玻化微珠保溫砂漿的制備方法及影響因素研究

陳雪梅，劉元正，鐘華，李濤

（濰坊德霖建材科技有限公司，山東 濰坊　262499）

?；⒅楸厣皾{的制備方法及影響因素研究

陳雪梅，劉元正，鐘華，李濤

（濰坊德霖建材科技有限公司，山東 濰坊262499）

利用低密度的玻化微珠制備保溫砂漿，探討了其制備方法以及原材料對(duì)砂漿性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：保溫砂漿的堆積密度與干密度決定了砂漿中?；⒅榕c粉料的比例，而攪拌過(guò)程中玻化微珠的破碎率與用水量相關(guān)；引氣劑的加入可進(jìn)一步降低砂漿的干密度；可再分散乳膠粉、纖維素醚、聚丙烯纖維、木質(zhì)素纖維的加入會(huì)影響砂漿的干密度和抗壓強(qiáng)度，但能夠提高砂漿的工作性、粘結(jié)強(qiáng)度以及抗裂性。

?；⒅?；保溫砂漿；抗壓強(qiáng)度；干密度；粘結(jié)強(qiáng)度

隨著生產(chǎn)力的飛速發(fā)展和各國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，能源消耗量越來(lái)越高，世界能源需求量以每年2%的比率增長(zhǎng)，而這些能源大約有30%消耗在建筑物上［1-2］。在我國(guó)，建筑能耗連同圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料生產(chǎn)能耗已占到全國(guó)能源消耗總量的27.6%，并將隨著人民生活水平的提高逐步增加到33%以上。需要注意的是，伴隨著我國(guó)城市化建設(shè)的推進(jìn)，建筑能耗在社會(huì)商品能源總消費(fèi)量中所占的比例還將持續(xù)增加，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的正常工作生活的影響日益突出。因此，推進(jìn)現(xiàn)有建筑節(jié)能改造和節(jié)能建筑建設(shè)是提高全社會(huì)能源使用效率的重要手段。

節(jié)約能源己成為全社會(huì)的一項(xiàng)共識(shí)，尤其是建筑能耗愈來(lái)愈受到大家的關(guān)注，各地也紛紛出臺(tái)政策，強(qiáng)制執(zhí)行節(jié)能建筑標(biāo)準(zhǔn)。在建筑節(jié)能的實(shí)施過(guò)程中，已經(jīng)有大量的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)及新型保溫材料在建筑上得到了應(yīng)用。而原來(lái)最傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)保溫砂漿最近重新受到了大家的關(guān)注，原因是現(xiàn)代砂漿外加劑行業(yè)的發(fā)展，提升了傳統(tǒng)產(chǎn)品的質(zhì)量，解決了過(guò)去產(chǎn)品的一些瓶頸問(wèn)題，使無(wú)機(jī)保溫砂漿再次發(fā)揮出新的活力。玻化微珠保溫砂漿自問(wèn)世以來(lái)，因其良好的施工性能和突出的耐久性能受到市場(chǎng)的廣泛接受與好評(píng)。具體的工程應(yīng)用實(shí)例也證明了?；⒅楸厣皾{外墻保溫系統(tǒng)綜合性能較為優(yōu)越。在夏熱冬冷地區(qū)，該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)顯得尤為突出。本文討論了低密度?；⒅橹苽浔厣皾{的方法，并分析了原材料對(duì)其性能的影響。

1　試驗(yàn)

1.1原材料

水泥：P·O42.5水泥，山東魯中水泥有限公司生產(chǎn)；?；⒅椋憾逊e密度60～80 kg/m3，粒徑0.5～3 mm，河南信陽(yáng)產(chǎn)；纖維：短切聚丙烯（PP）纖維與木質(zhì)素纖維；可再分散乳膠粉、纖維素醚，北京金鼎漢克科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)；引氣劑：十二烷基硫酸鈉。

1.2性能測(cè)試方法

玻化微珠保溫砂漿性能參照GB/T 20473—2006《建筑保溫砂漿》進(jìn)行測(cè)試。

濕表觀密度按照J(rèn)GJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)試。

抗壓強(qiáng)度：采用尺寸為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的模成型，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d后拆模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28 d，在105℃烘箱中烘至恒重后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件為：溫度（23± 2）℃、濕度（50±10）%。

粘結(jié)強(qiáng)度：采用尺寸為50 mm×50 mm×5 mm的成型框在標(biāo)準(zhǔn)砂漿塊上成型試塊，待一定時(shí)間后，輕輕取掉成型框，并在其表面覆蓋聚苯板，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)，27 d后用環(huán)氧樹(shù)脂AB膠粘結(jié)拉拔頭，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)1 d后測(cè)試粘結(jié)強(qiáng)度。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1玻化微珠保溫砂漿的制備

Ⅰ型保溫砂漿的要求為：堆積密度不大于250 kg/m3，干密度不大于300 kg/m3，配料時(shí)砂漿原料的總用量應(yīng)小于300 kg/m3，考慮到有一部分的水參與反應(yīng)，砂漿用量取280 kg/m3，結(jié)合砂漿的堆積密度與成本，?；⒅橛昧咳?0 kg/m3，則粉料的用量為200 kg/m3，纖維素醚、可再分散乳膠粉、PP纖維、木質(zhì)素纖維用量分別為砂漿的0.4%、2%、0.3%、0.3%。?；⒅楸厣皾{的基本配比見(jiàn)表1。

表1　?；⒅楸厣皾{的基本配比　kg/m3

2.2水料比對(duì)?；⒅楸厣皾{表觀密度的影響

玻化微珠為不規(guī)則顆粒，內(nèi)部呈絮狀微孔結(jié)構(gòu)，表面為白霧色，其質(zhì)輕、吸水率大、在攪拌過(guò)程中易破碎。圖1為水料比對(duì)保溫砂漿濕/干表觀密度的影響。

從圖1可以看出，砂漿濕表觀密度隨著水料比的增大先減小后增大，而干表觀密度隨著水料比的增大而減小?？梢?jiàn)隨著水料比的增大，玻化微珠的破碎率降低，砂漿的濕/干表觀密度也相應(yīng)降低；當(dāng)水料比從1.46繼續(xù)增加至1.58，砂漿的濕表觀密度增大，表明?；⒅榈钠扑槁室掩呌诜€(wěn)定，用水量的增加導(dǎo)致砂漿的濕表觀密度增大；砂漿干表觀密度的降低幅度隨著水料比的增加而減緩，也說(shuō)明了此點(diǎn)。

圖1　水料比對(duì)玻化微珠保溫砂漿表觀密度的影響

當(dāng)原材料配比保持一定時(shí)，砂漿的用水量與其表觀密度息息相關(guān)，而?；⒅榈挠昧恐苯記Q定用水量，因此，圖1中的水料比1.18、1.32、1.46、1.58可以轉(zhuǎn)化為用水量與?；⒅橛昧康谋戎担╓/B）4.2、4.7、5.2、5.6，在配合比設(shè)計(jì)中可以根據(jù)W/B與?；⒅榈牧看_定用水量。

2.3引氣劑對(duì)?；⒅楸厣皾{干密度的影響

保溫砂漿按干密度可分為Ⅰ型、Ⅱ型，其中Ⅱ型很容易達(dá)到，而要達(dá)到Ⅰ型要求的最有效最直接的方法就是摻入適量的引氣劑。

由2.2可知，為了進(jìn)一步降低保溫砂漿的表觀密度，需增加?；⒅榈挠昧?，保持W/B不變，則其用水量將進(jìn)一步增加。用水量過(guò)大砂漿易出現(xiàn)靜置泌水，給施工帶來(lái)不便?？刂扑媳葹?.2，則用水量為336kg/m3，?；⒅橛昧繛?5kg/m3，由于?；⒅榈亩逊e密度為60～80kg/m3，比砂漿的堆積密度要小，因此制備1m3保溫砂漿至少需要1m3的玻化微珠，故玻化微珠取70kg/m3，加入引氣劑，其對(duì)保溫砂漿干密度的影響見(jiàn)圖2。

圖2　引氣劑摻量對(duì)保溫砂漿干密度的影響

由圖2可知，引氣劑的加入顯著降低了保溫砂漿的干密度，當(dāng)其摻量達(dá)到一定值時(shí)，砂漿的干密度小于300 kg/m3，符合GB/T 20473—2006規(guī)定的Ⅰ型砂漿要求。但摻入引氣劑后，砂漿干密度降低，孔隙率增加，抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度降低且耐久性下降。

2.4可再分散乳膠粉對(duì)玻化微珠保溫砂漿性能的影響

保溫砂漿加水?dāng)嚢钑r(shí)，可再分散乳膠粉能夠充分地分散和成膜，進(jìn)而影響砂漿的性能。可再分散乳膠粉摻量對(duì)保溫砂漿性能的影響見(jiàn)圖3、圖4。

圖3　可再分散乳膠粉摻量對(duì)保溫砂漿濕/干密度的影響

圖4　可再分散乳膠粉摻量對(duì)保溫砂漿強(qiáng)度的影響

從圖3、圖4可以看出，隨著可再分散乳膠粉摻量的增加，保溫砂漿的濕/干密度增大，抗壓強(qiáng)度先提高后降低，粘結(jié)強(qiáng)度增大?？稍俜稚⑷槟z粉具有保水增稠的作用，使得保溫砂漿引氣量降低，從而導(dǎo)致濕/干密度增大。保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度與其干密度直接相關(guān)，隨干密度增加而增大，但可再分散乳膠粉形成的聚合物膜降低了保溫砂漿的剛性，從而使抗壓強(qiáng)度降低［3-4］。因此，在干密度增加較大時(shí)表現(xiàn)為抗壓強(qiáng)度提高，而干密度變化較小時(shí)，乳膠粉的影響占主導(dǎo)表現(xiàn)為抗壓強(qiáng)度降低。此外，可再分散乳膠粉形成的聚合物膜增強(qiáng)了保溫砂漿的內(nèi)聚力和團(tuán)聚性，使粘結(jié)強(qiáng)度增大。

2.5纖維素醚對(duì)?；⒅楸厣皾{性能的影響

（見(jiàn)圖5、圖6）

圖5　纖維素醚摻量對(duì)保溫砂漿濕/干密度的影響

圖6　纖維素醚摻量對(duì)保溫砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

從圖5、圖6可以看出，在未摻入纖維素醚時(shí)，保溫砂漿制備過(guò)程中出現(xiàn)泌水、沉降，制備的砂漿黏聚性較差、不易施工。隨著纖維素醚摻量的增加，保溫砂漿的工作性提高，濕/干密度先降低后增大。這是因?yàn)槔w維素醚是一種保水增稠材料，在機(jī)械攪拌下還具有一定的引氣作用。當(dāng)纖維素醚摻量為0.6%，可能由于引氣量過(guò)大，出現(xiàn)了輕微的塌模現(xiàn)象，導(dǎo)致濕/干密度增大。因此，在實(shí)際工程配方中應(yīng)充分考慮纖維素醚的摻量，以滿足施工性為前提。

2.6纖維對(duì)?；⒅楸厣皾{性能的影響

摻入PP纖維能提高砂漿的抗裂性、抗?jié)B性、抗沖磨性，起到很好的微配筋作用；木質(zhì)素纖維具有強(qiáng)烈的增強(qiáng)增稠效果，摻入砂漿中能夠提高其抗裂性和降低收縮的功能［5］。試驗(yàn)分別對(duì)比了未摻纖維（空白樣）、單摻0.3%PP纖維、單摻0.3%木質(zhì)素纖維以及兩者復(fù)摻對(duì)保溫砂漿性能的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　纖維對(duì)保溫砂漿性能的影響

由表2可知：?jiǎn)螕?.3%PP纖維與空白樣相比，砂漿干密度、抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度分別降低了9.7%、27.4%、25.0%；單摻0.3%木質(zhì)素纖維與空白樣相比，砂漿干密度、抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度分別提高了1.8%、27.4%、37.5%；兩者復(fù)摻具有很好的互補(bǔ)作用。

3　結(jié)論

（1）?；⒅楸厣皾{原材料的基本配比原則：首先通過(guò)砂漿的堆積密度與干密度確定?；⒅榕c粉料的用量，其次試驗(yàn)確定用水量與?；⒅榈谋戎?，再者優(yōu)化?；⒅橛昧炕蜻m當(dāng)加入引氣劑調(diào)節(jié)砂漿的表觀密度。

（2）摻入可再分散乳膠粉、纖維素醚均能有效地提高保溫砂漿的工作性能，提高其粘結(jié)強(qiáng)度；聚丙烯纖維與木質(zhì)素纖維二者復(fù)摻使用可增強(qiáng)砂漿的韌性，降低開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，但這些外加劑的加入對(duì)砂漿的干密度及抗壓強(qiáng)度有一定的影響，摻量需通過(guò)試驗(yàn)確定。

（3）?；⒅楸厣皾{的制備原理簡(jiǎn)單，若不加入引氣劑制備出性能優(yōu)異且干密度小于300 kg/m3的保溫砂漿具有一定的難度。因此，玻化微珠保溫砂漿可作為一種輔助保溫材料使用，可適當(dāng)放寬其干密度的限制。

［1］倪虹，牟磊.借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)促進(jìn)建筑節(jié)能［J］.節(jié)能，2002（5）：27-29.

［2］曾亮.玻化微珠保溫砂漿的性能優(yōu)化與研究［D］.南昌：南昌大學(xué)，2008.

［3］邵濱，韓文祥.?；⒅闊o(wú)機(jī)保溫砂漿的研制及在外墻外保溫系統(tǒng)中應(yīng)用［J］.建筑節(jié)能，2012，40（8）：39-41

［4］徐迅，李英丁，張鉻.外加劑對(duì)?；⒅楸厣皾{性能的影響［J］.新型建筑材料，2008（12）：60-63.

［5］王棟民，張琳.干混砂漿原理與配方指南［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

Preparation and influence of vitrified microsphere insulation mortar

CHEN Xuemei，LIU Yuanzheng，ZHONG Hua，LI Tao
（Weifang Deli Building Materials of Science and Technology Company Limited，Weifang 262499，Shandong，China）

Vitrified microsphere with low density was used to prepare insulation mortar.The preparation method and effect of raw materials on the performance of insulation mortar was studied.The results indicated that the proportion of vitrified microsphere with powder was depended on the pack density and dry density of insulation mortar，the broken rate of vitrified microsphere is related with water content，the air entraining agent can further reduce the dry density of mortar，the redispersible powder，cellulose ether，polypropylene fiber and lignin fiber have an influence on the dry density and compressive strength of mortar but the workability，adhesive strength and crack resistance of mortar would be improved.

vitrified microsphere，insulation mortar，compressive strength，dry density，adhesive strength

TU55+1

A

1001-702X（2015）11-0062-03

2015-03-23；

2015-10-22

陳雪梅，女，1987年生，四川遂寧人，碩士，主要從事先進(jìn)建筑材料研究。