馬張鋒

(山西五建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030003)

在當(dāng)今的建筑工程中，材料的選擇與性能是決定工程質(zhì)量與安全性的關(guān)鍵因素。砂漿被廣泛應(yīng)用于各類建筑工程中。它的力學(xué)性能與耐久性直接關(guān)系到建筑物的使用壽命和安全性。隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)砂漿材料的要求也日益提高，如何確保砂漿在各種環(huán)境條件下展現(xiàn)出優(yōu)良的力學(xué)性能與耐久性成為了研究的重點(diǎn)。文章通過實(shí)驗(yàn)手段，系統(tǒng)地研究砂漿在不同環(huán)境條件下的性能表現(xiàn)。希望通過這一研究，為建筑工程提供更加科學(xué)、可靠的砂漿選擇依據(jù)，從而提升建筑工程的質(zhì)量與安全性。同時(shí)，也為建筑材料的研究與發(fā)展提供有益的參考。

1 砂漿材料力學(xué)性能與耐久性的研究意義

砂漿材料作為建筑行業(yè)中廣泛使用的建材，其力學(xué)性能與耐久性對(duì)建筑的安全性和穩(wěn)定性具有較大影響。隨著建筑業(yè)的繁榮，市場(chǎng)對(duì)砂漿材料的需求持續(xù)增加，對(duì)其性能的要求也日益嚴(yán)格。因此，深入探究砂漿材料的力學(xué)與耐久性特性，對(duì)于提升建材質(zhì)量、確保工程安全至關(guān)重要。通過研究砂漿的力學(xué)性能，我們可以全面了解其在受力狀態(tài)下的特性，為工程設(shè)計(jì)和施工提供精確的數(shù)據(jù)支持。這樣不僅能發(fā)現(xiàn)其潛在問題，更能針對(duì)性地優(yōu)化和提升其承載能力和耐久性。而耐久性研究則關(guān)乎砂漿材料在各種環(huán)境下的性能表現(xiàn)和壽命預(yù)期。由于建筑工程的使用壽命往往較長(zhǎng)，砂漿的耐久性直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定。通過此項(xiàng)研究，我們可以預(yù)測(cè)砂漿在不同環(huán)境下的性能變化和壽命周期，為工程選材提供有力依據(jù)。此外，隨著環(huán)保理念的普及，對(duì)砂漿材料的環(huán)保屬性和資源可持續(xù)性也提出了更高要求。因此，對(duì)砂漿力學(xué)與耐久性的研究不僅有助于提升建材質(zhì)量，還能推動(dòng)更加環(huán)保、節(jié)能的砂漿材料的研發(fā)，為綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。

2 砂漿材料的力學(xué)性能

在建筑領(lǐng)域，砂漿作為重要的粘結(jié)材料，廣泛應(yīng)用于砌筑、抹灰和地面找平。其力學(xué)性能，特別是抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和彈性模量等，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性起到重要的作用。本文通過實(shí)驗(yàn)深入探討了砂漿材料的力學(xué)性能及其影響因素。

2.1 抗壓強(qiáng)度

實(shí)驗(yàn)研究了不同配合比下砂漿的抗壓強(qiáng)度。結(jié)果顯示，隨著水泥用量的增加，砂漿的抗壓強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)。例如，當(dāng)水泥用量從250kg/m3增加到350kg/m3時(shí)，砂漿的抗壓強(qiáng)度從7.5MPa提高到了10.2MPa。此外，砂漿的抗壓強(qiáng)度還受到養(yǎng)護(hù)條件的影響，適當(dāng)?shù)臐耩B(yǎng)護(hù)能促進(jìn)水泥水化反應(yīng)，從而提高砂漿的抗壓強(qiáng)度。在實(shí)驗(yàn)中，28d的濕養(yǎng)護(hù)條件下，砂漿的抗壓強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的砂漿抗壓強(qiáng)度高出約15%。

2.2 抗折強(qiáng)度

針對(duì)砂漿的抗折強(qiáng)度進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度有所不同，它不僅受到水泥用量的影響，還與砂漿的用水量、骨料粒徑和級(jí)配等因素有關(guān)。在實(shí)驗(yàn)中，適當(dāng)增加砂漿的用水量可以提高其抗折強(qiáng)度，但用水量過多會(huì)導(dǎo)致砂漿過于稀釋，降低抗折強(qiáng)度。此外，骨料粒徑和級(jí)配對(duì)抗折強(qiáng)度也有顯著影響，骨料粒徑較大或級(jí)配不合理都會(huì)降低砂漿的抗折強(qiáng)度。

2.3 彈性模量和泊松比

對(duì)不同種類砂漿的彈性模量和泊松比進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同配合比的砂漿具有不同的彈性模量和泊松比。例如，當(dāng)水泥用量為300kg/m3時(shí)，砂漿的彈性模量達(dá)到4.2GPa，而泊松比為0.25。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，砂漿的彈性模量隨著抗壓強(qiáng)度的增加而提高，而泊松比與抗壓強(qiáng)度無明顯關(guān)系。此外，養(yǎng)護(hù)條件對(duì)砂漿的彈性模量和泊松比也有一定影響。

3 砂漿材料的耐久性

砂漿的耐久性不僅關(guān)系到建筑物的使用壽命，還與經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境影響等方面密切相關(guān)。環(huán)境因素作為影響砂漿耐久性的重要因素之一，主要包括溫度變化、濕度變化和化學(xué)侵蝕等。

3.1 環(huán)境因素對(duì)砂漿耐久性的影響

3.1.1 溫度變化

溫度的反復(fù)變化會(huì)對(duì)砂漿造成不利影響。由于熱脹冷縮的原理，溫度變化會(huì)導(dǎo)致砂漿內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)溫度應(yīng)力超過砂漿的抗裂強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)引起裂縫的產(chǎn)生。這種由于溫度變化引起的開裂現(xiàn)象，不僅會(huì)影響砂漿的美觀性，還會(huì)降低其耐久性[1]。

3.1.2 濕度變化

濕度變化對(duì)砂漿的影響主要體現(xiàn)在水分含量的變化上。砂漿中的水分參與了硬化反應(yīng)，對(duì)砂漿的硬化過程起著重要作用。當(dāng)濕度降低時(shí)，表層砂漿中的水分蒸發(fā)，可能導(dǎo)致砂漿的硬化過程不均勻，產(chǎn)生收縮裂縫。同時(shí)，在高濕度環(huán)境下，砂漿易受潮，可能導(dǎo)致粘結(jié)力下降和微生物生長(zhǎng)。微生物在砂漿中的生長(zhǎng)可能會(huì)引起腐蝕和霉變，進(jìn)而降低砂漿的耐久性。

3.1.3 化學(xué)侵蝕

化學(xué)物質(zhì)對(duì)砂漿的侵蝕是影響其耐久性的重要因素之一。酸性物質(zhì)如酸雨、工業(yè)廢氣等可能腐蝕砂漿中的水泥水化產(chǎn)物，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度下降。酸根離子還會(huì)與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，生成膨脹性產(chǎn)物，導(dǎo)致砂漿開裂。此外，鹽類物質(zhì)如氯化鈉等也可能與砂漿中的組分發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致其性能下降。

3.2 砂漿耐久性指標(biāo)與測(cè)試方法

砂漿的耐久性對(duì)于建筑物的長(zhǎng)期性能具有決定性的影響。為了確保砂漿能夠承受各種環(huán)境因素的考驗(yàn)，我們對(duì)其耐久性指標(biāo)進(jìn)行了一系列的嚴(yán)格測(cè)試。以下是主要的耐久性指標(biāo)及其測(cè)試方法。

3.2.1 抗凍融循環(huán)性能

這一指標(biāo)主要考察砂漿在不同溫度下的抗凍融能力。在寒冷的地區(qū)，砂漿可能會(huì)經(jīng)歷多次的凍融循環(huán)，這就要求砂漿具有出色的抗凍融能力。ASTM C666是一種常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，通過模擬砂漿在不同溫度下反復(fù)凍融的過程，來檢測(cè)其抗凍融循環(huán)的能力[2]。通過這種方法，我們可以深入了解砂漿在凍融環(huán)境下的性能表現(xiàn)，從而更準(zhǔn)確地評(píng)估其耐久性。

3.2.2 抗碳化性能

砂漿中的水泥水化產(chǎn)物會(huì)與CO2發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣，這一過程稱為碳化。隨著時(shí)間的推移，碳化作用可能會(huì)導(dǎo)致砂漿硬度增加，從而影響其性能。因此，抗碳化性能是評(píng)估砂漿耐久性的一個(gè)重要指標(biāo)。通過模擬CO2環(huán)境進(jìn)行測(cè)試，可以反映砂漿在CO2作用下的穩(wěn)定性。通過這種測(cè)試，我們可以了解砂漿在碳化作用下的性能變化，從而評(píng)估其耐久性。

3.2.3 耐酸堿性能

酸堿環(huán)境對(duì)砂漿的性能具有重要影響。酸堿物質(zhì)可能會(huì)與砂漿中的成分發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致其性能下降。因此，耐酸堿性能是評(píng)估砂漿耐久性的另一個(gè)重要指標(biāo)。ASTM C1177是一種常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，通過模擬酸堿環(huán)境來檢測(cè)砂漿在不同pH值條件下的性能變化。通過這種測(cè)試，我們可以了解砂漿在不同酸堿環(huán)境下的性能表現(xiàn)，從而評(píng)估其耐久性。

4 工程實(shí)例分析

某商業(yè)大廈是一座高層建筑，總建筑面積約為5萬m2。該建筑采用框架結(jié)構(gòu)，外墻采用干掛石材飾面，內(nèi)部采用輕質(zhì)內(nèi)墻板。

4.1 砂漿材料的選擇與應(yīng)用

4.1.1 外墻飾面砂漿

為滿足干掛石材飾面的粘貼要求，選用了高強(qiáng)度、高粘結(jié)力且低收縮性的專用飾面砂漿。這種砂漿的特點(diǎn)在于它擁有較長(zhǎng)的開放時(shí)間，這意味著工人在操作時(shí)有更多的時(shí)間來調(diào)整砂漿的狀態(tài)，確保石材飾面的粘貼效果。除了這些基本特性，這種飾面砂漿的粘稠度也是可以調(diào)整的，以滿足不同施工條件的需求。這樣的靈活性使得工人們?cè)谔幚砀鞣N墻面時(shí)能夠更加得心應(yīng)手，確保粘貼質(zhì)量。在施工過程中，為確保砂漿的質(zhì)量和穩(wěn)定性，嚴(yán)格控制了它的配合比以及攪拌時(shí)間。通過精確的計(jì)量和均勻的攪拌，能夠確保砂漿的性能達(dá)到最佳，從而為干掛石材飾面的粘貼提供強(qiáng)有力的支持。

4.1.2 輕質(zhì)內(nèi)墻砂漿

考慮到室內(nèi)環(huán)境的特殊性，選用了具有良好和易性、粘結(jié)力和耐久性的輕質(zhì)內(nèi)墻砂漿。這種砂漿不僅可以提高內(nèi)墻板的抹灰質(zhì)量，還能有效防止墻體出現(xiàn)開裂、空鼓等常見問題。在施工過程中嚴(yán)格控制砂漿的加水量和攪拌時(shí)間，通過精確的控制，可以確保砂漿的施工性能達(dá)到最佳狀態(tài)，從而提高抹灰質(zhì)量。此外，還采取了一系列措施來保證輕質(zhì)內(nèi)墻砂漿的性能穩(wěn)定。例如，定期對(duì)砂漿進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，確保其性能滿足工程要求；同時(shí)，對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，提高他們的操作技能，從而更好地應(yīng)用這種砂漿。

4.2 砂漿材料的力學(xué)性能與耐久性評(píng)價(jià)

4.2.1 力學(xué)性能評(píng)價(jià)

為了全面了解砂漿材料的力學(xué)性能，對(duì)兩種砂漿進(jìn)行了測(cè)試：外墻飾面砂漿和輕質(zhì)內(nèi)墻砂漿。測(cè)試結(jié)果顯示，這兩種砂漿在抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)上均達(dá)到了相關(guān)施工規(guī)范的要求。特別值得一提的是，外墻飾面砂漿展現(xiàn)出了較強(qiáng)的粘結(jié)力，這使得它能夠牢固地粘貼各種石材飾面，確保外墻的美觀與安全。而輕質(zhì)內(nèi)墻砂漿則表現(xiàn)出了優(yōu)良的和易性和粘結(jié)力，適用于室內(nèi)墻體的抹灰工作，滿足對(duì)室內(nèi)裝飾的要求。

4.2.2 耐久性評(píng)價(jià)

在商業(yè)大廈這一實(shí)際工程背景下，我們對(duì)所選用的砂漿材料進(jìn)行了耐久性評(píng)估?？紤]到砂漿材料的耐久性與施工過程中的質(zhì)量控制密切相關(guān)，我們深入分析了砂漿的配合比、攪拌時(shí)間、加水量等關(guān)鍵因素。合理的配合比和攪拌方式可以確保砂漿的性能穩(wěn)定，而適當(dāng)?shù)募铀縿t有助于提高砂漿的工作性和硬化后的性能。通過這些質(zhì)量控制措施，我們保證了所選外墻飾面砂漿和輕質(zhì)內(nèi)墻砂漿在商業(yè)大廈工程中均展現(xiàn)出了良好的耐久性。

根據(jù)不同位置和要求進(jìn)行砂漿材料的選擇和應(yīng)用，能夠有效保證工程質(zhì)量；同時(shí)，合理控制施工工藝和質(zhì)量控制措施，能夠提高砂漿材料的力學(xué)性能和耐久性。

5 提高砂漿耐久性的措施

5.1 選用優(yōu)質(zhì)原材料

砂漿的耐久性與其原材料的質(zhì)量密切相關(guān)。要選用低收縮性、高耐久性的原材料。例如，要使用優(yōu)質(zhì)水泥，因?yàn)槠渌a(chǎn)物更加穩(wěn)定，能夠提高砂漿的密實(shí)度和耐久性。此外，要選擇細(xì)骨料，如河砂、機(jī)制砂等，并確保其質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。外加劑也是砂漿的重要組成部分，要選用具有抗裂、防水、防腐等性能的外加劑，以提高砂漿的耐久性。

5.2 優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)

為了提高砂漿的耐久性，要通過試驗(yàn)和計(jì)算確定合理的配合比。配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)注重降低砂漿的收縮率，提高其密實(shí)度和抗裂性。例如，可以通過增加水泥用量、降低水灰比、添加外加劑等方式，優(yōu)化砂漿的配合比。同時(shí)，要考慮到施工條件、環(huán)境溫度、濕度等因素對(duì)砂漿性能的影響，以確保砂漿在實(shí)際使用中的耐久性[3]。

5.3 加強(qiáng)施工質(zhì)量控制

在施工過程中，要合理安排施工時(shí)間，盡量避免在高溫、大風(fēng)等不利條件下進(jìn)行砂漿施工。同時(shí)，要控制施工環(huán)境的濕度，確保砂漿在適宜的環(huán)境下硬化。此外，要保證施工質(zhì)量，如攪拌均勻、分層施工、壓實(shí)抹平等。這些措施有助于提高砂漿的密實(shí)度、抗裂性和耐久性。在施工結(jié)束后，要對(duì)砂漿表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，如覆蓋草席、灑水保濕等，以減少砂漿表面的收縮裂縫。

5.4 表面防護(hù)

為了增強(qiáng)砂漿的耐久性，要對(duì)表面進(jìn)行涂層保護(hù)。例如，1)涂抹防水涂料，以增強(qiáng)砂漿的防水性能；2)涂抹防腐涂料，以增強(qiáng)砂漿的防腐性能；3)涂抹耐磨材料，以增強(qiáng)砂漿的耐磨性能。這些涂層保護(hù)措施可以有效地減少環(huán)境因素對(duì)砂漿表面的侵蝕，延長(zhǎng)其使用壽命。在選擇涂層材料時(shí)，應(yīng)考慮到當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、環(huán)境因素以及使用要求等[4]。

5.5 定期維護(hù)與檢測(cè)

為了確保砂漿的耐久性，要定期對(duì)建筑物進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè)。維護(hù)工作包括清除表面污垢、修復(fù)損壞部分、加固松動(dòng)的結(jié)構(gòu)等。檢測(cè)工作主要是對(duì)建筑物的外觀進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫、剝落等損傷應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。此外，可以采用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)砂漿內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，如超聲波檢測(cè)、X射線檢測(cè)等，以發(fā)現(xiàn)潛在的損傷和缺陷。通過定期維護(hù)和檢測(cè)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)砂漿的損傷，確保其耐久性。

6 結(jié)語

通過調(diào)整砂漿材料的配比及加強(qiáng)劑的使用，可以有效提升砂漿的力學(xué)性能與耐久性，為建筑工程提供更穩(wěn)定、耐用的基礎(chǔ)材料。這不僅有助于確保建筑工程的質(zhì)量與安全，同時(shí)也推動(dòng)了建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新進(jìn)步。