CN109100497A - 一种水泥砂浆干缩性能的测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥砂浆干缩性能的测试方法，包括以下步骤：(1)设置干缩性能测试装置，包括敞口模具以及测试仪，且至少在模具的顶壁、后壁和底壁内表面上设置光滑材料层；(2)试样制作：配制水泥砂浆，然后装入模具的模腔中并在模腔的其中一侧壁与水泥砂浆之间预留空间，在水泥砂浆硬化后形成模拟水泥砂浆上墙后的状态的水泥砂浆试样；(3)在预留空间中安装测试仪并连接水泥砂浆试样，然后将水泥砂浆试样连同干缩性能测试装置一起放置在标准环境中连续测试试样28天的变化，记录试样的干缩性能数据；(4)根据试样的干缩性能数据制作试样的干缩性能曲线。本发明能够模拟水泥砂浆的上墙后的状态，能够获得更加准确的水泥砂浆的干缩形变以及干缩应力数据。
Description
技术领域
本发明涉及水泥砂浆性能的测试方法，尤其涉及一种水泥砂浆干缩性能的测试方法。
背景技术
墙面砂浆空鼓是建筑行业的一大通病，事实上，造成混凝土表面砂浆空鼓的本质原因是混凝土和砂浆固化后都存在一定的收缩应力，各自都会产生一定的收缩率，由于两者产生的收缩应力不同，产生的收缩率不一致，普通混凝土的收缩率约300×10-6，而普通砂浆的收缩率约1000×10-6，二者收缩率相差约700×10-6。当产生的收缩应力超过砂浆所能承受的最大剪应力时，会使砂浆层与基层剥离，从而产生空鼓现象。所以，在实际应用中，水泥砂浆的干缩变形和干缩应力测试的意义非常重要。
目前，国家标准GB/T 25181-2010《预拌砂浆》中收缩率指标的测试方法JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》的条款12，试样尺寸40mm×40mm×160mm 棱柱体，且在试模的两个端面中心，放入规定的收缩头，然后置于立式砂浆收缩仪进行测试。此方法由于试样长度短且试样自由收缩的测试理念与实际偏离，一方面是试样长度短没有足够的形变产生，导致无法测出结果；另一方面测试的数据为试样自由收缩下的收缩率，在实际应用中发现，尽管试样测试结果符合国家标准的要求，但是在应用中墙面砂浆总是出现开裂等情况，可见测试所得的结果数据总不能反应实际情况，不能用于指导实际应用。另外，当前的国家行业标准中没有针对水泥砂浆的上墙后干缩应力的测试装置、方法和要求。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种水泥砂浆干缩性能的测试方法。该测试方法简单，能够模拟水泥砂浆的上墙后的状态，能够获得更加准确的水泥砂浆的干缩形变以及干缩应力数据。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种水泥砂浆干缩性能的测试方法，包括以下步骤：
(1)设置干缩性能测试装置，其包括敞口模具以及测试仪，且至少在模具的顶壁、后壁和底壁内表面上设置光滑材料层；
(2)试样制作：配制水泥砂浆，将水泥砂浆装入模具的模腔中并在模腔的其中一侧壁与水泥砂浆之间预留空间，在水泥砂浆硬化后形成顶面、后面、底面以及其中一端受模具顶壁、后壁和底壁以及一侧壁限制而另一端为自由伸缩端的水泥砂浆试样；
(3)在所述预留空间中安装测试仪并连接水泥砂浆试样，然后将水泥砂浆试样连同干缩性能测试装置一起放置在标准环境中连续测试试样28天的变化，记录试样的干缩性能数据；
(4)根据所获得的试样的干缩性能数据制作试样的干缩性能曲线。
现有的收缩率测试方法所测定的结果仅仅反应了水泥砂浆自由状态下的干缩性能，忽略了外部约束对水泥砂浆性能的影响，无法反应水泥砂浆在实际应用场合中的性能。水泥砂浆上墙后其四周边分别与两侧墙、天花板以及地板相连接，在外部约束的状态下因收缩引起拉应力(干缩应力)，故在实际应用场合中，水泥砂浆不仅存在因内约束产生的干缩应力，也存在外部约束引起的干缩应力。为了能够检测水泥砂浆在应用下的干缩性能，本发明设置的敞口模具，可将配制好的水泥砂浆放入模具模腔中制成的试样。所得试样的顶面、后面、底面以及其中一端部受模具顶壁、后壁和底壁以及其中一侧壁限制，而另一端部为自由伸缩端，不受限制可自由收缩。将试样连同模具一起放置在标准环境中进行测试。由于模腔的顶壁、背壁和底壁以及一侧壁对水泥砂浆试样产生约束，限制了试样的收缩，模拟了应用场合中的天花板、墙面、地板和一面侧墙对水泥砂浆产生的作用，所得的测试结果更接近水泥砂浆应用时的实际干缩性能，对实际的工程应用更具指导意义。
所述步骤(1)中，本发明的干缩性能测试装置还包括检测定位结构，包括固定板以及垂直固定于固定板中心点的定位杆，在制作水泥砂浆试样时将固定板嵌装在水泥砂浆试样自由伸缩端的端面上且定位杆中轴线与水泥砂浆试样中轴线重合，所述定位杆自由端的端部为检测点，所述测试仪的感应端与定位杆的检测点接触，实时获取水泥砂浆试样干缩性能数据。
进一步地，所述检测定位结构还包括锚固结构，以使其牢固地固定在水泥砂浆试样中。作为本发明的一个实施例，所述的锚固结构包括由定位杆的固定端沿定位杆中轴线延伸并穿过固定板形成的延伸部，该延伸部自由端设有锚固片。
所述检测定位结构的固定板长度和宽度尺寸稍小于模具模腔的宽度和深度，这样使得固定板嵌装在水泥砂浆试样端面后其中的三个周边分别与模具顶壁、后壁和底壁之间具有缝隙模腔，避免其与模具接触产生摩擦力影响测试结果。
所述的测试仪包括感应器，感应器是可拆卸地安装在模具的一端侧壁上的。作为其中一个实施例，感应器可通过设置在模具的一端侧壁上的位置调节结构可拆卸安装于模具上。该位置调节结构可根据感应器的结构以及操作的便利行进行设计。例如，采用的感应器具有固定螺杆，作为本发明的一个实施例，所述位置调节结构则包括于模具侧壁上的沿模腔深度方向设置的开口滑槽、感应器的固定螺杆以及设置在固定螺杆上的两个调节螺母，所述开口滑槽中轴线与侧壁沿模腔深度方向上的中轴线重合，所述滑槽宽度等于或稍大于感应器固定螺杆直径，所述螺母外轮廓尺寸大于滑槽，在安装感应器时，只需调节两调节螺母之间的间距大于模具侧壁厚度，两调节螺母之间的那段螺杆自开口处套入滑槽，然后旋紧两调节螺母夹紧模具侧壁，从而固定感应器。
所述步骤(1)中，测试仪为位移测量仪或者应力测试仪。当测试仪为位移测量仪时，干缩性能测试装置为收缩形变测试装置，用于测试水泥砂浆试样的干缩形变；当测试仪为应力测试仪时，干缩性能测试装置为收缩力测试装置，用于测试水泥砂浆试样的干缩率。
所述位移测量仪为精密电子位移测量仪。所述应力测试仪包括应力传感器以及与应力传感器连接的应力计。
所述敞口模具为长方体结构，其模腔的长度方向的空间可以容纳长度至少为1000mm的水泥砂浆试样，且有足够的空间放置测试仪的感应器与检测定位结构。相应地，所述步骤(2)中制得长度至少为1000mm的水泥砂浆试样，试样长度足够长，以便有足够的收缩长度，使测试结果更加准确可靠。
所述敞口模具的模腔宽度不低于100mm，深度不低于5mm。所述的光滑材料层为尼龙材料层。
为了能够精确获得同一批水泥砂浆的干缩形变以及干缩应力值，本发明对其同时进行干缩形变以及干缩应力测试，即在所述步骤(1)中同时设置收缩变形测试装置和收缩力测试装置，在步骤(2)中采用同一批水泥砂浆装填模具制作试样，然后同时置于同一标准环境中进行测试，从而获得收缩率变化曲线和收缩应力值变化曲线。
本发明中，步骤(3)的所述标准环境为：温度20±2℃，湿度60-80％。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明在敞口模具的模腔内制备水泥砂浆试样，模具的顶壁、后壁、底壁以及其中一侧壁可以对试样产生约束，限制了试样的收缩，模拟了应用场合中的天花板、墙面、地板和一面侧墙对水泥砂浆产生的作用，所得的测试结果更能够反映水泥砂浆应用时的干缩性能。
2.本发明可根据测试的目标参数更换测试仪，一个装置两种用途，满足实际工程需要，也能够同时横向收集水泥砂浆的干缩形变及干缩应力的数据。
3.本发明可以制备长度至少为1000mm的试样，以便有足够的收缩长度，使测试结果更加准确可靠。
4.本发明的模具至少在顶壁、后壁和底壁内表面上设置光滑材料层，减少成型试样受到的摩擦力，使得测试结果更为准确。
附图说明
图1是实施例一的测试装置结构示意图。
图2是图1的A部的放大图。
图3是实施例一的测试装置模具左侧壁示意图。
图4是实施例二的测试装置结构示意图。
具体实施方式
实施例一
(1)设置三个收缩形变测试装置
缩形变测试装置如图1-3，包括模具1、测试仪和检测定位结构。测试仪包括传感器，其中的传感器为具有固定螺杆的精密电子位移测量仪7。模具1为长方体形，具有长方形模腔，模具1的顶壁、背壁、底壁和右侧壁的内表面上设置尼龙材料层，以减少检测过程中试样受到的摩擦力。
精密电子位移测量仪7通过位置调节结构6固定在模具左侧壁上。该位置调节结构6包括于模具左侧壁上沿模腔深度方向设置的开口滑槽61、精密电子位移测量仪7 的固定螺杆71以及设置在固定螺杆71上的两个调节螺母62，滑槽61中轴线与左侧壁沿模腔深度方向上的中轴线重合，滑槽61宽度可等于或稍大于固定螺杆71直径，两个螺母62外轮廓尺寸大于滑槽61。在安装感应器7时，调节两个调节螺母62位置使两者之间的间距大于左侧壁厚度，两个调节螺母62间那段螺杆自开口处套入滑槽61内，旋紧两个调节螺母62夹紧模具左侧壁，从而固定精密电子位移测量仪7。
检测定位结构包括固定板3、垂直固定于固定板中心点的定位杆31以及锚固结构。固定板3长度和宽度尺寸稍小于模具模腔的宽度和深度，这样使得固定板3嵌装在水泥砂浆试样端面后其中的三个周边分别与模具顶壁、背壁和底壁之间具有缝隙，避免其与模具1接触产生摩擦力影响测试结果。锚固结构由定位杆31与固定端沿定位杆31中轴线延伸并穿过固定板3形成的延伸部32以及延伸部32自由端的锚固片 33构成。在制作水泥砂浆试样时将固定板3嵌装在水泥砂浆试样自由收缩端的端面上，定位杆31朝向精密电子位移测量仪7的那一端部为监测点，精密电子位移测量仪7的感应端与定位杆31的检测点接触，实时砂浆试样获取水泥砂浆试样收缩形变数据。
模具1的模腔宽度为100mm，深度为5mm，其长度方向的空间可以容纳长度至少为1000mm的水泥砂浆试样，且有足够的空间放置精密电子位移测量仪7与检测定位结构。设置足够长的模腔可以用于制备较长的试样，以便有足够的收缩长度，使测试结果更加准确可靠。
(2)试样制作：采用步骤(1)的三个干缩性能测试装置分别进行制样。具体地，配制水泥砂浆，自模具1模腔的右端起沿其长度方向由右至左装填水泥砂浆，装填长度 1000mm，形成水泥砂浆柱。模具1的左侧壁内表面至水泥砂浆柱的左端面之间留有预留空间。将检测定位结构的固定板3嵌装在水泥砂浆柱的左端面上，锚固结构沿水泥砂浆柱的中轴线插入水泥砂浆柱中，定位针31位于水泥砂浆柱外部并朝向模具1 左侧壁。水泥砂浆柱硬化后形成水泥砂浆试样2。水泥砂浆试样2规格为长度 1000mm，宽度100mm，深度5mm，其顶面、后面、底面以及其中右端部受模具顶壁、后壁和底壁以及右侧壁限制，而左端部为自由伸缩端，不受限制可自由收缩。
(3)在预留空间中安装精密电子位移测量仪7，即精密电子位移测量仪7位于预留空间中，精密电子位移测量仪7通过位置调节结构6安装在模具1左侧壁。通过调整位置调节结构6来调整精密电子位移测量仪7感应端与定位杆31正对并与定位杆 31的检测点接触，然后将水泥砂浆试样2连同收缩形变测试装置一起放置在标准环境中，即温度20±2℃，湿度60-80％，连续测试试样28天的变化，记录试样的干缩收缩形变数据。
(4)根据所获得的试样的干缩收缩形变数据制作试样的收缩率变化曲线，得到水泥砂浆的收缩形变情况。本实施例中进行13批次水泥砂浆测试，结果见表1。
实施例二
与实施例一不同是：
步骤(1)中采用的是收缩力测试装置，测试仪包括具有固定螺杆的应力传感器4以及与应力传感器4连接的应力计5。
步骤(3)：在预留空间中安装应力传感器4，即应力传感器4位于预留空间中，应力传感器4通过位置调节结构6安装在模具1左侧壁。通过调整位置调节结构6来调整应力传感器4的感应端与定位杆31正对并与定位杆31的检测点接触，然后将水泥砂浆试样2连同收缩力测试装置一起放置在标准环境中，即温度20±2℃，湿度 60-80％，连续测试试样28天的变化，记录试样的干缩收缩应力值。
步骤(4)根据所获得的试样的干缩收缩应力值制作试样的收缩应力值变化曲线，得到水泥砂浆的收缩应力值情况。
实施例三
(1)设置三个实施例一的收缩变形测试装置以及三个实施例二的收缩力测试装置。
(2)试样制作：采用步骤(1)的六个测试装置分别进行制样。具体地，配制水泥砂浆，自模具1模腔的右端起沿其长度方向由右至左装填水泥砂浆，装填长度1000mm，形成水泥砂浆柱。模具的左侧壁至水泥砂浆柱的左端面之间留有预留空间。将检测定位结构的固定板3嵌装在水泥砂浆柱的左端面上，锚固结构沿水泥砂浆柱的中轴线插入水泥砂浆柱中，而定位针31位于水泥砂浆外部并朝向模具1左侧壁。水泥砂浆柱硬化后形成水泥砂浆试样2。水泥砂浆试样2规格为长度1000mm，宽度100mm，深度5mm，其顶面、后面、底面以及其中右端部受模具顶壁、后壁和底壁以及右侧壁限制，而左端部为自由伸缩端，不受限制可自由收缩。
(3)各个收缩形变测试装置中，在预留空间中安装精密电子位移测量仪7，即精密电子位移测量仪7位于预留空间中，精密电子位移测量仪7通过位置调节结构6 安装在模具1左侧壁。通过调整位置调节结构6来调整精密电子位移测量仪7感应端与定位杆31正对并与定位杆31的检测点接触。各个收缩力测试装置中，在预留空间中安装应力传感器4，即应力传感器4位于预留空间中，应力传感器4通过位置调节结构6安装在模具1左侧壁。通过调整位置调节结构6来调整应力传感器4的感应端与定位杆31正对并与定位杆31的检测点接触。然后将六个试样连同测试装置一起放置在标准环境中，即温度20±2℃，湿度60-80％，连续测试试样28天的变化，记录试样的干缩收缩形变数据以及干缩收缩应力值。
(4)根据所获得的试样的干缩收缩形变数据制作试样的收缩率变化曲线，得到水泥砂浆试样的收缩形变情况。根据所获得的试样的干缩收缩应力值制作试样的收缩应力值变化曲线，得到水泥砂浆试样的收缩应力值情况。
表1：本发明实施例一测定的收缩率
| 编号 | 28d收缩值，mm | 收缩率，％ |
| 1 | 0.51 | 0.051 |
| 2 | 0.48 | 0.048 |
| 3 | 0.68 | 0.068 |
| 4 | 0.32 | 0.032 |
| 5 | 0.52 | 0.052 |
| 6 | 0.43 | 0.043 |
| 7 | 0.42 | 0.042 |
| 8 | 0.52 | 0.052 |
| 9 | 0.41 | 0.041 |
| 10 | 0.39 | 0.039 |
| 11 | 0.57 | 0.057 |
| 12 | 2.56 | 0.256 |
| 13 | 0.51 | 0.051 |
表2：JGJ/T 70-2009测定的收缩率
| 编号 | 龄期，28d | 试件1 | 试件2 | 试件3 | 收缩率，％ |
| 1 | 收缩值，mm | 0.03 | 0.05 | 0.2 | 0.02 |
| 2 | 收缩值，mm | 0.02 | 0.03 | 0.04 | 0.018 |
| 3 | 收缩值，mm | 0.07 | 0.06 | 0.06 | 0.03 |
| 4 | 收缩值，mm | 0.05 | 0.08 | 0.1 | 0.05 |
| 5 | 收缩值，mm | 0.02 | 0.04 | 0.05 | 0.02 |
| 6 | 收缩值，mm | 0.04 | 0.11 | 0.1 | 0.05 |
| 7 | 收缩值，mm | 0.06 | 0.07 | 0.08 | 0.04 |
由表1和表2的数据比对可知：JGJ/T 70-2009测试方法的收缩数值小，误差对其结果影响大。本发明的测试数值大，误差对其结果影响小，测试结果更为准确。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不是限制，因此凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种水泥砂浆干缩性能的测试方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)设置干缩性能测试装置，其包括敞口模具以及测试仪，且至少在模具的顶壁、后壁和底壁内表面上设置光滑材料层；
(2)试样制作：配制水泥砂浆，将水泥砂浆装入模具的模腔中并在模腔的其中一侧壁与水泥砂浆之间预留空间，在水泥砂浆硬化后形成顶面、后面、底面以及其中一端受模具顶壁、后壁和底壁以及一侧壁限制而另一端为自由伸缩端的水泥砂浆试样；
(3)在所述预留空间中安装测试仪并连接水泥砂浆试样，然后将水泥砂浆试样连同干缩性能测试装置一起放置在标准环境中连续测试试样28天的变化，记录试样的干缩性能数据；
(4)根据所获得的试样的干缩性能数据制作试样的干缩性能曲线。
2.根据权利要求1所述的水泥砂浆干缩性能的测试方法，其特征是，所述步骤(1)中干缩性能测试装置还包括检测定位结构，包括固定板以及垂直固定于固定板中心点的定位杆，在制作水泥砂浆试样时将固定板嵌装在水泥砂浆试样自由伸缩端的端面上且定位杆中轴线与水泥砂浆试样中轴线重合，所述定位杆朝向预留空间的那一端部为检测点，所述测试仪的感应端与定位杆的检测点接触，实时获取水泥砂浆试样干缩性能数据。
3.根据权利要求2所述的水泥砂浆干缩性能的测试方法，其特征是，所述检测定位结构还包括锚固结构，所述锚固结构包括由定位杆的固定端沿定位杆中轴线延伸并穿过固定板形成的延伸部，该延伸部自由端设有锚固片。
4.根据权利要求2或3所述的水泥砂浆干缩性能的测试方法，其特征是，所述检测定位结构的固定板长度和宽度尺寸稍小于模具模腔的宽度和深度，这样使得固定板嵌装在水泥砂浆试样端面后其中的三个周边分别与模具顶壁、后壁和底壁之间具有缝隙。
5.根据权利要求1所述的水泥砂浆干缩性能的测试方法，其特征是，所述模具的模腔的长度方向的空间能容纳长度至少为1000mm的水泥砂浆试样，且有足够的空间放置测试仪与检测定位结构。
6.根据权利要求5所述的水泥砂浆干缩性能的测试方法，其特征是，所述模具的模腔的宽度不低于100mm，深度不低于5mm。
7.根据权利要求1所述的水泥砂浆干缩性能的测试装置，其特征是，所述的光滑材料层为尼龙材料层。
8.根据权利要求1所述的水泥砂浆干缩性能的测试装置，其特征是，所述步骤(1)中，干缩性能测试装置为收缩形变测试装置或收缩力测试装置。
9.根据权利要求8所述的水泥砂浆干缩性能的测试方法，其特征是，所述步骤(1)中同时设置收缩变形测试装置和收缩力测试装置，所述步骤(2)中采用同一批水泥砂浆装填收缩变形测试装置和收缩力测试装置的模具制作试样，然后同时置于同一标准环境中进行测试，从而获得收缩率变化曲线和收缩应力值变化曲线。
10.根据权利要求1或8或9所述的水泥砂浆干缩性能的测试方法，其特征是，所述步骤(3)的标准环境为：温度20±2℃，湿度60-80％。
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