聚合物改性砂浆建筑材料力学性能测试中的粘结强度测试分析

聚合物改性砂浆因优异的粘结性、抗裂性及耐老化性，广泛应用于建筑修补、结构加固、外墙保温层粘结等工程，其与基层（混凝土、砖、保温板等）的粘结强度直接关系到工程耐久性与结构安全。然而，粘结强度测试受试样制备、操作流程、环境因素等多环节影响，易出现结果偏差。本文围绕测试核心环节展开，系统分析工程意义、标准依据、试样制备、操作细节及结果有效性，为实践中保证测试准确性提供参考。

粘结强度的工程意义

在旧建筑混凝土梁加固中，聚合物改性砂浆作为外包层与原梁的粘结介质，若粘结强度不足（如设计要求≥1.5MPa，实际仅1.0MPa），受弯时加固层会与原梁分离，无法共同受力，导致加固失败；在保温层施工中，砂浆与保温板的粘结强度若低于0.1MPa，冬季低温收缩易引发保温层空鼓、脱落，甚至造成外墙砖坠落隐患。粘结强度是聚合物改性砂浆工程应用的“生命线”，直接决定了材料能否发挥设计功能。

测试的标准依据与方法选择

国内粘结强度测试主要遵循三类标准：结构加固类（GB 50367-2013《混凝土结构加固设计规范》）规定用拉拔法，试样尺寸100mm×100mm×20mm，适用于混凝土基层加固；修复类（JGJ/T 270-2012《结构加固修复用聚合物砂浆》）允许拉拔法或剪切法，剪切法更适合砂浆层较薄（≤10mm）的修补工程；防水类（JG/T 158-2013《聚合物水泥防水砂浆》）用十字交叉法，适用于防水砂浆与基层的粘结测试。需根据工程场景选择对应标准，避免方法误用导致结果偏差。

试样制备的关键细节

基层处理是试样制备的核心。混凝土基层需用角磨机打磨至露出坚硬骨料，清除浮浆、松散颗粒，用压缩空气吹净灰尘；若有油污，用丙酮擦拭2-3次至表面无油渍。基层处理不到位会形成界面薄弱层，测试时易在此处破坏，结果偏低。

砂浆拌合需严格按配比执行，水灰比误差≤±1%，搅拌3-5分钟至均匀无结块。若搅拌不充分，砂浆内部存在干粉团，会降低粘结性能。试样成型时，砂浆厚度需与工程一致（如加固工程20-30mm），用模板控制厚度，避免厚薄不均导致应力集中。

养护条件需符合标准：温度20±2℃、湿度≥90%，养护7天或28天。7天龄期适用于快速抢修工程（需达到设计值70%以上），28天龄期用于永久性工程（水化完成，强度稳定）。若养护温度低于10℃，水化缓慢，28天粘结强度会下降30%；湿度不足80%，砂浆表面干裂，界面粘结力降低15%-20%。

测试设备与操作流程

拉拔法是最常用的测试方法，需使用数显拉拔仪（量程0-50kN，精度±1%）、100mm×100mm拉拔头及结构胶。操作分四步：首先粘贴拉拔头——结构胶均匀涂抹在拉拔头与砂浆表面（厚度1-2mm），静置24小时固化；其次安装拉拔仪——确保拉拔仪中心与拉拔头中心对齐（偏移≤2mm），避免偏心加载；然后匀速加载——按标准控制速度（如GB 50367要求0.5MPa/s），直至试样破坏；最后计算强度——粘结强度=最大荷载/试样面积（如100mm×100mm试样面积为0.01㎡）。

操作中需注意：加载速度过快（如1.0MPa/s）会导致试样脆性破坏，结果偏高15%；过慢（如0.2MPa/s）会引发徐变，结果偏低10%。因此需用带速度反馈的拉拔仪，保证加载稳定。

影响测试结果的主要因素

基层材料类型直接影响结果：混凝土基层强度越高（C30比C20），表面越致密，机械咬合力越强，粘结强度高10%-20%；烧结砖基层孔隙率高（约20%），砂浆渗透形成“锚定效应”，粘结强度比混凝土高20%-30%，但砖体强度低（10-20MPa），测试时易发生砖体破坏；加气混凝土基层孔隙率达40%，渗透深度大，但强度仅3-5MPa，需结合基层强度评价结果。

环境温度与湿度的影响显著：温度20℃时水化最快，粘结强度发展良好；温度降至5℃以下，水化停滞，7天强度仅达设计值的50%。湿度低于90%，砂浆表面失水干裂，界面粘结力下降15%-20%。

结构胶性能也需关注：若结构胶粘结强度低于砂浆（如结构胶强度2MPa，砂浆强度3MPa），测试时会先发生拉拔头分离，导致结果无效。因此需选择强度≥砂浆的结构胶（如环氧树脂胶，强度≥5MPa）。

常见问题及结果有效性判断

测试中常见异常情况及处理：界面破坏（破坏面在砂浆与基层间）——因基层处理不到位或砂浆拌合不均，结果无效，需重新制备试样；拉拔头粘结破坏（拉拔头与砂浆分离）——因结构胶涂抹不均或固化时间不足，需更换结构胶并延长固化时间（如24小时增至48小时）；偏心破坏（试样斜向断裂）——因拉拔仪安装偏移，结果波动大，需重新校准位置。

结果有效性需看破坏形式：砂浆内聚破坏（破坏面在砂浆内部）——说明粘结强度高于砂浆强度，结果有效；基层破坏（破坏面在混凝土/砖内部）——说明粘结强度高于基层强度，结果有效；界面破坏——结果无效。同一组试样（6个）的变异系数需≤15%，否则需增加试样数量重测。

不同工程场景的测试要点

对于修补工程（如墙面裂缝修补），砂浆层较薄（5-10mm），需用剪切法测试（JGJ/T 270推荐），避免拉拔法因砂浆层薄导致的应力集中；对于保温层粘结（砂浆厚3-5mm），需用十字交叉法（JG/T 158要求），模拟实际界面受力状态；对于加固工程（砂浆厚20-30mm），拉拔法更贴合实际荷载形式，结果更可靠。

工程中还需注意：若基层表面有涂层（如旧墙的乳胶漆），需全部铲除至原基层，否则涂层会成为界面薄弱层，导致粘结失败；若工程处于低温环境（如冬季施工），需采取保温措施（如覆盖土工布），确保养护温度≥10℃，否则粘结强度无法达标。