不同养护湿度和时间对水泥砂浆强度影响的试验研究

摘要：试验研究在保持养护温度（20 oC）不变，相对湿度（55%，75%，95%），养护（3d，7d，14d）对水泥砂浆强度的影响。结果表明：延长养护时间，水泥砂浆抗压强度增大；随着相对湿度增加，水泥砂浆抗压强度也逐渐增大。为提高水泥砂浆强度，优化养护条件方案为：养护温度20 oC，相对湿度95%，养护时间14d。因此，夏季高温要注意砂浆强度的养护。

关键词：抗压强度；养护温度；相对湿度；养护时间

1 引言

随着城市化建设进程和房地产事业的不断发展和深入，消费者对住宅工程质量要求越来越高。砌筑砂浆强度是反映砖砌体施工质量的一项重要指标，而实际工程砂浆配制施工往往因计量不准、搅拌不均匀、或未能随拌随用、间歇时间长等原因，造成砂浆强度低等质量问题。影响水泥砂浆强度的因素有水泥基体参数（水灰比、灰砂比、水泥细度、水泥品种、矿物掺合料和外加剂）和环境条件（养护时间、养护温度和环境的相对湿度[1，2] ）。考虑到各种条件约束，本文仅对试件的养护条件对砂浆强度的影响进行试验研究。

2 试验研究

2.1 试验研究方案的确定

福建年平均气温自北而南大部为17～21oC之间，规范要求砂浆试件在标准养护条件下（水泥砂浆为20+3oC，相对湿度90%以上）养护至28d，然后进行试压。本文研究在温度不变的条件下不同养护湿度和时间对水泥砂浆强度的影响，所以温度取20oC。试验是多因素分析，采用"正交试验法[3] "。考虑到条件约束，每个因素只取三个水平来分析，因素：湿度A（%）取55%、75%、95%；时间B（d）取3、7、14。所以二因素三水平32参照正交试验中正交表，取L9（34），试验共分为九组。

2.2 试验方法

2.2.1 测定砂的堆积密度

将砂徐徐装入1L容量筒内（容量筒m1=0.445kg），按步骤要求重复六次称得质量m2，测定第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。计算砂的堆积密度 （精确至10kg/m3）：以六次试验结果的算术平均值作为测定值

2.2.2 配合比的计算

1）计算每立方米M7.5砂浆中的水泥用量Qc（kg/m3）

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

2）确定砂用量Qs（kg/m3）

1m3的砂浆含有1m3堆积体积的砂子，所以立方米砂浆中砂的用量应以干燥状态（含

水率小于0.5%）的堆积密度值作为计算值[4]。计算用砂量Qs=1500kg/m3。

3）确定用水量Qw（kg/m3）

砂浆中用水量的多少对其强度等性能的影响不大，水泥砂浆的用水量在270～330 kg[4]，选择用水量为Qw=320 kg/m3。

则砂浆试配时各材料的用量比例为：水泥：砂；水=250：1500：320=1：6：1.28

2.2.3 砂浆试件制作

按上述配合比配制砂浆制作试件。首先将试模内壁事先涂刷薄层机油或脱模剂；然后将拌好的砂浆一次装满试模，并用捣棒均匀由外向里按螺旋方向插捣25次，接着用刮刀在四侧沿试模内壁插捣数次，砂浆应高出试模顶面6～8mm；待砂浆表面开始出现麻斑时约（15～30min），将高出部分的多余砂浆沿试模顶面刮去并抹平；试件制作后应在（20+5）oC温度环境下静置一昼夜（24+2）h，当气温较低时，可适当延长时间，但不应超过两昼夜，然后对试件编号并拆模[4]。

3 试验结果分析

试件拆模后，对试验试块进行养护。本试验按上述确定的养护方案进行养护。养护后

要先测量试件尺寸（精确至1mm），并据此计算试件的受压面积A（mm2）。然后用压力机对试件进行试压[4]。根据试验数据，算出水泥砂浆抗压强度，见表1。

1）计算每个因素在各水平上的考核指标和K

对于因素A、B在三水平上的3次试验中的 之和由表1得知。本文研究要求 的值愈大愈好，于是比较因素A所在列的三个K值看出，K3值最大，故因素A的水平A3（相对湿度95%）比其余两个水平要好。同理，因素B的水平B3（养护天数14d）比其余两个水平要好。

2）计算各因素的极差R

R由因素所在列中的K1、K2、K3或 、 、 三个数中的最大值减去最小值得到。各列极差R值的大小用来衡量试验中相应因素的作用大小。由极差R的大小可以看出因素的主、次顺序为A

3）方差分析

本研究是双因素试验，因素A（湿度）有三个水平即p=3，因素B（时间）有三个水平即q=3，在每个试验条件上只进行一次试验。

可求得因素A平方和为0.17、自由度为2、均方为0.085、F值为 。因素B平方和为0.97、自由度为2、均方为0.485、F值为 。误差：平方和0.04、自由度4、均方0.01。总和：平方和1.24、自由度8。算出临界值 ， 。

对于因素A，因 > > ，故因素A（湿度）对试验的

影响显著；对于因素B，因 > ，因此，因素B（养护时间）对试验的影响特别显著[10]。由正交设计分析表中极差R和K值分析、方差分析表，最后得最佳的试验条件是A3B3。

3.2.1 养护时间对水泥砂浆强度的影响

从试验数据可以看出在相同的湿度下，水泥砂浆抗压强度随着养护时间的延长而增大，在湿度55%养护3d、7d、14d后的28天抗压强度值为：6.2MPa、6.5MPa、6.8 MPa；在湿度95%养护3d、7d、14d后的28天抗压强度值 分别为：6.3MPa、6.9MPa、7.3MPa。随着湿度55%增到95%，在潮湿养护3d后的28天抗压强度增长1.61%；在潮湿养护7d后的28天抗压强度增长6.15%；在养护14d后的28天抗压强度增长7.35%，从增长关系可以表明，在潮湿养护3d后的28天抗压强度增长的很缓慢，所以要注重早期的养护。一般情况下，水泥砂浆浇水养护时间应不少于7d。

3.2.2 相对湿度对水泥砂浆强度的影响

从试验数据可以看出，在湿度55%，养护时间3d到7d的28天的抗压强度 从6.2MPa增到6.5MPa，增长了4.84%；7d到14d的28天的抗压强度 从6.5MPa增到6.8MPa，增长了4.61%。所以当养护湿度较低时，后期强度还是在增长，但增长的很缓慢，所需的龄期较长。所以在夏季，由于蒸发比快应特别注意浇水养护。

4 结论

通过上面的研究分析可以得出以下结论：

1）不同的养护条件影响砂浆的性能。正交试验表明，养护时间对砂浆抗压强度的影响较显著。优化养护条件方案为： 恒定养护温度20 oC，相对湿度为95%，养护时间为14d。

2）延长养护时间，水泥砂浆强度逐渐增加。随着湿度55%增到95%，在3d水泥砂浆强度增长1.61%，7d增长6.15%，14d增长7.35%，所以要注重早期的养护；

3）养护湿度对砂浆强度也有很大影响，特别是对其前期的强度影响较大。

参考文献

[1] 蔡安兰，严生.水泥基体参数对砂浆干缩性能的影响[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] 刘数华，冷发光，罗季英，等.建筑材料试验研究的数学方法[M].北京：中国建材工业出版社，2006.147-149.

[4] 中华人民共和国行业标准.砌筑砂浆配合比设计规程（JGJ98 - 2000） [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2000.

[5] 中华人民共和国行业标准.砌体工程施工质量验收规范（GB50203 - 2002） [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2002.

作者简介：

郑秋凤（1984.5），女，汉族，福建泉州人，讲师，硕士，主要从事建筑和交通方向研究