銘將機械

　　以玻化微珠或閉孔珍珠岩為保溫骨料的無機輕集料保溫（wēn）砂漿是一（yī）種新型建築幹粉砂漿，具有保溫隔熱及耐火、耐老化性能較好的特點。本文研究了水（shuǐ）泥、改性劑、可再分散乳膠粉及不同的膠結料與保溫骨料之比對保溫（wēn）砂漿性能的影響情況

引 言

　　無機輕（qīng）集料保溫砂漿是（shì）以玻化微珠或（huò）閉孔珍珠岩等機輕集料為保溫骨料，水泥等無機膠凝材料為主要膠（jiāo）結料，並摻加高分子聚合物及其他功能（néng）性添加（jiā）劑而製（zhì）成的建築幹粉砂漿，具有施工方便、保溫隔熱性（xìng）能較好的特點。相（xiàng）比於有機保（bǎo）溫材料，由（yóu）於砂漿采用（yòng）無機礦物作（zuò）為保溫骨料，故不易燃燒，防火性能（néng）好，受熱也不會散發有毒氣體；且其耐（nài）候性及耐老化性能也有很大提高（gāo）。因此，該類（lèi）保溫砂漿是一種綜合（hé）性能（néng）較好且綠色（sè）環（huán）保的新型建築保（bǎo）溫材料。

　　近兩年來，國內已（yǐ）有文獻資料報道（dào）了玻化微珠（zhū）保溫砂漿的研製（zhì）情況及施工技術。文獻［1］研究表明通（tōng）過摻加高效砂（shā）漿發泡劑和β半（bàn）水石膏，能改善玻化微珠保溫砂漿的性能。文獻［2］研究了玻化微珠摻量（liàng）及外加劑對砂漿性能的影響。本文參照（zhào）GB20473《建築保溫砂漿》的技術（shù）性能要求，通過對砂（shā）漿稠度、幹密度、抗壓強度、拉伸粘結強度、導熱係數、軟化係數多項指標的測試，在較為詳細地考察了水泥用量及（jí）改性劑對保溫砂漿性能影響的同時（shí），著重研究了加入改性劑對幹（gàn）密度與導熱係數、抗壓（yā）強度間的相關性影（yǐng）響（xiǎng），並探討了加入改（gǎi）性劑後膠結料與玻化微珠配比以及可再分散乳膠粉（fěn）摻量不同（tóng）時對保溫砂漿性能的影響（xiǎng）情況（kuàng），可（kě）望為生產性能優良的無機輕集料保溫砂漿提供研究基礎。

試 驗

1.1 原材料

　　膠結料：本文中所指膠結料指除（chú）玻（bō）化微珠外（wài），組（zǔ）成無機輕集料保溫砂漿（jiāng）的其他材（cái）料，包括水泥等無機膠凝材料、高分子聚合物及其他功能性添（tiān）加材料。

　　水泥：42.5級普通（tōng）矽酸鹽水泥，海（hǎi）豹水泥有限公司生產。

　　可再分散乳膠粉：乙烯-醋酸（suān）乙烯（xī）共聚型高分子聚合物，最低成膜（mó）溫度0℃。

　　玻化微珠：是一種無機物玻璃質礦物材料，由火（huǒ）山（shān）岩粉碎成礦砂，經過特殊膨化燒法加工（gōng）而成（chéng）。該材料呈不（bú）規（guī）則球狀顆粒，內部為多孔的空腔結構，表麵玻化封閉（bì）。相（xiàng）比於普通膨脹珍珠岩，玻化（huà）微珠具有質輕、保溫隔熱性能好、強度高的特點。試驗（yàn）采用玻化（huà）微珠為河南省信陽（yáng）生產，其在掃描電鏡下的（de）外觀形狀及（jí）內部結構的SEM照片見圖1、圖2。

　　玻（bō）化微珠的（de）堆（duī）積（jī）密度在130~140 kg/m3，表1為顆粒（lì）粒徑分布（bù）情況。由表1可見，所采（cǎi）用的玻化微珠粒徑主要集中在0.3~0.6 mm間。

　　此外，本文中膠結料與玻化微（wēi）珠（zhū）之比是指膠結料(質（zhì）量)與玻化（huà）微珠（zhū）(體積)之間的質量體積比；水料比指水與無機輕集料保溫砂漿之間的質量比。

1.2 試（shì）驗方法

　　試驗室（shì）環境為空氣溫度23℃±2℃，相對濕度55%~85%。

1.2.1 稠度（dù）

　　按JGJ7070―1990《建築砂漿基（jī）本性能試驗方法（fǎ）》中第三（sān）章的規定進行。

1.2.2 濕（shī）表觀密度

　　按JG158－2004《膠粉聚苯顆粒外牆外保溫係統（tǒng）》6.5.1的規定進行測試（shì）。

1.2.3 抗壓強度、幹密度（dù）、軟化（huà）係數

　　稠度控製在試驗所（suǒ）要求的範圍內。參（cān）照GB/T20473―2006《建築保溫砂漿》中（zhōng）附錄B、附錄C進行試（shì）件成型。其中試樣的養護方（fāng）式為：試樣製作後，用聚乙烯薄膜覆蓋，養護48 h±8 h後脫模（mó），繼續用聚乙烯薄膜包裹養護至14 d，去掉薄膜，養護至28 d。

1.2.4 拉伸粘結強度

　　參照JG/T 24―2000中6.14的規定進行測定。其中保溫砂漿成型厚（hòu）度為6 mm，成型時用刮刀（dāo）抹實，用聚（jù）乙烯薄膜養護至14 d後，去掉薄膜繼續養護至28 d。

1.2.5 導熱係數

　　按GB/T 10294執行，其中試驗平均溫度為25℃，冷熱板溫差（chà）為20℃。

2.1 膠結料中水泥含量對無機輕集料保溫砂漿性能的影（yǐng）響

　　在無機輕（qīng）集料保溫砂（shā）漿中，水泥是最主要的膠凝材料，水泥通過水化作用，為保溫砂漿的力學性能提供保障。表2反應了（le）膠結料與玻化微（wēi）珠之比為1∶5.5時，膠結料中水泥含量對保溫砂漿的影響情況。

　　由表（biǎo）2可見，在（zài）保持膠結料與玻化微珠之比相同，水料比不變的條件下，隨膠結料中水泥的含量增（zēng）大，保溫砂漿新拌漿體的（de）稠度逐漸減小，濕表觀密度增加，保溫砂漿的幹密度、抗壓強度、拉伸粘結強度均提高。而（ér）幹密度的提高，會使砂漿的導熱係數增大，保溫性（xìng）能（néng）下降（jiàng）。在（zài）試驗過程中還觀察到（dào），隨水（shuǐ）泥用量的上升，出現了新（xīn）拌漿體（tǐ）中膠結料對玻化微珠包裹性不佳、和易性變差、漿體較為鬆散的情況，且隨時間延長，稠度下（xià）降很快。當水泥含量（liàng）達94%時，10 min後漿體明顯變幹，施工操作困難。這主要是由於一方麵水泥自身密度（dù）較大，在膠結料質量（liàng）一定的情況下，增（zēng）大水泥用量，膠結料的密度也相應（yīng）提高，從而使其在保溫砂漿中所占體積減少，故會產生漿體包裹性變差的現象；而（ér）另一方（fāng）麵，水泥（ní）用量的增加，也使漿體凝結時間縮短。因此，在保溫砂漿的配方組成中，必須（xū）控製好作為主要膠凝材料水泥的（de）用量。水泥含量高，雖可提高砂漿的強度，但會影響施工性能，且使材料的（de）保溫性能降低。

　　圖3、圖4反映水泥摻量為78%，膠結料與玻化微珠的（de）比在1∶3.5~1∶7.0間變化時，保溫（wēn）砂漿幹密度對導熱（rè）係數、抗壓強度的影響情況。

　　由（yóu）表2可見（jiàn），在保持膠結料與玻化微珠之比相同，水料比不變的條件下，隨膠結料中水泥的含量增大，保溫砂漿新拌漿體的（de）稠度逐漸減小（xiǎo），濕表觀密（mì）度增加，保溫砂漿的幹密度、抗壓強度、拉伸粘結強（qiáng）度均提高。而幹密度的提高，會使砂漿的導熱係數增大，保溫性（xìng）能下降。在（zài）試驗過程中還觀察到，隨水泥用量的上升，出現了新拌漿體中膠結料對玻化微珠（zhū）包裹性不佳、和易性變差（chà）、漿體較為鬆散的情況（kuàng），且隨時間延長，稠度下降（jiàng）很快。當水泥含量達94%時，10 min後漿體明顯變幹，施工操作（zuò）困難。這（zhè）主要是由於一方麵水泥自身密度較大，在膠結料質量一定的情（qíng）況下，增大水泥用量，膠結料的密（mì）度也相應提高，從而使其在保溫砂漿（jiāng）中所占體積減少，故會產生漿體包裹性變差的現象；而另一方麵，水泥用量的（de）增加，也使（shǐ）漿體凝結（jié）時間縮短。因此，在保溫砂漿的配（pèi）方組成中，必（bì）須（xū）控製好作為主要膠凝材料水泥的用量（liàng）。水泥含量高（gāo），雖可提高（gāo）砂漿的（de）強（qiáng）度，但會影響施工（gōng）性能，且使材料的保溫性能降低。

　　圖3、圖4反映水泥摻量為78%，膠結料與玻化微珠的比在1∶3.5~1∶7.0間變化時，保溫砂漿（jiāng）幹密（mì）度對導熱係數、抗壓強度的影響（xiǎng）情況（kuàng）。

2.2 改性劑對無機輕集料保溫（wēn）砂（shā）漿性能的影響

　　改性劑是一種對玻化微珠（zhū）起輔助作用的保（bǎo）溫材料，具有較低的堆積密度，其本身的強度較玻化（huà）微珠高。因（yīn）此，在膠結料中加入改性劑後，能使膠結料的密度降低，在保持膠結（jié）料質量不變（biàn）的情況下，增大膠結（jié）料（liào）體（tǐ）積，不僅可改善新拌（bàn）漿體（tǐ）的和易性，而且還能提高保溫砂漿的抗（kàng）壓強度。表3為加入改性劑（jì）後，保溫砂漿性能的測試結果，膠結料（liào）中水泥的含量為74%。相比於（yú）表2，由表3可見，稠度控製在8.0 cm±0.5cm，膠結料（liào）與玻化微珠比為1∶5.5的（de）保溫砂漿（jiāng），加入改性劑後，新（xīn）拌漿體的需水量有所提高，但保溫（wēn）砂漿的幹密（mì）度明顯降低，從未加的386 kg/cm3降至313 kg/cm3，所測的導熱（rè）係數值為0.068 W/m·K；抗壓強度值略有下降，拉伸粘結強（qiáng）度值從0.23 MPa減小到0.17 MPa左右。這主要是由於保溫砂漿中改性劑替代了一（yī）部分膠凝材料所引起。

　　從表3中還可知，保溫（wēn）砂漿（jiāng）配方相同時，不（bú）同水料比對幹密度、抗（kàng）壓強度影響較（jiào）大，但對導熱（rè）係數影響相對較小。因此，在實（shí）際施工中應（yīng）控製好砂漿的用水量，水量偏（piān）少，施（shī）工（gōng）性能變差；水量過大，會使砂漿的抗（kàng）壓強度降低。根據表3及（jí）圖3的數據，繪製加入（rù）改性劑前後（hòu）保溫（wēn）砂（shā）漿幹密（mì）度與導熱係數（shù）的關係圖，結果見圖（tú）5。

　　由圖5可見，將加與不加改性（xìng）劑的兩組保溫（wēn）砂（shā）漿幹密度與導熱係數的數據合並於一（yī）張圖中後，所擬合的線性方程相關係數接近（jìn）0.98，數（shù）據離散性小。這說明，改性劑對幹密度與導熱係數之間（jiān）的相關性影響較（jiào）小。

　　根據表3及圖（tú）4幹（gàn）密度、抗壓強度（dù）的數據，繪製的加入改性劑前後（hòu）保溫砂漿幹密度（dù）對抗壓強度（dù）影響的關係見圖6。由圖6可知（zhī），改性劑可明顯影響幹密度（dù）與抗壓強度間的相關性。加入改性劑後，幹密度變（biàn）化對抗（kàng）壓強（qiáng）度的影響較未加改性劑時（shí）小。幹密度相（xiàng）同時，含改性（xìng）劑的保溫砂漿抗壓強度值明顯高於未改性的砂漿，且幹密度（dù）越小，抗壓強度值（zhí）提高得越（yuè）多（duō）。但當幹密度（dù）超過497 kg/m3時，未改性的保溫砂漿強（qiáng）度將大於改性保溫砂漿。

　　由此可見，改（gǎi）性劑（jì）的加入，對保（bǎo）溫砂漿幹密度與導（dǎo）熱係數間（jiān）的相（xiàng）關性影響不大，而在相同幹密度條件（jiàn）下，可明顯提高保溫砂漿（jiāng）的抗壓強度值，有利於配製幹密度、導熱係數（shù）較低（dī），保溫性能較好且抗壓強度較高保溫砂漿（jiāng）。

　　此外，從試驗結果中還可以發現，膠結料與玻化微珠之比會對保溫砂漿強度、導熱係數及施工性能產生較大的影響。隨配（pèi）比中玻化微珠含量的降低，保溫（wēn）砂漿（jiāng）幹密度、抗（kàng）壓強度（dù）、拉伸粘結強（qiáng）度、導熱係數、軟化係數均有不同程度提（tí）高，且新拌砂漿的需水量也逐漸減少，漿體和易（yì）性變好，但保溫性能下降。膠（jiāo）結料與玻化微珠之比（bǐ）為（wéi）1∶5.5時，加入改性劑的保溫砂漿（jiāng）的所測性能可滿足GB/T 20473規定I型的要求；膠結料與玻化微珠之比為1∶3.5或4.5的保溫（wēn）砂漿，所測性能（néng）可（kě）達到Ⅱ型的要求，且兩種（zhǒng）型號砂漿（jiāng）的抗壓強度均（jun1）明顯高於標準的要求。

2.3 可再分散乳（rǔ）膠粉對無機（jī）輕集料保溫砂漿性能（néng）的（de）影響

　　乙烯-醋酸乙烯共聚型可再分（fèn）散乳膠粉是幹粉砂（shā）漿中應用最為廣泛的（de）添加劑之一，在保溫砂漿中加入（rù）膠乳粉，能改善砂漿內部粘結能力和界麵粘結能力，提高砂漿的（de）拉伸粘結性能（néng）及抗開裂性能。在膠（jiāo）結料與玻化微珠之比為1∶4.5，稠（chóu）度控製為8.0 cm±0.5 cm條件下，膠結料（liào）中可再分散乳膠粉摻量對水料比、保溫砂漿幹密度、抗壓強度與拉伸粘（zhān）結強度的影響見表4。

　　由表4可見，當稠度控製在（zài）8.0 cm±0.5 cm時，隨可再分散乳膠粉摻量的增加，新拌漿體的水料比逐漸減小，抗壓強度具有增大的趨勢，幹密度基本（běn）保持（chí）不變，而拉伸粘（zhān）結（jié）強度提高。這（zhè）主要是因為一方麵可再分散乳膠粉能改善新拌砂漿的和易性，在稠度保持一定的情況下（xià），隨（suí）可再分散（sàn）乳膠粉摻量的提高（gāo），砂漿需（xū）水量（liàng）減少，從（cóng）而彌補了由（yóu）於（yú）聚合物摻入而對保溫（wēn）砂漿抗壓強度所（suǒ）產生的不利影響；另（lìng）一方（fāng）麵可再分散乳膠粉是一種高分子聚合物，保溫砂漿加水混合後，水泥水化與聚合物成膜同時進行，從而形成水泥水化（huà）產物與聚合物膜間的互（hù）穿網絡結構，並改善（shàn）了玻化微珠與漿體間的界麵性能，從而使（shǐ）保溫砂漿的自身的柔（róu）韌性增加（jiā）。同時（shí），乙烯-醋酸乙烯共聚物（wù）所帶有的極性基團，也能與基層間產生分子間（jiān）作用力，從（cóng）而使（shǐ）保溫砂漿與基層間的（de）拉伸粘（zhān）結性能也得以提高。

　　圖（tú）7為膠結料中可再分（fèn）散乳膠粉摻量為4%時，保溫砂漿的掃描電鏡照片。從圖7可以發現（xiàn），當可再分散乳膠粉摻量達到4%，由可再（zài）分散乳膠粉及纖維素醚所組成的聚合物包覆在水泥水化凝（níng）膠（jiāo）體的表麵，並在凝膠體間出現了明顯的、較為（wéi）完整的膜，這也說明了摻加可再分散乳膠粉能形成水（shuǐ）泥漿體（tǐ）與（yǔ）聚合物交織在一起的互穿網絡結構。

圖8為（wéi）玻化微珠與膠結（jié）料間的界麵（miàn）微觀形貌描（miáo）SEM照（zhào）片（piàn），可（kě）再分散（sàn）乳膠粉摻量為膠結料的2%。由圖可見，在聚合（hé）物存在的情況下，硬化的（de）漿（jiāng）體與玻化微珠的玻化麵（miàn）間結合緊密,形成了一個整體。由此可見，將稠度控製在施工所需的範圍內，加入可再分散乳膠粉後，保（bǎo）溫砂漿幹密度基本不變，抗壓強度有提高的趨勢，且聚合物形成的膜將保溫砂漿聯結成一個整體，使拉（lā）伸粘結強度明顯提高。

結 語

無（wú）機輕集料保（bǎo）溫砂漿的性能受其（qí）組成材料及用量的影響。提高水泥用量，能改善無機輕（qīng）集料保溫砂漿的抗壓強度、拉伸（shēn）粘結強度，但使導熱係數上升，保溫性（xìng）能及（jí）施工性能下（xià）降；改性劑能（néng）明顯提高保溫砂漿的（de）抗壓強度值（zhí），有（yǒu）利於配製幹密度、導熱係數較低，保溫性能較好且力（lì）學性能較高保溫砂漿；隨玻化微珠含量的降低，保溫砂漿強度提高，施工（gōng）性（xìng）能改善，但導熱係數上（shàng）升（shēng）；在保持稠度一定的情況下，隨可再分散乳膠粉摻量增加，保溫砂漿拉伸粘結強度提高，抗（kàng）壓強度（dù）並不降低；當可（kě）再分散乳膠粉摻量為膠結料的4%時，通過掃（sǎo）描電鏡能明顯（xiǎn）地觀察（chá）到漿（jiāng）體（tǐ）中聚合物膜（mó）的（de）形貌。因此，通過調整配方（fāng），能生產出施工性能好，導（dǎo）熱係數低（dī），抗（kàng）壓強（qiáng）度、拉伸粘結強度較高的無機輕集料保溫砂漿。

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