當前建筑保溫材料抗凍試驗研究

王建忠

（中國水利水電第九工程有限公司中心試驗室，貴州 貴陽 550008）

1 不同標準的試驗方法對保溫砂漿抗凍性能檢測結果的影響

關于材料的抗凍性試驗，我國現行的建筑節能相關標準一般采用JGJ70《建筑砂漿基本性能試驗方法》。但無論JGJ70-1990中的第九章，還是修訂后的JGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》第十一章抗凍性能試驗的第一條均明確規定，該方法適用于或可用于檢驗強度等級大于M2.5的砂漿。故完全參照JGJ70抗凍性能試驗方法檢測抗壓強度一般小于2.5MPa的保溫砂漿值得分析研究。

1.1 JGJ/T70-1990試驗方法對保溫砂漿凍融循環后質量損失率檢

測結果的影響

根據GB/T20473-2006《建筑保溫砂漿》中6.7要求，保溫砂漿的抗凍性能測定根據JGJ70-1990中第九章的規定進行，先按該標準的規定，制備70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試件6塊，凍融循環次數為15次。凍融循環結束后，保溫砂漿試件的質量損失率應≤5%。質量損失率按式(1)計算：

式中：Δmm為凍融循環后的質量損失率，以6塊試件的平均值計算，%；

mo為凍融循環試驗前試件質量 (飽水時的質量)，kg；

mN為凍融循環試驗后試件質量 (烘干時的質量)，kg。

顯然該方法對保溫砂漿不合適。一方面是將材料所含的水作為凍融試驗的質量損失；另一方面，將吸水飽和時的質量作為基數，不能真正反映材料的質量損失率。例如：假定某保溫砂漿泡水2d的質量吸水率為6%，且實際凍融未產生質量損失，保溫砂漿的干體積密度300kg/m3，試件體積為 V，則有：

上述計算結果表明，只要材料的質量吸水率大于6%，即使實際材料的凍融質量損失為零，按式(1)計算所得的這一指標也不合格。而絕大部分的保溫砂漿質量吸水率一般均大于6%，這將導致保溫砂漿這一指標均不合格的結論。實際上，上述計算方法中將試件中的吸水量在烘干過程中作為質量損失計入，從而導致了結果的不合理性。

1.2 JGJ/T70-2009試驗方法對保溫砂漿抗凍性能檢測結果的影響

2009年6月1日實施的JGJ70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》第十一章在JGJ70-1990的基礎上，對砂漿的抗凍性能試驗方法進行了較大的修訂，特別是針對砂漿試件凍融后的質量損失率計算方法。首先，砂漿抗凍試件雖仍采用0.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試件，試件數量為6塊，但將其分為2組，每組3塊，分別作為抗凍與抗凍試件同齡期的對比抗壓強度檢驗試件。其次，凍融試驗結束后，將凍融試件從水槽取出，并用擰干的濕毛巾輕輕擦去表面水分，然后稱其質量，凍融后試件的質量為飽水時的質量，而不再是JGJ70-1990規定的在(105±5)℃條件下烘干后的質量。然后，砂漿試件凍融后的質量損失率按式(2)計算：

式中：Δmm凍融循環后試件的質量損失率，以3塊試件的算術平均值計算，%，精確至1%；

mo為凍融循環試驗前試件質量 (飽水時的質量)，kg；

mn為凍融循環試驗后試件質量 (飽水時的質量)，kg。

由式(2)可見，JGJ/T70-2009凍融循環后試件的質量損失率按凍融前后試件飽水時的質量進行計算，較JGJ70-1990可比性強，也更為合理，但又出現了新的問題。

針對干密度往往小于500kg/m3、抗壓強度一般低于2.5MPa的保溫砂漿，按JGJ/T70-2009測定時會出現凍融循環試驗后，試件飽水質量大于凍融循環試驗前試件飽水質量的情況，即凍融循環試驗后試件飽水質量不僅未損失，反而增加，進一步按JGJ/T70-2009進行強度損失率的測定，發現凍融后試件抗壓強度均出現不同程度的降低。對于抗壓強度為1.73MPa的1號樣品，凍融循環15次后的抗壓強度損失率為10%左右，而質量較未凍融前增加4.6%；抗壓強度為0.71MPa的2號樣品，抗壓強度損失率為6%時，質量較未凍融前增加10.5%；抗壓強度為0.56MPa的3號樣品，抗壓強度損失率為43%時，質量較未凍融前增加1.8%。顯然，出現這樣的測試結果與實際情況并不相符，也是不合理的。

工程建設標準DB33/T1054－2008《無機輕集料保溫砂漿及系統技術規程》附錄B.4.5條對抗凍性試驗方法作了適當的修正，規定如下：

(1)試件在28d齡期時進行凍融試驗。試驗前兩天應把凍融試件和對比試件從養護室取出，進行外觀檢查并記錄其原始狀況；先把試件放入事先已升溫到 (80±3)℃環境下烘干24h，然后編號，稱其質量；隨后放入15～20℃的水中浸泡，浸泡的水面應至少高出試件頂面20mm，兩組試件浸泡24h后取出，并用擰干的濕毛巾輕輕擦去表面水分。將凍融試件進行凍融試驗，對比試件則放入標準養護室中進行包裹養護。

(2)冷凍箱(室)內的溫度均應以其中心溫度為標準。應將試件凍結溫度控制在-20～-15℃。當冷凍箱(室)內溫度低于-15℃時，試件方可放入。如試件放入之后，溫度高于-15℃時，則應以溫度重新降至-15℃時計算試件的凍結時間。裝完試件至溫度重新降至-15℃的時間不應超過2h。

(3)每次凍結時間為4h，凍后即可取出并應立即放入能使水溫保持在15～20℃的水槽中。此時，槽中水面應至少高出試件表面20mm，試件在水中浸泡的時間應為4h。浸水4h后即為該次凍融循環結束。取出試件，送入冷凍箱(室)進行下一次循環試驗，以此連續進行直至15次循環。

(4)每5次循環，應進行1次外觀檢查，并記錄試件的破壞情況；試驗期間如需中斷試驗，試樣應置于-20～-15℃環境下存放。

(5)凍融試驗結束后，凍融試件與對比試件應同時放入(80±3)℃的條件下烘干24h，然后進行稱量、試壓。

(6)保溫砂漿抗凍性能結果計算按如下規定進行：

①砂漿試件凍融后的強度損失率按式(3)計算：

式中：Δfm為15次凍融循環后的砂漿強度損失率，%；

fm1為凍融循環試驗前的試件抗壓強度，MPa，以6塊試件中4個中間值的平均值計算；

fm2為15次凍融循環后的試件抗壓強度，MPa，以6塊試件中4個中間值的平均值計算。

②砂漿試件凍融后的質量損失率按式(4)計算：

式中：Δmm為15次凍融循環后的質量損失率，%；

mo為凍融循環試驗前的試件質量 (烘干后的質量)，kg，以6塊試件中4個中間值的平均值計算；

mn為15次凍融循環后的試件質量(烘干后的質量)，kg，以6塊試件中4個中間值的平均值計算。根據上述工程建設標準，采用同一批次的材料制作試樣進行了比對試驗。顯然，這一試驗結果能比較客觀地反映材料經凍融破壞后的實際情況。

2 結束語

綜上所述，由于無機輕集料保溫砂漿的特殊性，引用JGJ70-1990《建筑砂漿基本性能試驗方法》及修訂后的JGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》中抗凍性能試驗方法來評價其抗凍性，特別是質量損失率，存在較大的不合理性，對其他輕質無機保溫漿料可能也存在同樣的問題，在引用時一定要先進行適用性試驗驗證。