不同養護濕度和時間對水泥砂漿強度影響的試驗研究

摘要：試驗研究在保持養護溫度（20 oC）不變，相對濕度（55%，75%，95%），養護（3d，7d，14d）對水泥砂漿強度的影響。結果表明：延長養護時間，水泥砂漿抗壓強度增大；隨著相對濕度增加，水泥砂漿抗壓強度也逐漸增大。為提高水泥砂漿強度，優化養護條件方案為：養護溫度20 oC，相對濕度95%，養護時間14d。因此，夏季高溫要注意砂漿強度的養護。

關鍵詞：抗壓強度；養護溫度；相對濕度；養護時間

1 引言

隨著城市化建設進程和房地產事業的不斷發展和深入，消費者對住宅工程質量要求越來越高。砌筑砂漿強度是反映磚砌體施工質量的一項重要指標，而實際工程砂漿配制施工往往因計量不準、攪拌不均勻、或未能隨拌隨用、間歇時間長等原因，造成砂漿強度低等質量問題。影響水泥砂漿強度的因素有水泥基體參數（水灰比、灰砂比、水泥細度、水泥品種、礦物摻合料和外加劑）和環境條件（養護時間、養護溫度和環境的相對濕度[1，2] ）?？紤]到各種條件約束，本文僅對試件的養護條件對砂漿強度的影響進行試驗研究。

2 試驗研究

2.1 試驗研究方案的確定

福建年平均氣溫自北而南大部為17～21oC之間，規范要求砂漿試件在標準養護條件下（水泥砂漿為20+3oC，相對濕度90%以上）養護至28d，然后進行試壓。本文研究在溫度不變的條件下不同養護濕度和時間對水泥砂漿強度的影響，所以溫度取20oC。試驗是多因素分析，采用"正交試驗法[3] "?？紤]到條件約束，每個因素只取三個水平來分析，因素：濕度A（%）取55%、75%、95%；時間B（d）取3、7、14。所以二因素三水平32參照正交試驗中正交表，取L9（34），試驗共分為九組。

2.2 試驗方法

2.2.1 測定砂的堆積密度

將砂徐徐裝入1L容量筒內（容量筒m1=0.445kg），按步驟要求重復六次稱得質量m2，測定第1次m2=1.940kg、第2次m2=1.980kg、第3次m2=1.920kg、第4次m2=1.930kg、第5次m2=1.950kg、第6次m2=1.945kg。計算砂的堆積密度 （精確至10kg/m3）：以六次試驗結果的算術平均值作為測定值

2.2.2 配合比的計算

1）計算每立方米M7.5砂漿中的水泥用量Qc（kg/m3）

強度等級M7.5～M10，水泥用量（kg）取 230～280[4]。取水泥用量Qc=250kg/m3。

2）確定砂用量Qs（kg/m3）

1m3的砂漿含有1m3堆積體積的砂子，所以立方米砂漿中砂的用量應以干燥狀態（含

水率小于0.5%）的堆積密度值作為計算值[4]。計算用砂量Qs=1500kg/m3。

3）確定用水量Qw（kg/m3）

砂漿中用水量的多少對其強度等性能的影響不大，水泥砂漿的用水量在270～330 kg[4]，選擇用水量為Qw=320 kg/m3。

則砂漿試配時各材料的用量比例為：水泥：砂；水=250：1500：320=1：6：1.28

2.2.3 砂漿試件制作

按上述配合比配制砂漿制作試件。首先將試模內壁事先涂刷薄層機油或脫模劑；然后將拌好的砂漿一次裝滿試模，并用搗棒均勻由外向里按螺旋方向插搗25次，接著用刮刀在四側沿試模內壁插搗數次，砂漿應高出試模頂面6～8mm；待砂漿表面開始出現麻斑時約（15～30min），將高出部分的多余砂漿沿試模頂面刮去并抹平；試件制作后應在（20+5）oC溫度環境下靜置一晝夜（24+2）h，當氣溫較低時，可適當延長時間，但不應超過兩晝夜，然后對試件編號并拆模[4]。

3 試驗結果分析

試件拆模后，對試驗試塊進行養護。本試驗按上述確定的養護方案進行養護。養護后

要先測量試件尺寸（精確至1mm），并據此計算試件的受壓面積A（mm2）。然后用壓力機對試件進行試壓[4]。根據試驗數據，算出水泥砂漿抗壓強度，見表1。

1）計算每個因素在各水平上的考核指標和K

對于因素A、B在三水平上的3次試驗中的 之和由表1得知。本文研究要求 的值愈大愈好，于是比較因素A所在列的三個K值看出，K3值最大，故因素A的水平A3（相對濕度95%）比其余兩個水平要好。同理，因素B的水平B3（養護天數14d）比其余兩個水平要好。

2）計算各因素的極差R

R由因素所在列中的K1、K2、K3或 、 、 三個數中的最大值減去最小值得到。各列極差R值的大小用來衡量試驗中相應因素的作用大小。由極差R的大小可以看出因素的主、次順序為A

3）方差分析

本研究是雙因素試驗，因素A（濕度）有三個水平即p=3，因素B（時間）有三個水平即q=3，在每個試驗條件上只進行一次試驗。

可求得因素A平方和為0.17、自由度為2、均方為0.085、F值為 。因素B平方和為0.97、自由度為2、均方為0.485、F值為 。誤差：平方和0.04、自由度4、均方0.01?？偤停浩椒胶?.24、自由度8。算出臨界值 ， 。

對于因素A，因 > > ，故因素A（濕度）對試驗的

影響顯著；對于因素B，因 > ，因此，因素B（養護時間）對試驗的影響特別顯著[10]。由正交設計分析表中極差R和K值分析、方差分析表，最后得最佳的試驗條件是A3B3。

3.2.1 養護時間對水泥砂漿強度的影響

從試驗數據可以看出在相同的濕度下，水泥砂漿抗壓強度隨著養護時間的延長而增大，在濕度55%養護3d、7d、14d后的28天抗壓強度值為：6.2MPa、6.5MPa、6.8 MPa；在濕度95%養護3d、7d、14d后的28天抗壓強度值 分別為：6.3MPa、6.9MPa、7.3MPa。隨著濕度55%增到95%，在潮濕養護3d后的28天抗壓強度增長1.61%；在潮濕養護7d后的28天抗壓強度增長6.15%；在養護14d后的28天抗壓強度增長7.35%，從增長關系可以表明，在潮濕養護3d后的28天抗壓強度增長的很緩慢，所以要注重早期的養護。一般情況下，水泥砂漿澆水養護時間應不少于7d。

3.2.2 相對濕度對水泥砂漿強度的影響

從試驗數據可以看出，在濕度55%，養護時間3d到7d的28天的抗壓強度 從6.2MPa增到6.5MPa，增長了4.84%；7d到14d的28天的抗壓強度 從6.5MPa增到6.8MPa，增長了4.61%。所以當養護濕度較低時，后期強度還是在增長，但增長的很緩慢，所需的齡期較長。所以在夏季，由于蒸發比快應特別注意澆水養護。

4 結論

通過上面的研究分析可以得出以下結論：

1）不同的養護條件影響砂漿的性能。正交試驗表明，養護時間對砂漿抗壓強度的影響較顯著。優化養護條件方案為： 恒定養護溫度20 oC，相對濕度為95%，養護時間為14d。

2）延長養護時間，水泥砂漿強度逐漸增加。隨著濕度55%增到95%，在3d水泥砂漿強度增長1.61%，7d增長6.15%，14d增長7.35%，所以要注重早期的養護；

3）養護濕度對砂漿強度也有很大影響，特別是對其前期的強度影響較大。

參考文獻

[1] 蔡安蘭，嚴生.水泥基體參數對砂漿干縮性能的影響[J].水泥工程，2004（6）：16-19.

[2] Neubauer CM， Bergstrom T B， Sujata K， et al. Drying shrink2age of cement paste as measured in an environmental scanning e2lectron microscope and comparison with microstructural models[J].Journal of Materials Science， 1997（32）： 6415 - 6427.

[3] 劉數華，冷發光，羅季英，等.建筑材料試驗研究的數學方法[M].北京：中國建材工業出版社，2006.147-149.

[4] 中華人民共和國行業標準.砌筑砂漿配合比設計規程（JGJ98 - 2000） [S]. 北京：中國建筑工業出版社，2000.

[5] 中華人民共和國行業標準.砌體工程施工質量驗收規范（GB50203 - 2002） [S]. 北京：中國建筑工業出版社，2002.

作者簡介：

鄭秋鳳（1984.5），女，漢族，福建泉州人，講師，碩士，主要從事建筑和交通方向研究