān)標準大多采用拉伸粘結(jié)強度來評價修補材料的粘結(jié)性能。而本標準采用了抗折強度表征水泥基材料與基準水泥砂漿塊的粘結(jié)性能。一方面，因為采用抗折強度的試驗方法更易獲得水泥基材料與基準水泥砂漿塊間的早期粘結(jié)強度指標，克服了早期拉伸粘結(jié)強度難以測定的困難；另一方面，試驗驗證結(jié)果表明，抗折強度與拉伸粘結(jié)強度具有一定的線性相關(guān)性。2.6儀器和設(shè)備本標準測試所用水泥砂漿攪拌機，應(yīng)符合JC/T681的要求。試模由三個水平的模槽組成，可同時成型三條截面為40mm×40mm、長為160mm的棱形試體，其材質(zhì)和制造尺寸應(yīng)符合JC/T726要求。振動臺應(yīng)符合2.7試驗條件及材料要求本標準采用了JC/T2381修補砂漿中規(guī)定的標準試驗環(huán)境：溫度（23±2）℃，相對濕度（50±5）%，試驗區(qū)的循環(huán)風速低于0.2m/s。試驗前所有試驗材料（包括試驗用水等）及器具應(yīng)在標準試驗環(huán)境下放置至少24h。本標準試驗用材料中：修補/防護用水泥基材料應(yīng)符合產(chǎn)品設(shè)計要求；粘結(jié)基材用基準水泥應(yīng)符合GB8076附錄A的要求；標準砂應(yīng)符合GB/T17671的要求；拌合用水應(yīng)符合JGJ63的要求。2.7試驗方法（1）試驗配合比修補/防護用水泥基材料的試驗配合比按設(shè)計配合比進行配制，并在各項試驗中保持一致。為準確測試水泥基材料的粘結(jié)性能，防止因水泥基材料強度過高導致抗折斷裂面發(fā)生在基準水泥砂漿塊上而不是發(fā)生在粘結(jié)界面上（由于這種情況下所測得的抗折強度所表達的將是基準水泥砂漿塊的抗折強度而不是粘結(jié)界面的抗折強度），因此本標準有意提高了基準水泥砂漿塊的強度。基準水泥砂漿塊配比為：基準水泥：標準砂：水=1:1:0.35，此配比可保證7天抗壓強度達到50MPa，抗折強度達到6MPa，可縮短試驗的準備周期。（2）試驗?zāi)＞叱尚涂拐壅辰Y(jié)強度前，應(yīng)在40mm×40mm×160mm的三聯(lián)模內(nèi)壁及模底刷涂一薄層脫模劑，防止試件與試模（3）攪拌采用符合JC/T681的攪拌機，各項試驗中拌合物的拌制均參照GB/T17671進行（生產(chǎn)廠商有具體說明的除外）：（4）試件成型基準水泥砂漿塊成型：為使基底材料粘結(jié)界面符合實際工程，本標準采用試體抗折后的壓斷界面作為粘結(jié)界面，即先成型40mm×40mm×160mm的砂漿試塊，在標準試驗環(huán)境下養(yǎng)護1d后脫模，然后用抗折試驗機將試塊從中間壓斷成兩塊，斷面垂直偏差應(yīng)控制在10mm以內(nèi)，再將試件放在標準試驗環(huán)境下養(yǎng)護至7d備用?；鶞仕嗌皾{塊測試試件成型：將養(yǎng)護7d以上的基準水泥砂漿塊放入40mm×40mm×160mm的三聯(lián)模中，然后倒入按設(shè)計配比拌合的待測水泥基材料，制成新舊材料粘結(jié)試件。待測水泥基材料與基準水泥砂漿塊的粘結(jié)接觸界面不應(yīng)有脫模劑，且基準水泥砂漿塊放入試模前應(yīng)采用砂紙（80目-120目）打磨去除粘結(jié)接觸界面上松動的區(qū)域并用干抹布擦除粘結(jié)接觸面上的粉末。（5）結(jié)果與計算將成型后的新舊材料粘結(jié)試件在標準試驗環(huán)境下養(yǎng)護至規(guī)定齡期。按GB/T17671中規(guī)定的抗折強度試驗方法測試并計算其抗折強度。3標準中涉及專利情況說明經(jīng)檢索，本標準所列技術(shù)內(nèi)容沒有涉及專利和知識產(chǎn)權(quán)等情況。4如何在市場中發(fā)揮作用作為一個用于評價修補/維護用水泥基材料不同齡期粘結(jié)性能的檢測標準，該標準的制定首先將對我國目前復雜多樣的修補/維護用水泥基材料的粘結(jié)性能檢測方法進行規(guī)范和統(tǒng)一，有利于不同修補/維護用水泥基材料產(chǎn)品之間粘結(jié)性能的比較評價，尤其是該測試方法能滿足修補/維護用水泥基材料早期小時粘結(jié)強度測試需求的特點，更能體現(xiàn)某些修補/維護用水泥基材料的優(yōu)勢，這對修補/維護行業(yè)的健康發(fā)展和新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用具有重大意義。5與國際、國外同類標準水平的對比情況未有與本標準同類的國際或國外標準。6與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標準的關(guān)系本標準與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章不矛盾。目前國內(nèi)與之相關(guān)的標準有《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》JGJ/T70-2009中的拉伸粘結(jié)強度試驗方法，但該方法測試試件成型周期長，無法進行早期小時強度測試。另有《修補砂》JC/T2381—2016中有類似測試方法，但該標準屬于產(chǎn)品標準而不是測試標準，其中的粘結(jié)強度測試原理雖然與本標準相似，但在具體的測試試件成型、養(yǎng)護、粘結(jié)基材準備等內(nèi)容表述不夠詳細，實際操作中難以很好實施。本標準改進了試驗和評價方法，以便更準確地評估水泥基材料粘結(jié)性能，與以上標準不矛盾而是互為補充。本標準與現(xiàn)有的JGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》的主要差異可見表1。表1本標準與JGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》的差異對比對比內(nèi)容JGJ/T70-2009本標準適用范圍適用于測定砂漿拉伸粘結(jié)強度。適于水泥基材料抗折粘結(jié)強度的測定，特別是早期小時抗折粘接強度的測定?；鶞仕嗌皾{塊配合比：水泥：砂：水=1:3:0.5（質(zhì)量比），養(yǎng)護28d以上才能使用，所需齡期較長。采用70mm×70mm×20mm的硬聚氯Z烯或金屬模具成型基材試件，此方法效率較低。試驗前用200#砂紙或磨石將水泥砂漿試件的成型面磨平，備用，此粘結(jié)面不能較好反應(yīng)實際粘結(jié)情況。配合比：基準水泥：標準砂：水=1:1:0.35（質(zhì)量比），在標準試驗環(huán)境下養(yǎng)護至7d備用，基材使用齡期提前。采用40mm×40mm×160mm的三聯(lián)模成型基材試件，然后從中間折斷，折斷面為粘結(jié)面，更符合實際粘結(jié)情況，并且一次成型基材數(shù)量大。測試項目由于拉伸粘結(jié)強度早期強度較低，難以測定，同時需要用環(huán)氧樹脂等高強度粘合劑將試件與上夾具粘結(jié)在一起，因此往往只能測試后期拉伸粘結(jié)強度。本標準所使用的抗折粘結(jié)強度法不僅能測試后期強度，也能較準確的測試早期強度，特別是早期小時強度，這將更好的反應(yīng)水泥基材料各齡期的粘結(jié)性能。相關(guān)性從前期試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗折粘結(jié)強度與拉拔粘結(jié)強度之間具有較好的相關(guān)性。如下圖分別為減水劑摻量對硫鋁酸鹽水泥基修補材料抗折粘結(jié)強度和拉拔粘結(jié)強度的影響，從圖可看出其影響規(guī)律相同，僅在數(shù)量值上有所不同，表明抗折粘結(jié)強度