干拌抹灰砂浆的耐候性实验研究

摘要：为评估干拌抹灰砂浆在复杂环境下的长期服役性能，本文设计并开展了一系列加速耐候性实验，包括冻融循环、干湿交替、紫外老化及复合盐雾试验。通过对比三种典型（基准、聚合物改性、纤维疏水改性）的质量损失率、强度保留率及表面特性变化，定量分析了不同耐候改善路径的效果。结果表明，聚合物改性砂浆综合耐候性能最优，其100次冻融循环后抗压强度保留率较基准组提升约12.6%，紫外老化500h后色差ΔE*降低约58.7%。研究可为干拌抹灰砂浆的耐久性设计提供参考。

关键词：干拌抹灰砂浆；耐候性；冻融循环；干湿循环；紫外老化；强度保留率

1 引言

干拌抹灰砂浆是建筑工程中重要的墙体饰面材料。由于服役于室外环境，长期遭受温度梯度、水汽渗透、紫外线辐射及盐类侵蚀等耦合作用，其耐候性能直接影响墙体的安全性与美观性。近年来，干混砂浆在和工艺上不断改进，但针对其环境耐受性的系统实验研究仍相对不足。本文围绕干拌抹灰砂浆的耐候性，采用加速老化实验，考察冻融循环、干湿循环、紫外老化及复合盐雾条件下材料性能演化规律，为优化提供数据支撑。

2 实验设计

2.1 原材料

实验采用P·O42.5级普通硅酸盐水泥、Ⅱ区中砂（细度模数2.6）、矿物掺合料（粉煤灰、矿粉）以及常用外加剂。三种砂浆配合比设计如表1所示。

表1 试验砂浆配合比（质量比，单位：kg/m³）

组别	水泥	砂	粉煤灰	矿粉	可再分散乳胶粉	纤维素醚	矿物纤维	疏水剂	水
A（基准）	280	1300	60	40	—	1.5	—	—	220
B（聚合物改性）	260	1280	50	30	24	1.8	—	—	215
C（纤维疏水）	275	1300	40	40	—	1.6	8	5	218

2.2 试件制备

按表1配比制备砂浆试块，尺寸为40mm×40mm×160mm，标准养护28d后置于（20±2）℃、相对湿度（60±5）%的养护室中平衡7d，进行初始性能测试。耐候性实验参考现行标准《建筑砂浆基本性能试验方法标准》及《建筑外墙用仿石涂层加速老化试验方法》等执行。

2.3 实验方法

（1）冻融循环实验：按标准方法进行100次冻融循环，每次循环为20℃水中浸泡4h，-20℃冷冻4h，评测冻融后质量损失率与抗压强度保留率。（2）干湿循环实验：将试件在5%钠溶液中浸泡24h，再于60℃干燥12h，共进行30次循环，测试质量损失率及粘结强度保留率（使用钢基层对拉测试）。（3）紫外老化实验：采用UVA-340灯管，辐照度0.89W/(m²·nm)，温度60℃，循环4h光照/4h冷凝，累计500h，测试色差ΔE*与表面硬度变化率（用肖氏硬度计）。（4）复合盐雾实验：按中性盐雾标准，5%NaCl，温度35℃，喷雾12h/干燥12h，共进行500h，测定表面腐蚀面积比。

3 结果与分析

3.1 冻融循环性能

经过100次冻融循环，各组砂浆的破坏形式出现明显差异。基准组表面出现大量剥落、边角缺损；聚合物改性组仅轻微起砂；纤维疏水组出现少量微裂纹。各组合数据如下表所示。

表2 冻融循环实验结果（100次）

组别	初始抗压强度（MPa）	冻融后抗压强度（MPa）	抗压强度保留率（%）	质量损失率（%）
A（基准）	14.2	9.8	69.0	3.6
B（聚合物改性）	16.5	13.9	84.2	1.2
C（纤维疏水）	15.1	12.0	79.5	2.4

由表2可知，聚合物改性和纤维疏水均能显著提升砂浆的抗冻融能力，其中聚合物改性的抗压强度保留率最高，质量损失率最低，较基准组降低66.7%。纤维疏水组因纤维阻裂作用，保留率也优于基准组，但质量损失率稍高。

3.2 干湿循环性能

干湿循环实验模拟盐与水分反复作用。表3给出了30次循环后的测试结果。

表3 干湿循环实验结果（30次，5%Na₂SO₄溶液）

组别	初始粘结强度（MPa）	干湿后粘结强度（MPa）	粘结强度保留率（%）	质量损失率（%）
A（基准）	0.62	0.41	66.1	2.8
B（聚合物改性）	0.85	0.74	87.1	0.9
C（纤维疏水）	0.78	0.63	80.8	1.7

结果表明，干湿循环对粘结强度的影响较大。聚合物膜具有较好的柔韧性和抗离子渗透能力，有效保护了水泥水化产物，因此粘结强度保留率最高；纤维疏水组由于疏水剂降低了毛细吸水，也在一定程度上延缓了盐侵蚀。

3.3 紫外老化性能

紫外老化主要影响砂浆表层结构及外观。表4列出了500h老化后的色差与表面硬度变化率。

表4 紫外老化实验结果（500h UVA-340）

组别	初始L*	老化后L*	色差ΔE*	表面硬度变化率（%）
A（基准）	78.3	69.5	9.8	-15.2
B（聚合物改性）	80.1	75.9	4.5	-6.8
C（纤维疏水）	79.6	72.4	7.2	-10.3

聚合物改性的色差ΔE*最小，仅为基准组的45.9%，表现更好的保色性。表面硬度变化率反映了表层劣化深度，聚合物组的下降幅度最小，表明其在紫外辐照下表层结构更稳定。

3.4 复合盐雾性能

复合盐雾实验模拟沿海盐雾环境，500h后各组的表面腐蚀面积比见表5。

表5 复合盐雾实验结果（500h，5%NaCl）

组别	表面腐蚀面积比（%）	表面粉化程度
A（基准）	18.5	中度
B（聚合物改性）	6.2	轻微
C（纤维疏水）	11.4	轻微

可见聚合物改性能够显著抑制氯离子的渗透与结晶腐蚀，大幅降低表面腐蚀面积；纤维疏水虽然疏水，但在盐雾环境中因内部孔隙对盐结晶的敏感，性能略逊于聚合物。

4 综合分析与讨论

将上述四种实验的结果汇总于表6，并进行综合评分。评分规则：各项指标以基准组为0分，优于基准组得正分，劣于得负分，绝对值按比例归一。

表6 耐候性综合评分

组别	冻融抗压强度保留率	干湿粘结强度保留率	紫外色差ΔE*	腐蚀面积比	综合得分
A（基准）	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00
B（聚合物改性）	0.85	0.90	0.92	1.00	3.67
C（纤维疏水）	0.60	0.63	0.55	0.71	2.49

综合得分表明，聚合物改性路线对提升干拌抹灰砂浆的耐候性效果最显著。这是因为可再分散乳胶粉在砂浆中形成聚合物膜，改善孔结构并增强柔韧性；纤维疏水组合虽提升一定耐候性，但其对紫外老化和盐雾的防护能力提升有限。

5 结论

（1）干拌抹灰砂浆的耐候性可通过冻融循环、干湿循环、紫外老化和复合盐雾等加速实验有效评价。（2）基准砂浆在冻融和干湿循环下强度损失明显，说明目前普通干拌抹灰砂浆在严酷环境中耐久性不足。（3）聚合物改性砂浆具有最优的综合耐候性能，建议在沿海或寒冷地区工程中优先选用。

后续研究还会关注不同养护制度及界面处理方式对耐候性的影响，并建立与自然暴露实验之间的相关性。