聚合物改性砂浆粘结强度及测试方法的研究吴敬龙，李家和，王政（哈尔滨工业大学材料学院，哈尔滨15006）【摘要】粘结强度是建筑砂浆一项主要的性能指标，但我国目前还没有测试砂浆粘结强度试验方法及试件类型的通用标准方法。
本文对几种测试砂浆粘结强度的方法进行了比较，并对“8”字模方法进行了改进，利用改进后的“8”字模法对水泥砂浆和聚合物改性砂浆与几种墙体和保温材料的粘结强度进行了测定及分析。
【关键词】聚合物改性砂浆;粘结强度;测试方法【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】RESEARCH ON BONDING STRENGTH AND THE TESTING METHOD OFPOLYMER MODIFIED MORTAR(WU Jinglong,LI Jiahe,W ANG Zheng)(School of Material Science Engineering,Harbin Institue of Technology,Harbin150006,China) Abstract:The bonding strength is the very important performance of building mortar,but our country still haven`t current testing method and sample style of the bonding strength.In this paper,we compare several testing method of mortar,and improve the method of“8”.Then use the improved method of“8”,we test and analyse the bonding strength of between the polymer modified mortar and several the walling and heat preservation material.Key words:polymer modified mortar;bonding strength;testing method0引言对于砂浆粘结强度的测试方法，我国目前还没有测试砂浆粘结强度试验方法及试件类型的国家标准，国际上也无通用的试验方法和试件形式[1]同时，随着国家对绿色建材的的重视，墙体改造的大力推广，目前市场上已经出现了很多种新型墙体材料来取代以前应用最为广泛的粘土红砖，应用较多的有各种砌块和板材。
然而在推广使用新型墙体材料的过程中，普遍存在严重的墙体开裂和渗漏问题，严重影响了工程质量和正常使用，也严重制约了新型墙体材料的推广应用。
这主要是由于墙体材料与传统水泥砂浆粘结强度不高造成的。
聚合物改性砂浆具有与墙体材料粘结强度大、韧性高等特点。
使其在新型材料应用中，受到研究者和施工单位的广泛关注。
本文针对以上现状，查阅大量国内外文献资料，并根据自己的试验，研究了一种聚合物改性砂浆与普通砂浆粘结强度，同时比较了几种不同粘结强度测试方法，提出一种较为合理的粘结强度测试方法。
在此基础上，讨论该聚合物砂浆对苯板、砌块、轻质保温墙板、粉煤灰砖等几种墙体材料的粘结强度。
1原材料及测试方法1.1原材料及聚合物砂浆配比水泥：本文中水泥采用哈尔滨水泥厂生产的P•O42.5水泥。
砂：本文中所采用的砂为松花江的中砂，模数为2.6。
聚合物：本文中采用的聚合物是可再分散胶粉。
消泡剂：本文采用磷酸三丁酯。
聚合物砂浆配比：试验中固定灰砂比为1:3，调节用水量使水泥砂浆和聚合物砂浆的稠度在65mm～75mm之间，在聚合物砂浆中掺加了为水泥用量的0.5％可再分散胶粉和水泥用量0.2％的消泡剂。
1.2粘结强度测试方法现存的粘结强度测试方法主要有以下几种：(1)“8”字模法(A)这种方法是文献中应用最多的一种方法[2]。
“8”字模的中间截面的面积为2cm×2cm。
示意图见图1所示。
图1“8”字模法模具测试时首先将普通砂浆用八字模成型，插捣抹平，中间用薄板隔开，保证截面垂直平整，一天后拆模，在标准养护室养护至28天。
28天时用拌制好的聚合物砂浆将两边的半个“8”字模粘结起来，聚合物砂浆的厚度约为0.5cm，将成型好的试件放到到标准养护室养护，到龄期后即可测试粘结强度。
两边采用的夹具为与“8”字形模具一起加工的两个半圆型的钢圈，刚好可以把试件放到里面。
(2)弯曲拉应力法(B)这种方法是日本材料科学协会推荐的粘结强度试验方法是：粘结强度由粘结抗折试验给出见图2所示（PCM试验方法）。
用抗折的方法测粘结强度方法简单，试验所得数据得离散性较小。
测试时普通砂浆预先成型为4cm×4cm×16cm 的试块，养护至28天。
28天时用电锯从中间锯开，并用粗砂纸将截面打毛。
测试的时候将半块普通砂浆试件放在4cm×4cm×16cm试模的一边，另一边用拌制的聚合物砂浆填满。
1天后拆模，在标准养护室养护至相应龄期，在砂浆抗折试验机上测试抗折强度，以此代替两种砂浆的粘结强度。
试验示意图见图2.所示。
普通砂浆聚合物改性砂浆图2弯曲拉应力法测粘结强度(3)剪切法(C)剪切粘结试验包括单面剪切、双面剪切和斜面剪切。
试验方法参考《陶瓷墙地砖胶粘剂》（JC/T547－94）中的压剪试验。
测试时将普通砂浆预先成型为4cm×4cm×16cm试块，养护至28天。
28天时取三块成型好的试件，中间用0.5cm 聚合物砂浆粘结，在养护室养护至相应龄期测试压力P。
具体见图3所示。
根据试验结果，讨论每种试验方法的合理性。
试验压力机采用微机控制电子万能试验机（型号WDW—10），测量时可精确到1N，强度结果精确到0.01MPa，每组试件6个。
2试验结果及分析2.1几种测试方法的比较分析用上文提到的几种测试方法研究了聚合物改性砂浆和普通砂浆与普通旧水泥砂浆的28天的粘结强度。
具体结果见表1所示。
图3剪切法测粘结强度表1粘结强度的结果MPa根据表1的测试结果和试验发现的一些问题，本文认为：(1)“8”字模法由于受拉时容易发生应力集中，使得测试数据不准确，而且由于截面较小，粘结力偏小，测出的粘结强度值离散性较大，系统误差较大。
本文通过大量试验也证明了如上结论。
(2)弯曲拉应力法是日本材料科学协会推荐的粘结强度试验方法。
用抗折的方法测粘结强度方法简单，试验所得数据得离散性较小。
但这种方法在测试砂浆的弯曲拉应力时不能反映砂浆在使用时粘结强度的真实传递情况。
(3)剪切法试验结果不理想，数据的偏差较大。
而且模型也不能很好的反映力的传递模式。
通过分析以上几种方法，对现有的“8”字模测试方法进行了改进。
考虑到普通“8”字模法砂浆的粘结面太小，测试的拉力值偏小，试验中数据波动较大，系统误差较大的缺点。
增大了粘结的截面，改进后的截面为4cm×4cm，使所测得数值是原来的4倍左右，在同样的试验条件下，数值的离散性较小，系统误差也较小。
虽然也同样存在着应力集中得问题，但如果在测试时注意控制，调节好夹具，也大多能避免。
在试验也证明了这一点，用这种方法测得的粘结强度的数值比第一种“8”字模法测得的数值要稳定，能真正的反映砂浆的粘结强度。
除了数值的准确性，这种方法的最大优点是不只是测试聚合物改性砂浆与普通老砂浆的粘结强度，还可以测试聚合物改性砂浆与其他材料的粘结强度，这是其他几种方法所不能实现的。
测试时只需将所测试的材料加工为约为4cm×4cm×1cm的小块，在成型时将所测的试块放在“8”字模中间，固定后，在两边填充所以测试的砂浆，养护1d后拆模，测试方法A B C普通砂浆聚合物改性砂浆1.542.621.772.971.122.03养护至所需龄期测试即可。
测试方法与普通“8”字模法类似。
2.2聚合物砂浆与墙体及保温材料的粘结强度通过改进的“8”字模测试方法，研究了水泥砂浆及聚合物改性砂浆与几种墙体材料28天的粘结强度。
墙体及保温材料中选择了苯板（以B 代替）、砌块（以Q 代替）、轻质保温墙板（以X 代替）、粉煤灰免烧砖（以F 代替）。
试验时将所要测试的材料加工约为截面约为4cm×4cm 的试块，厚度约为1cm ～2cm ，与砂浆粘结的面用粗砂纸打毛，在实际测量中用卡尺量取实际截面大小，精确到0.1mm 。
测试方法与普通“8”字模法类似，区别在于两边的砂浆为所要测试的砂浆，中间为所要测试的砂浆与其粘结材料，试验结果见表2所示。
表2与几种材料的粘结强度MPa从表2中可以看出：(1)与苯板的粘结强度在测试砂浆与苯板的粘结试验中在拉伸时是粘结界面发生脱落破坏，故所测得值为实际的粘结强度。
从表2的试验结果可以看出，聚合物改性砂浆与苯板的粘结强度比普通砂浆的粘结强度要大很多，普通砂浆与苯板的粘结强度很低，只有0.02MPa ，而掺加聚合物之后，与苯板的粘结强度有了很大幅度的提高，提高了约8倍。
(2)与砌块的粘结强度本试验中采用的是煤渣为主要骨料的煤渣砌块，强度较低。
在拉伸试验中，普通砂浆与砌块之间是粘结界面断开，而聚合物砂浆由于其粘结强度大于砌块本身的抗拉强度，因而在拉伸时砌块本身先断开。
所以所测得的数值中，普通砂浆为实际粘结强度，聚合物改性砂浆的实际粘结强度值比所测的值偏大。
由表2中的试验结果可以看出，普通砂浆与砌块的粘结强度较低，而聚合物改性砂浆与砌块的粘结强度比普通砂浆有了较大的提高，提高了约1倍。
(3)与新型轻质墙板粘结强度本试验采用的是硫铝酸盐水泥轻质保温墙板，强度较低。
在拉伸试验中，普通砂浆与墙板之间是粘结界面断开，而聚合物改性砂浆由于其粘结强度编号B Q X F 普通砂浆0.020.860.290.19聚合物改性砂浆0.091.530.570.71大于墙板本身的抗拉强度，因而在拉伸时墙板本身先断开。
所以所测得的数值中，普通砂浆为实际粘结强度，聚合物改性砂浆的实际粘结强度值比所测的值偏大。
由表2中的试验结果可以看出，普通砂浆与硫铝酸盐水泥轻质保温墙板的粘结强度较低而聚合物改性砂浆与砌块的粘结强度比普通砂浆有了较大的提高，提高了约1倍。
(4)与粉煤灰砖的粘结强度本试验所采用的是粉煤灰免烧转，强度较高，表面光滑。
在拉伸试验中，所以试件都是在砂浆与粉煤灰砖之间是粘结界面断开，所以所测得的数值都为实际的粘结强度值。
由表2中的试验结果可以看出，普通砂浆与粉煤灰砖的粘结强度很低，而聚合物改性砂浆与砌块的粘结强度比普通砂浆有了较大的提高，提高了约3倍。
综上所述，在砂浆中加入聚合物后可显著提高与其他材料的粘结强度。
原因在于亲水性聚合物与水泥悬浮体的液相一起向基体的孔隙及毛细管内渗透，聚合物在孔隙及毛细管内成膜并牢牢的吸附在基体表面，从而保证了胶结材与基体之间的良好的粘结强度。