添加劑摻量對抹面保溫砂漿性能影響的研究

吳丹，潘榮偉（.廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧　530003；.廣西壯族自治區(qū)建筑材料科學(xué)研究設(shè)計院，廣西 南寧　53003）

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添加劑摻量對抹面保溫砂漿性能影響的研究

吳丹1，潘榮偉2
（1.廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧530003；2.廣西壯族自治區(qū)建筑材料科學(xué)研究設(shè)計院，廣西 南寧530023）

以水泥、工業(yè)廢渣、陶砂、膨脹珍珠巖等為主要原材料，摻入引氣劑、纖維素醚、可再分散乳膠粉等制備抹面保溫砂漿，研究不同添加劑摻量對抹面保溫砂漿性能的影響；結(jié)果表明：摻入適量的添加劑能在提高砂漿28 d抗壓強度的同時，降低其干表觀密度；添加劑的適宜摻量分別為：引氣劑0.3%，纖維素醚0.7%，可再分散乳膠粉1.8%，配制的抹面保溫砂漿28 d抗壓強度和干表觀密度分別為2.14 MPa、580 kg/m3，孔隙率為37.98%，24 h吸水率為64.78%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.11 W/（m·K）。

抹面保溫砂漿；引氣劑；纖維素醚；可再分散乳膠粉

0　引言

抹面保溫砂漿主要用于涂抹外墻體，由于其具備良好的保溫隔熱、耐火等性能，能有效降低建筑能耗。在抹面保溫砂漿中摻入各種添加劑的主要作用是提高其工作性能，如保水性、和易性等，有的能在保證砂漿強度的同時降低其導(dǎo)熱系數(shù)和密度［1］。保溫砂漿中摻入添加劑品種豐富、性能各異［2］。目前應(yīng)用于保溫砂漿添加劑種類主要有減水劑、引氣劑、可再分散乳膠粉、調(diào)凝劑、纖維素醚、保水增稠劑、消泡劑等［3］。

本試驗以水泥、工業(yè)廢渣、陶砂、膨脹珍珠巖等作為主要原材料，結(jié)合不同摻量添加劑（引氣劑、纖維素醚、可分散乳膠粉）制備抹面保溫砂漿，以砂漿的物理性能、力學(xué)性能和保溫性能為主要測試對象，通過調(diào)整添加劑摻量，研制出兼具一定抗壓強度和良好保溫性能的抹面保溫砂漿。

1　原材料及試驗方法

1.1原材料

海螺牌P·O42.5水泥，28 d抗壓強度51.9 MPa。Ⅱ級粉煤灰，80 μm方孔篩篩余17.2%，燒失量6%。電石渣及電廠脫硫石膏，比表面積分別為358m2/kg和449m2/kg。膨脹珍珠巖：堆積密度為86 kg/m3，粒徑2.5 mm左右，24 h吸水率為246%，導(dǎo)熱系數(shù)小于0.06 W/（m·K），壓縮比約1.6；陶砂：由陶粒經(jīng)破碎、磨細(xì)而制得，其堆積密度為960 kg/m3，吸水率12.4%，細(xì)度模數(shù)2.1～2.3。減水劑：聚羧酸高效減水劑，減水率為20.6%；引氣劑：含氣量≥4.0%；纖維素醚：羥丙基甲基纖維素（HPMC），黏度200 000 mPa·s；可再分散乳膠粉：聚乙烯醇，固含量≥98.0%，50%水溶液黏度0.5～2.0 Pa·s，大于400 μm的粒徑≤4%，pH值為6～8。

1.2抹面砂漿的配合比設(shè)計

（1）基準(zhǔn)配合比的確定

抹面砂漿的配合比設(shè)計主要依據(jù)JGJ/T 220—2010《抹灰砂漿技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行，經(jīng)試驗確定基準(zhǔn)配合比如表1所示。

表1　抹面保溫砂漿的基準(zhǔn)配合比

（2）正交試驗

試驗中采用L16（43），因素水平如表2所示，正交試驗結(jié)果見表3。在試驗過程中，將試塊的28 d抗壓強度和干表觀密度作為正交試驗的主要指標(biāo)，將試塊的孔隙率和24 h吸水率作為正交試驗的輔助指標(biāo)。

表2　正交試驗因素水平

1.3試樣制備

（1）成型：采用機(jī)械攪拌，攪拌時間大于180 s，每次攪拌的料漿約占攪拌機(jī)容量的80%。料漿成型采用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方體試模，分2次填滿試模，每填1次都要進(jìn)行插搗，最后將填滿的試模放在振動臺上，采用機(jī)械振動的方式振動試模8 s，再將試模表面抹平。

（2）養(yǎng)護(hù)：成型后的試模放置在常溫下靜置2 d后對試塊進(jìn)行編號、拆模、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。將試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后取出，放入溫度從室溫緩慢上升至（110±5）℃的干燥箱中進(jìn)行烘干，直至恒重，再進(jìn)行相關(guān)性能的測試。

2　試驗結(jié)果及分析

2.1正交試驗配合比及結(jié)果（見表3）

表3　正交試驗結(jié)果

2.2正交試驗極差分析（見表4）

表4　正交試驗結(jié)果極差分析

從以上極差分析可見，對強度、表觀密度、孔隙率和吸水率影響最大的因素是引氣劑，纖維素醚、可再分散乳膠粉的影響相對較小。因此，在調(diào)整砂漿的強度和保溫性能時，主要通過因素A（引氣劑）進(jìn)行調(diào)整。

從表4可以看出：

（1）對抹面砂漿28 d抗壓強度的影響主次為引氣劑＞纖維素醚＞可再分散乳膠粉，最優(yōu)配方為A1B4C2。引氣劑影響最強烈，摻量從0.1%逐漸遞增至0.7%，28 d抗壓強度從2.5 MPa左右降至1.5 MPa左右，下降近1 MPa；而纖維素醚和可再分散乳膠粉對強度的影響較小，隨著可再分散乳膠粉摻入量從0.1%逐漸至0.7%的遞增，抗壓強度是先提高后降低，最高值在1.0%的摻入量左右。纖維素醚的加入則有助于強度的提高，當(dāng)摻量達(dá)到0.5%后，強度增加不明顯。

引氣劑的加入引起抗壓強度降低的原因是由于引氣劑在砂漿攪拌過程中能引入大量微小氣泡，隨著摻量的增加氣泡的數(shù)量也相應(yīng)增多，使得砂漿試塊內(nèi)部孔隙率增大，減少了砂漿試塊的有效受力面積，從而降低抗壓強度。纖維素醚的加入并未降低砂漿的強度，反而有助于強度的提高，是源于纖維素醚的增塑作用、粘結(jié)作用和保水作用。此外，纖維素醚還具有促使?jié){體內(nèi)氣泡尺寸差異和大小降低的作用，引起砂漿的彈性模量增強［4］，從而提高了砂漿的抗壓強度。對于可再分散乳膠粉，其作用是［5］：在保溫骨料與膠凝材料漿體之間形成的過渡區(qū)干燥成膜，使得兩者界面結(jié)合更加密實、牢固，最終形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，使得砂漿強度提高；如果摻量過大或不均勻，則在砂漿孔隙中的柔性聚集，導(dǎo)致試塊在受壓時缺乏剛性支撐作用，因此砂漿的抗壓強度呈現(xiàn)降低趨勢。

（2）對抹面砂漿28 d干表觀密度影響的主次因素為引氣劑A＞纖維素醚B＞可再分散乳膠粉C，最優(yōu)配方為A4B4C1。添加劑對干表觀密度的影響與對抗壓強度的影響極其相似，這與制品的強度和密度的高關(guān)聯(lián)度直接相關(guān)（本試驗數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)R=0.927，屬于極強相關(guān)）。不同之處在于纖維素醚的影響有一個最大值，但波動幅度也不大，從產(chǎn)品密度和保溫效果看，適量增加其摻量，有助于產(chǎn)品的保溫性能提高。當(dāng)摻量較小時，主要發(fā)揮其保水、增稠作用；摻量過大時，纖維素醚的引氣效果開始突顯，因此出現(xiàn)干表觀密度先增大后減小趨勢。

（3）對抹面砂漿孔隙率的影響主次為引氣劑A＞可再分散乳膠粉C＞纖維素醚B，最優(yōu)配方為A3B1C2。引氣劑對砂漿試塊孔隙率的影響是隨著引氣劑摻量的增加先減小后增大。主要原因是當(dāng)引氣劑摻量較少時，主要體現(xiàn)分散和潤滑作用，引入的氣泡充分分散且潤滑作用減少了部分氣泡相撞破裂的可能性，從而使得砂漿試塊孔隙率逐漸變小。當(dāng)摻量大于0.5%后，由于引入氣體較多，氣泡之間摩擦劇烈容易將氣體外層的液膜撐破，從而造成許多開口孔或連通孔，孔隙率逐漸增大。纖維素醚摻入量對砂漿試塊的孔隙率總體呈增大的趨勢，這與隨著纖維素醚的摻量的增加引起作用增大相關(guān)［7］?？稍俜稚⑷槟z粉對砂漿試塊的孔隙率影響是隨著摻量的增加呈現(xiàn)先減小后增大再減小的趨勢。這與可再分散乳膠粉填充作用和引氣作用相關(guān)，較少的可再分散乳膠粉的加入，主要起到了填充砂漿中的孔隙作用，導(dǎo)致了砂漿中總的孔隙量、大直徑孔隙量和連通的孔隙量減少［8-10］。隨著可再分散乳膠粉摻量的增加，其引氣作用越來越明顯，一定數(shù)量的氣泡被引入砂漿中使得砂漿試塊的孔隙率增大。

（4）對抹面砂漿24 h吸水率的影響主次為引氣劑A＞可再分散乳膠粉C＞纖維素醚B，最優(yōu)配方為A1B2C2。隨著引氣劑摻量的增加，砂漿試塊的24 h吸水率迅速增加。顯然隨著引氣劑摻量的增大，引入氣體增加，砂漿蓄水空間不斷增大，從而導(dǎo)致砂漿試塊的24 h吸水率的增大。纖維素醚對吸水率的影響是隨著纖維素醚摻量的增加，砂漿試塊的24 h吸水率先減小后增大。當(dāng)摻量較低時，纖維素醚引氣效果尚未呈現(xiàn)，吸水率偏低，隨著引入氣體增多，開口或半開口孔洞的比例加大，砂漿試塊的吸水率增加。對于可再分散乳膠粉，隨著摻量的增加，砂漿試塊的24 h吸水率呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢，其機(jī)制纖維素醚的作用機(jī)制相似。

從正交試驗因素水平分析，在本試驗條件下，引氣劑的最適宜摻量為0.1%～0.5%，纖維素醚的最適宜摻量為0.5%～0.7%，可再分散乳膠粉的最適宜摻量為1.8%～2.7%。

2.3驗證試驗

同時考慮到保溫砂漿的強度和保溫性能，由上述正交試驗得出的最佳配合比為A2B4C3，即引氣劑0.3%、纖維素醚0.7%、可再分散乳膠粉1.8%，根據(jù)最佳配合比進(jìn)行驗證試驗，保溫砂漿28 d抗壓強度為2.14 MPa，28 d干表觀密度為580 kg/m3，孔隙率為37.98%，24 h吸水率為64.78%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.11 W/（m·K）。

3　結(jié)論

（1）引氣劑對砂漿28 d抗壓強度和干表觀密度有顯著的影響，可以作為保溫砂漿強度和保溫性能的調(diào)節(jié)外加劑使用；引氣劑摻量增大，砂漿的干表觀密度降低，保溫性能提高，但同時抗壓強度下降；引氣劑的最適宜摻量為0.1%～0.5%。

（2）纖維素醚以保水、增稠的為主要作用。在本實驗的摻入量范圍內(nèi)，還有助于砂漿抗壓強度提高，但干表觀密度也增大，保溫效果有所降低，兩者增加和降低的幅度不大，屬于影響不顯著因素。纖維素醚的最適宜摻量為0.5%～0.7%。

（3）可再分散乳膠粉對砂漿強度和干比表面的影響顯著性與纖維素醚相類似，較低摻量范圍時，可以適當(dāng)提高砂漿的抗壓強度和干表觀密度；超過一定量時，砂漿的抗壓強度和干表觀密度開始下降?？稍俜稚⑷槟z粉的最適宜摻量為1.8%～2.7%。

（4）兼顧砂漿的強度和保溫性能的前提下，通過正交試驗確定3種添加劑的最佳摻量為引氣劑0.3%、纖維素醚0.7%、可再分散乳膠粉1.8%，配制的抹面保溫砂漿28 d抗壓強度為2.14 MPa，28 d干表觀密度為580 kg/m3，孔隙率為37.98%，24 h吸水率為64.78%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.11 W/（m·K）。

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Study on the performance of plastering insulation mortar with the different additives dosage

WU Dan1，PAN Rongwei2
（1.Guangxi Polytechnic of Construction，Nanning 530003，China）2.Guangxi Building Materials Science&Research Institute，Nanning 530023，China）

Thecement，industrialwastes，lightceramisite，expandedperlitewereusedasaggregatematerialswiththe combination of different additives，such as air-entraining agent，cellulose，dispersible polymer powders，mixture to prepare plastering mortar.The aim of the study was to look into the influence of different additives dosage on properties of the plastering insulation mortar.The results showed that appropriate dosage of additives can improve the 28 d compressive strength while reducing its dry bulk density，and the best combination from the orthogonal experiment is air-entraining agent 0.3%，cellulose 0.7%，dispersible polymer powders 1.8%.The compressive strength at 28 days and dry bulk density at 28 days are 2.14 MPa，580 kg/m3，and the porosity，24 h water absorption rate and thermal conductivity are 37.98%，64.78%，0.11 W/（m·K），respectively.

plastering insulation mortar，air-entraining agent，cellulose ether，dispersible polymer powders

TU55+1.3

A

1001-702X（2016）06-0095-04

2015年廣西職業(yè)教育教學(xué)改革重點項目

2016-03-09

吳丹，女，1973年生，廣東清遠(yuǎn)人，碩士，高級規(guī)劃師。地址：南寧市羅文大道33號，E-mail：657240028@qq.com。