聚合物胶粉和纤维素醚对NHL砂浆粘结强度的影响研究.pdf

验与研我
聚合物胶粉和纤维素庵NHL砂浆粘结强度的影响研究
Influence of polymer powder and cellulose ether on NHL mortar performance
周霄'胡源禇飞2
(1中国文化遗产研究院文物保护科学技术研究所,北京100029;
2中国地质大学文化遗产和岩土文物保护工程中心,湖北武汉430074)
摘要:水硬石灰(NHL)砂浆兼具石灰和水泥的优点,低收缩、耐盐、适中的抗压和抗折强度,水溶盐含量低,同
时与传统的砖石建筑兼容性好,是一种天然、无污染、耐老化的加固粘结材料。本文主要研究了聚合物胶粉和纤维素誌这
两种助剂在NHL砂浆体系中对粘结强度的贡献。同时探讨了适合文物加固保护材料的聚合物胶粉和纤維素醚的添加量。
关键词:NTHL砂泶;粘结强度;聚合物胶粉;纤维素醚
Abstract Hydraulic lime is a kind of natural inorganic material which has lower shrinkage, medium compressive and flexural
strength, low content of soluble salt and chemically, hysically, mechanically compatible with the masonry materials. The focus of the
study presented in this Paper is to study the contribution of polymer powder and cellulose ether to the bond strength of the NHL
mortar And discuss the proper content of polymer powder and cellulose ether to masonry repair material
Key word: NHL mortar; bond strength; polymer powder; cellulose ether
中图分类号:TU526文献标志码:A文章编号:1003-8965(201100-0043-04
1前言
强度低、收缩较大、耐水性差等问题,造成粘结、
填补及加固的保护效果并不理想,特别是在潮湿
目前在实践中,作为砖石质文物修复的砂浆或干湿度变化较大的环境下。因此不符合施工的
使用比较多的有两大类材料,即水泥材料和有机要求。基于这种现状,水硬性石灰(NHL)材料
树脂高分子材料。水泥材料由于粘结强度高、具作为一种文物建筑保护中的新型材料开始日益受
有优异的抗老化及抗潮湿能力:得到了广泛应用
到人们重视。例如,李最雄研究发现在甘肃秦安
但是大量的科学研究与工程实例证明,现代水泥大地湾遗址房屋地面建筑中发现的胶结材料是以
材料与传统砖石等材料不兼容,如水泥中的水溶当地的料礓石(含CaCO360%~80%,含其他
盐会严重损坏砖石材料。而高分子材料(如环氧粘土矿物40%~20%)为原料烧制”。陈庚龄
树脂)与砖石材料的物理化学性质差异更大,在马清林等采用水合烧料礓石无机胶凝材料对酒泉
实践中出现了更多更严重的兼容性问题,主要表丁家闻五号壁画进行加固粘结也取得较好的效果
现为强度太高、发脆、老化产物与破石完全不同、。1994~1998年,德国联邦环保基金会(DBU)
不吸水、不透气。
资助了“文物建筑保护中的水硬性石灰材料研究”
因此近年来研究人员把目光又投向了传统石该研究表明水硬性石灰(NHL)在文物建筑保护
灰材料与传统工艺。传统砖石建筑本身曾经大量领域具有广阔的应用前景。虽然水硬性石灰材
采用石灰类材料,所以石灰类材料的使用在兼容料的具体配方和施工工艺等方面的研究还存在很
性方面天然具有优势。但是,传统石灰材料与水多不足,但是整体上来说作为石灰粘结剂使用的,
泥、环氧树脂等现代材料相比,仍存在固化慢、带有天然水硬成分的砂浆的优点非常突出:它兼
基金项目:中国文化渡产研究院2008年度基本科研业务费课题,2008-GBKY-5
万方数据
验与
表1NHL2化学成分分析结果(按照欧标459-1)
成分(%
氧化钙
氧化镁
自由钙
自由水结晶水「烧失量
测试结果
68.5
2.5
1.03
29.5
0.8
0.7
13.2
13.9
表2NHL2物理性能分析结果(按照欧标4591)
参数
细度
细度
0.09mm0.2mm
容い「水量「扩散入量空气量
时
稳定性
结果
0.2%
0%
0.71
290g 186mm 24mm 3.2v0%250min 03mm
具石灰和水泥的优点,具有低收缩、耐盐、适中3
的抗压和抗折强度、低水溶盐含量等优点,同时
表3NHL砂浆配方
与传统的砖石建筑兼容性好,是一种天然、无污染
成分NHL2粗粉细粉极细粉
耐老化的加固粘结材料。
含量(wt%)
12
16
由于NHL的固化周期长,粘结强度提高较为
缓慢,因此为了保证其最初的粘结强度和工作性
本研究中水灰比为0.24,先将NHL2和所添
能,通常需要在NHL砂浆体系中添加一定量的助
加的岩粉以及减水剂和消泡剂混合混合均匀,然
剂。这些助剂包括聚合物胶粉、纤维素醚、减水剂
后再添加所测试的胶粉或者纤维素张。所有试验
消泡剂等等叫。而NHL砂浆作为文物保护材料,
分为4组
最重要的性能就是其适中的粘结强度,考虑到文
1)NHL2+骨料岩粉,评价不添加助剂情况
物保护材料的长期性和有效性,因此我们必须对
下的粘结强度。
可能对其粘结性能产生影响的助剂做一系统评价。
2)骨料岩粉+胶粉,评价单纯由胶粉产生
以保证当助剂失效后,加固砂浆本身还可以具有
的粘结强度。
足够的粘结强度。
3)NHL2+骨料岩粉+纤维素醚,评价单纯
由纤维素醚产生的粘结强度。
2试验
4)NHL2+骨料岩粉+胶粉+纤维素醚,添
加助剂之后整体的粘结强度。
2.1原材料
粘结强度试验参照く墙体饰面砂浆〉JC「
本试验采用的天然水硬石灰为德国 HESSLER
1024-2007标准进行。在规整的石灰岩表面制
KALKWERKEGMBH公司出品的NHL2。其物理
作尺寸4cmx4cmx1cm的试样,在标准状况下
性质和主要化学组成见表1,表2。
(60%湿度,20℃)养护至28d龄期,然后按照
骨料采用石灰岩磨制而成的粉末,通常平均
标准进行测试。
粒径d≤1mm。石灰岩粉末按其平均粒径d可
以分为粗粉(d=0.5~0.7mm)、细粉(d=0.2
3试验结果及分析
0.5mm)、极细粉(d=0.2~0.5mm)。聚
合物胶粉为国民淀粉公司的 ELOTEX RFX7000产
3.1NHL2+骨料岩粉
品。保水增稠材料为山东赫达股份有限公司生产
NHL2加骨料制作的样品在初凝结束之后很
的甲基纤维素醚MC500。去离子水。
快就自然脱落了,我们分析样