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如何检测建筑腻子的粘结强度

时间:2012-4-18 6:32:56 点击:5550

  核心提示:建筑腻子作为水性乳胶涂料必不可少的配套产品,为其施工提供了平整、细腻的基材,使乳胶涂料的保护和装饰功能得以更完美的体现。腻子质量的好坏直接影响涂料饰面的装饰性及耐久性。使用性能低劣的产品或内墙腻子外用,最终往往导致工程交付使用不久即出现墙面脱落、空鼓、开裂,局部或大面积涂层丧失原有的装饰及保护功能,...
  建筑腻子作为水性乳胶涂料必不可少的配套产品,为其施工提供了平整、细腻的基材,使乳胶涂料的保护和装饰功能得以更完美的体现。腻子质量的好坏直接影响涂料饰面的装饰性及耐久性。使用性能低劣的产品或内墙腻子外用,最终往往导致工程交付使用不久即出现墙面脱落、空鼓、开裂,局部或大面积涂层丧失原有的装饰及保护功能,严重影响了建筑物的正常使用。面对这种情况,控制建筑腻子的质量显得尤为重要。建筑工程对外墙腻子的质量要求,主要体现在粘结强度、初期抗开裂性及动态抗开裂性等指标上,粘结强度是其中一项重要技术指标。本项研究调查分析了目前其他领域已有的粘结强度试验方法标准,结合建筑腻子产品的自身特点,对试样制备方法及试验条件进行了研究和试验对比,同时配合《建筑外墙用腻子》标准的编制做了大量工作,主要试验方法已被其采用。
 
    一、粘结强度试验方法分析
 
    目前已知的粘结强度试验方法主要来自国内的几个产品标准,如《建筑室内用腻子》JG/T 3049-1998、《复层建筑涂料》GB/T 9779-88、《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》JG/T 24-2000等,在日本工业标准《建筑用基材处理材料》JIS A 6916-2000及福建省地方标准《建筑外墙腻子》DBJ 13-41-2002中也有相关方法。这些标准中关于粘结强度试验方法的适用范围、试验条件等及试样形式上都不尽相同,但都是通过拉力机拉拔预先制备好的试样来获取试验数据的。
 
    二、试验部分
 
    本项研究的目的是通过试验总结出一个广泛适用于建筑腻子粘结强度的试验方法,因此基于上述标准分析同时结合建筑腻子的特点,进行了如下试验:
 
    1、试样的制备
 
    (1)试验基材的制备与选取
 
    我们选用70mm×70mm×20mm的砂浆块作为试验的基材,砂浆块成型面应保证平整,无凹坑、孔洞、缺角、缺边。所有试块至少在标准环境(23±2℃,50±5%)下放置48小时,控制水泥砂浆块含水量。
 
    (2)试样形式及成型模具的选择
 
①试样湿膜厚度的选择
 
内墙腻子试样的湿膜厚度规定为1mm。
外墙腻子试样的湿膜厚度规定为2mm。
 
②试样形式的选择
 
    考虑到内墙腻子材质较为疏松,如果不加粘40mm×40mm×10mm的小砂浆块则在养护后期使用环氧树脂粘结剂粘接金属拉拔件时,粘结剂可能会渗透到腻子中去或者会从边缘溢出直接粘结于作为基材的砂浆块上,造成试样粘结强度测试数据偏离真实值。因此,在本项研究中,内墙腻子需加粘40mm×40mm×10mm的小砂浆块。
 
    外墙腻子产品与内墙腻子产品有所不同,一方面其干膜厚度大约是内墙腻子的两倍,另一方面,外墙腻子中的水泥或粘结剂即乳液成分较多,干燥后的体系相对致密。为此,我们对外墙腻子加粘和不加小砂浆块的15组样品做了粘结强度对比试验,结果见表1。
 

序号
试样编号
加小块粘结强度MPa
最大相对偏差,%
不加小块粘结强度MPa
最大相对偏差,%
1
117
1.42
7
1.08
6.5
2
118
0.78
11.5
0.88
11.4
3
119
0.54
24.1
0.51
7.8
4
120
0.40
50
0.21
4.8
5
121
0.40
5
0.32
9.4
6
122
1.74
9.8
1.62
12.3
7
122
1.40
21.4
1.54
7.8
8
123
0.72
27.8
0.76
11.8
9
124
1.22
59
1.14
9.6
10
125
0.51
39.2
0.65
4.6
11
126
1.00
33
0.84
3.6
12
127
0.70
31.4
0.40
87.5
13*
125
0.62
19.4
0.62
41.9
14*
126
0.61
16.4
0.47
14.9
15*
127
0.77
13
0.55
47.3
最大相对偏差
平均值,%
加小块
24.53
不加小块
18.7

























表1  外墙腻子加粘和不加小砂浆块粘结强度对比试验结果
 
    表中粘结强度值除了加*的13、14、15三个试样是在冻融后测定的之外,其他均为标准状态下测定。粘结强度数值及最大相对偏差都是按本研究试验数据处理方法得出的。最大相对偏差平均值是将15个最大相对偏差平均后的数值,显然加小块后的最大相对偏差的平均值要大于不加小块的,说明加了小块后增大了试验数据的离散性,根据试验结果,最终决定外墙腻子试样在制备时不加40mm×40mm×10mm的水泥砂浆块。
 
    ③成型模具的选择
 
    金属模框,外框尺寸为70mm×70mm;内框尺寸为40mm×40mm。厚度也与标准规定试样湿膜厚度相同。
 
    2、试样养护时间的选择
 
    在已有标准中,试样养护时间有7天和14天之分,还有在标准条件(23±2℃,50±5%)放置7天再在50℃烘箱中放置1天。内墙腻子本研究规定为7天。对于外墙腻子,由于腻子层厚度增加,7天的养护时间难以保证试样的充分干燥。因此,我们参照上述标准中的两种养护条件分别进行了标态粘结强度和5次冻融循环后粘结强度的对比试验。试验结果见表3。
 
不同养护时间粘结强度对比试验结果
序号
试样编号
粘结强度(MPa)
养护7天+50℃1天
养护14天
标准状态
冻融后
标准状态
冻融后
1
1
0.52
0.21
0.44
0.47
2
2
0.58
0.64
0.43
0.79
3
3
1.07
0.81
0.92
0.46
4
4
0.65
0.58
0.62
5
13
0.95
0.54
1.07
0.71
6
14
1.39
0.70
1.50
0.77
7
15
0.50
0.42
0.68
0.49
8
16
0.49
0.46
0.07
9
17
0.50
0.09
0.14
0.07
10
18
0.68
0.18
0.57
0.23

 
      结果表明:二者的标态粘结强度结果都比较接近,而养护7天+1天(50℃烘箱)的冻融循环结果与养护14天的相比偏离较大,考虑到要保证试样充分干燥,最终确定14天为粘结强度试样的养护时间。
 
    3、试验条件的确定
 
    对于外墙腻子样品,考虑到我国由于地理环境和气候条件的广域性,实际施工条件在不同的地区、不同的季节都会存在相当大的差异,外墙腻子层往往要经受雨水浸泡及冷热交替的考验。因此,本项研究设立了冻融循环后的粘结强度。参考合成树脂乳液外墙涂料标准本项研究采用5次冻融循环。此外,设置标准状态和浸水两种试验条件。
 
    (1)标准状态试验条件
 
    ①内墙腻子:将制备好的试样在标准环境下养护7天后进行粘结强度试验。
    ②外墙腻子:将制备好的试样在标准环境养护14天后进行粘结强度试验。
 
    (2)浸水试验条件
 
    ①内墙腻子:先将制备好的试样在标准环境下养护7天,接着浸水5天,再在(50±2)℃恒温箱内干燥24小时,最后置于标准条件下24小时后进行粘结强度试验。
    ②外墙腻子:在《建筑室内用腻子》JG/T 3049-1998标准中设立了标准状态和浸水两个试验条件,考虑到外墙腻子采用浸水后粘结强度是否能完全模拟实际情况,我们做了5组外墙腻子的标准状态和浸水两个条件粘结强度的对比试验,见表4。
 
标准状态和浸水两个条件粘结强度的对比试验

序号
试样编号
粘结强度(MPa)
标准状态
浸水后
1
5
0.88
0.75
2
6
0.27
0.27
3
7
0.13
0.26
4
10
0.88
0.73
5
16
0.49
0.43


 
    试验结果表明浸水后粘结强度略小于标准状态但差别不大,另外考虑到冻融循环的试验条件有间断浸水(-20℃3h→50℃3h→水中浸泡18h),相当于间断浸水90h(约为3.75天),因此对于外墙腻子不再另设浸水后的粘结强度。
 
    (3)冻融循环试验条件
 
①内墙腻子:由于使用环境在室内,不需进行冻融循环后粘结强度试验。
②外墙腻子:使用环境在室外,可能会遭遇雨雪和高温天气,腻子层内部的温度和湿度都可能产生较大的变化,因此有必要进行冻融循环后的粘结强度试验。具体冻融循环条件是将制备好的试样在标准环境下养护14天后,做5次循环【(23±2)℃水中浸泡18小时,(-20±2)℃冷冻3小时,(50±
2)℃热烘3小时为一次循环】。其中浸水高度要超过试样的腻子层。然后将试样于(50±2)℃恒温箱内干燥24小时,再于标准环境下放置24小时,进行粘结强度试验。
 
    以上标准环境由标准环境实验室提供,(-20±2)℃通过恒温冷冻箱实现,(50±2)℃依靠数显控温烘箱控制。
 
    4、用于粘结试块的粘结剂的选择
 
    从理论上讲,无论何种粘结剂只要能够保证粘结后腻子层和金属夹具的粘结强度大于测试腻子自身可能的最高粘结强度,都可以使用。试验中发现,粘结试块的不同粘结剂及稠度对最后测试结果有一定影响。本研究方法采用通用型环氧树脂粘结剂。待环氧树脂稠度上升一些之后再进行涂覆,避免金属拉拔上夹具由于重力产生滑移而且防止粘结剂流淌,从而减小对测试结果的影响。应注意涂覆厚度均匀、适宜。
 
    5、粘结强度测试数据的处理方法
 
    在大量的试验过程中我们发现粘结强度测试结果的影响因素较多,有时离散性较大,简单对测试数据进行算术平均显然缺乏足够的科学性,甚至可能由于某些问题数据参与平均,造成结果的误判。为此,根据对实际测试数据的分析,我们参考了常用的试验数据统计分析方法-去大去小法,最终确定如下方案:对于同一试验条件,每一相同样品应同时制备至少6个试样进行粘结强度测试,将其试验结果去掉一个最大值,去掉一个最小值后,求剩余4个数据的算术平均值并计算它们与此算术平均值的相对偏差。4个相对偏差中的最大值即为最大相对偏差。必须保证最大相对偏差≤20%,此时该算术平均值即为测试结果,否则认为该次试验无效,应重新进行试验。
 
    我们选取了61个样品标准状态粘结强度的数据,56个样品冻融粘结强度后的数据作为样本,对其测试数据进行分析。结果如下:
 
标态粘结强度偏差统计
偏差范围
样本数
在总数中所占的百分比
累计百分数
<=10%
4
7%
7%
>10%<=15%
4
7%
13%
>15%<=20%
6
10%
23%
>20%<=30%
11
18%
41%
>30%
36
59%
100%
总计
61
100%
 
 
标态粘结强度经去大去小处理后偏差统计
偏差范围
样本数
在总数中所占的百分比
累计百分数
<=10%
21
34%
34%
>10%<=15%
12
20%
54%
>15%<=20%
10
16%
70%
>=20%<=30%
11
18%
89%
>30%
7
11%
100%
总计
61
100%
 

冻融粘结强度偏差统计
偏差范围
样本数
在总数中所占的百分比
累计百分数
<=10%
2
4%
4%
>10%<=15%
2
4%
7%
>15%<=20%
6
11%
18%
>20%<=30%
8
14%
32%
>30%
38
68%
100%
总数
56
100%
 
 
冻融粘结强度经去大去小处理后偏差统计
偏差范围
样本数
在总数中所占的百分比
累计百分数
<=10%
24
47%
47%
>10%<=15%
8
16%
63%
>15%<=20%
7
14%
76%
>20%<=30%
9
18%
94%
>30%
3
6%
100%
总数
51
100%
 

 
    上述图表中,表5和表7是将若干样品按其测试数据的最大相对偏差归类统计。表6和表8中的样本分别对应于表5和表7中的若干样品,按其测试数据经去大去小处理后的最大相对偏差归类统计而成的。从统计数据可以看出,标态粘结强度经去大去小处理后偏差范围≤20%的占总数的70%,远远大于未经去大去小处理的粘结强度的同样偏差范围所占的比例23%;同样,在≤20%的偏差范围内,冻融后的粘结强度经去大去小处理后所占比例为76%也远远大于未经去大去小处理所占比例18%。由此可见,将数据经去大去小处理后,测试结果偏差减小,精确度增加,有助于得到更准确的数值。
同时,标态和冻融后的粘结强度在偏差范围 ≤20%档中所占比例分别达到70%和76%。
 
    三、结 
 
1、在试验基础上确定了建筑腻子粘结强度试验方法;
2、本项目研究制定的试验方法适用性好和操作性好,并被《建筑外墙用腻子》行业标准采用;
3、讨论了试验基材、试验厚度、试样形式、养护时间及成型模具对试验结果的影响;
4、  提出了试验数据的处理方法,并验证了采用该方法处理后的试验数据分散性较小,可满足试验要求。

作者:admin 来源:涂料原料网
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