CSTM-水泥基材料粘結(jié)性能測試方法 抗折強(qiáng)度法編制說明

水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強(qiáng)度法Testmethodforbondingpropertiesofcement-basedmaterials--flexuralstrengthmethod編制說明1工作簡況1.1標(biāo)準(zhǔn)編制的意義和必要性水泥混凝土是當(dāng)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(yù)示著對修補(bǔ)/維護(hù)工程及修補(bǔ)材料的巨大的潛在需求，而目前修補(bǔ)砂漿在結(jié)構(gòu)修補(bǔ)/維護(hù)類材料中處于主導(dǎo)地位，如水泥基修補(bǔ)砂漿和樹脂修補(bǔ)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(bǔ)/維護(hù)的操作時(shí)間使之快速服役，這就要求修補(bǔ)材料需要較好的早期性能。如何表征修補(bǔ)/維護(hù)材料與混凝土基體間的粘結(jié)修補(bǔ)性能、尤其是早期小時(shí)的粘結(jié)強(qiáng)度，在我國目前尚缺乏統(tǒng)一的檢測方法和檢測標(biāo)準(zhǔn)，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(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T70-2009中的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)方法，或是按照自身設(shè)計(jì)的方法在推廣研究，造成測試方法復(fù)雜多樣，且大多忽略了早期小時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度的測試，測試原理各不相同、或測試試件成型復(fù)雜、或測試試件受力復(fù)雜、或測試方法無法滿足早期小時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度測試需求，這就使得修補(bǔ)維護(hù)材料產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊的現(xiàn)狀，有時(shí)甚至未能體現(xiàn)材料的優(yōu)勢，非常不利于粘結(jié)修補(bǔ)維護(hù)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(jìn)行各齡期（尤其是早期小時(shí)強(qiáng)度）測試的抗折粘結(jié)強(qiáng)度作為修補(bǔ)/維護(hù)材料粘結(jié)性能的評價(jià)指標(biāo)，并制定相應(yīng)的測試標(biāo)準(zhǔn)，對修補(bǔ)/維護(hù)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(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會（CSTM）[2018]112號文下達(dá)的要求，由重慶大學(xué)負(fù)責(zé)《水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強(qiáng)度法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（計(jì)劃號CSTMLX030100154-2018）的編制工作，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)起草單位：重慶大學(xué)；本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：范英儒、錢覺時(shí)、王磊1.4主要工作過程（1）開展調(diào)研工作重慶大學(xué)接到任務(wù)后，首先著手對現(xiàn)有相關(guān)產(chǎn)品、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的國內(nèi)外情況進(jìn)行調(diào)研，大量查閱和收集國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法的使用情況，并分析、匯總形成調(diào)研報(bào)告。（2）成立工作組重慶大學(xué)于2018年3月成立了初期工作小組，提出了標(biāo)準(zhǔn)制定工作計(jì)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(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)初稿的編寫工作，并完成了一系列早期試驗(yàn)。2018年8月經(jīng)中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會（CSTM）審查立項(xiàng)后，根據(jù)審查專家對標(biāo)準(zhǔn)的初稿和主要內(nèi)容的討論意見，形成了標(biāo)準(zhǔn)討論稿。（3）驗(yàn)證試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)討論稿形成之后，工作組起草了驗(yàn)證試驗(yàn)方案，廣泛征求各成員及專家意見，確定了驗(yàn)證試驗(yàn)的試驗(yàn)項(xiàng)目和方法，依照確定的試驗(yàn)項(xiàng)目和方法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證工作。（4）標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿的形成2019年3月工作組綜合了前期驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，并就驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)進(jìn)行了積極討論，在認(rèn)真結(jié)合各方意見和綜合研究試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果的情況下，確定了本標(biāo)準(zhǔn)的測試方法并形成了標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿。2標(biāo)準(zhǔn)制定原則和主要內(nèi)容的依據(jù)說明2.1標(biāo)準(zhǔn)編制原則《水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強(qiáng)度法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的編制過程中，遵從積極采用國內(nèi)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)原則、技術(shù)創(chuàng)新原則、與其他標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)性原則、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，針對水泥基材料粘結(jié)性能的特點(diǎn)，制定出體現(xiàn)該類性能指標(biāo)的測試方法。在符合國內(nèi)水泥基材料粘結(jié)修補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)方法和測試手段，具有合適的覆蓋面。2.2標(biāo)準(zhǔn)題目根據(jù)2018年中國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會（CSTM）[2018]112號文下達(dá)的要求，由重慶大學(xué)負(fù)責(zé)《水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強(qiáng)度法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（計(jì)劃號CSTMLX030100154-2018）的編制工作，標(biāo)準(zhǔn)題目為“水泥基材料粘結(jié)性能測試方法抗折強(qiáng)度法”。2.3標(biāo)準(zhǔn)制定的目的及使用范圍修補(bǔ)/維護(hù)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(bǔ)和軍事工程道路搶修等領(lǐng)域，但有關(guān)修補(bǔ)材料的標(biāo)準(zhǔn)十分缺乏，相關(guān)的粘結(jié)性能檢測標(biāo)準(zhǔn)更是缺乏，雖然國內(nèi)外關(guān)于修補(bǔ)/維護(hù)水泥基材料的研究已達(dá)數(shù)十年，修補(bǔ)/維護(hù)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(jìn)步，相關(guān)產(chǎn)品也產(chǎn)生了有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。然而，如何快速有效地表征修補(bǔ)/維護(hù)水泥基材料各齡期的粘結(jié)性能（尤其是早期小時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度性能）及長期耐久粘結(jié)性能仍是影響修補(bǔ)/維護(hù)水泥基材料進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)有《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T70-2009中的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)方法，但該方法測試試件成型周期長，無法進(jìn)行早期小時(shí)強(qiáng)度測試。另有《修補(bǔ)砂漿》JC/T2381—2016中有類似測試方法，但該標(biāo)準(zhǔn)屬于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)而不是測試標(biāo)準(zhǔn)，其中的粘結(jié)強(qiáng)度測試原理雖然與本標(biāo)準(zhǔn)相似，但在具體的測試試件成型、養(yǎng)護(hù)、粘結(jié)基材準(zhǔn)備等內(nèi)容表述不夠詳細(xì)，實(shí)際操作中難以很好實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了水泥基材料粘結(jié)性能測試方法——抗折強(qiáng)度法的測試原理、儀器和設(shè)備、試驗(yàn)條件及材料、試驗(yàn)方法、結(jié)果與計(jì)算。本標(biāo)準(zhǔn)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(shí)抗折粘結(jié)強(qiáng)度的測定。2.4引用文件試驗(yàn)中需要用到的原材料包括基準(zhǔn)水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂和水，要求執(zhí)行現(xiàn)有有效的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)共計(jì)引用了5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，包括GB/T17671水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法)、JC/T2381修補(bǔ)砂漿、JC/T681行星式水泥膠砂攪拌機(jī)、JGJ63混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)、JGJ/T70建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)2.5測試原理本標(biāo)準(zhǔn)的抗折強(qiáng)度法是將水泥基材料與基準(zhǔn)水泥砂漿塊澆筑成一體后，按GB/T17671中規(guī)定的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)方法測試其抗折強(qiáng)度，用抗折強(qiáng)度來表示水泥基材料與基準(zhǔn)水泥砂漿塊的粘結(jié)性能。由于大部分的修補(bǔ)都是在舊基材上進(jìn)行處理，這項(xiàng)性能指標(biāo)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(bǔ)材料一個(gè)重要性能指標(biāo)，在許多現(xiàn)有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)大多采用拉伸粘結(jié)強(qiáng)度來評價(jià)修補(bǔ)材料的粘結(jié)性能。而本標(biāo)準(zhǔn)采用了抗折強(qiáng)度表征水泥基材料與基準(zhǔn)水泥砂漿塊的粘結(jié)性能。一方面，因?yàn)椴捎每拐蹚?qiáng)度的試驗(yàn)方法更易獲得水泥基材料與基準(zhǔn)水泥砂漿塊間的早期粘結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)，克服了早期拉伸粘結(jié)強(qiáng)度難以測定的困難；另一方面，試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，抗折強(qiáng)度與拉伸粘結(jié)強(qiáng)度具有一定的線性相關(guān)性。2.6儀器和設(shè)備本標(biāo)準(zhǔn)測試所用水泥砂漿攪拌機(jī)，應(yīng)符合JC/T681的要求。試模由三個(gè)水平的模槽組成，可同時(shí)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(dòng)臺應(yīng)符合2.7試驗(yàn)條件及材料要求本標(biāo)準(zhǔn)采用了JC/T2381修補(bǔ)砂漿中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境：溫度（23±2）℃，相對濕度（50±5）%，試驗(yàn)區(qū)的循環(huán)風(fēng)速低于0.2m/s。試驗(yàn)前所有試驗(yàn)材料（包括試驗(yàn)用水等）及器具應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境下放置至少24h。本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)用材料中：修補(bǔ)/防護(hù)用水泥基材料應(yīng)符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求；粘結(jié)基材用基準(zhǔn)水泥應(yīng)符合GB8076附錄A的要求；標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)方法（1）試驗(yàn)配合比修補(bǔ)/防護(hù)用水泥基材料的試驗(yàn)配合比按設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行配制，并在各項(xiàng)試驗(yàn)中保持一致。為準(zhǔn)確測試水泥基材料的粘結(jié)性能，防止因水泥基材料強(qiáng)度過高導(dǎo)致抗折斷裂面發(fā)生在基準(zhǔn)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(qiáng)度所表達(dá)的將是基準(zhǔn)水泥砂漿塊的抗折強(qiáng)度而不是粘結(jié)界面的抗折強(qiáng)度），因此本標(biāo)準(zhǔn)有意提高了基準(zhǔn)水泥砂漿塊的強(qiáng)度?；鶞?zhǔn)水泥砂漿塊配比為：基準(zhǔn)水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂：水=1:1:0.35，此配比可保證7天抗壓強(qiáng)度達(dá)到50MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)到6MPa，可縮短試驗(yàn)的準(zhǔn)備周期。（2）試驗(yàn)?zāi)＞叱尚涂拐壅辰Y(jié)強(qiáng)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(jī)，各項(xiàng)試驗(yàn)中拌合物的拌制均參照GB/T17671進(jìn)行（生產(chǎn)廠商有具體說明的除外）：（4）試件成型基準(zhǔn)水泥砂漿塊成型：為使基底材料粘結(jié)界面符合實(shí)際工程，本標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)1d后脫模，然后用抗折試驗(yàn)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)至7d備用。基準(zhǔn)水泥砂漿塊測試試件成型：將養(yǎng)護(hù)7d以上的基準(zhǔn)水泥砂漿塊放入40mm×40mm×160mm的三聯(lián)模中，然后倒入按設(shè)計(jì)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(zhǔn)水泥砂漿塊的粘結(jié)接觸界面不應(yīng)有脫模劑，且基準(zhǔn)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(dòng)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(jì)算將成型后的新舊材料粘結(jié)試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期。按GB/T17671中規(guī)定的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)方法測試并計(jì)算其抗折強(qiáng)度。3標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利情況說明經(jīng)檢索，本標(biāo)準(zhǔn)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(gè)用于評價(jià)修補(bǔ)/維護(hù)用水泥基材料不同齡期粘結(jié)性能的檢測標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的制定首先將對我國目前復(fù)雜多樣的修補(bǔ)/維護(hù)用水泥基材料的粘結(jié)性能檢測方法進(jìn)行規(guī)范和統(tǒng)一，有利于不同修補(bǔ)/維護(hù)用水泥基材料產(chǎn)品之間粘結(jié)性能的比較評價(jià)，尤其是該測試方法能滿足修補(bǔ)/維護(hù)用水泥基材料早期小時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度測試需求的特點(diǎn)，更能體現(xiàn)某些修補(bǔ)/維護(hù)用水泥基材料的優(yōu)勢，這對修補(bǔ)/維護(hù)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(biāo)準(zhǔn)水平的對比情況未有與本標(biāo)準(zhǔn)同類的國際或國外標(biāo)準(zhǔn)。6與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)有《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T70-2009中的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)方法，但該方法測試試件成型周期長，無法進(jìn)行早期小時(shí)強(qiáng)度測試。另有《修補(bǔ)砂》JC/T2381—2016中有類似測試方法，但該標(biāo)準(zhǔn)屬于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)而不是測試標(biāo)準(zhǔn)，其中的粘結(jié)強(qiáng)度測試原理雖然與本標(biāo)準(zhǔn)相似，但在具體的測試試件成型、養(yǎng)護(hù)、粘結(jié)基材準(zhǔn)備等內(nèi)容表述不夠詳細(xì)，實(shí)際操作中難以很好實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)了試驗(yàn)和評價(jià)方法，以便更準(zhǔn)確地評估水泥基材料粘結(jié)性能，與以上標(biāo)準(zhǔn)不矛盾而是互為補(bǔ)充。本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)有的JGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的主要差異可見表1。表1本標(biāo)準(zhǔn)與JGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的差異對比對比內(nèi)容JGJ/T70-2009本標(biāo)準(zhǔn)適用范圍適用于測定砂漿拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。適于水泥基材料抗折粘結(jié)強(qiáng)度的測定，特別是早期小時(shí)抗折粘接強(qiáng)度的測定。基準(zhǔn)水泥砂漿塊配合比：水泥：砂：水=1:3:0.5（質(zhì)量比），養(yǎng)護(hù)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(yàn)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(shí)際粘結(jié)情況。配合比：基準(zhǔn)水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂：水=1:1:0.35（質(zhì)量比），在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境下養(yǎng)護(hù)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(shí)際粘結(jié)情況，并且一次成型基材數(shù)量大。測試項(xiàng)目由于拉伸粘結(jié)強(qiáng)度早期強(qiáng)度較低，難以測定，同時(shí)需要用環(huán)氧樹脂等高強(qiáng)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(qiáng)度。本標(biāo)準(zhǔn)所使用的抗折粘結(jié)強(qiáng)度法不僅能測試后期強(qiáng)度，也能較準(zhǔn)確的測試早期強(qiáng)度，特別是早期小時(shí)強(qiáng)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(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗折粘結(jié)強(qiáng)度與拉拔粘結(jié)強(qiáng)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(bǔ)材料抗折粘結(jié)強(qiáng)度和拉拔粘結(jié)強(qiáng)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(qiáng)度