膠粉對?；⒅楸厣皾{抗干濕循環(huán)性能影響研究

張嬋韜，段政彬

（1.湖南工程學(xué)院 建筑工程學(xué)院，湘潭 411104；2.湖南省地質(zhì)調(diào)查院，長沙 410082）

?；⒅楸厣皾{屬于一種無機保溫材料，它綜合了保溫隔熱與防火功能，近年來在內(nèi)外保溫系統(tǒng)上的應(yīng)用迅速增加，其在外界環(huán)境作用下的性能穩(wěn)定性及劣化機理也受到了關(guān)注.干濕循環(huán)是導(dǎo)致建筑保溫材料性能衰退最為嚴(yán)酷的環(huán)境條件之一，干濕循環(huán)環(huán)境會引起砂漿內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的變化，從而導(dǎo)致砂漿力學(xué)性能的變化，使其壽命大大降低.目前針對?；⒅楸厣皾{的研究主要集中在熱工性能、力學(xué)性能和施工性能上［1-3］.在實際使用過程中，?；⒅楸厣皾{經(jīng)常會處于干濕交替的環(huán)境中，在長期經(jīng)受干濕循環(huán)的反復(fù)作用下，整個體系的力學(xué)穩(wěn)定性、耐久性都是迫切需要研究的問題.

為改善?；⒅楸厣皾{的工作性能，需要添加一些外加劑.例如，加入引氣劑可以降低玻化微珠保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)；加入各種材料纖維可以提高其抗裂性能［4］.但是，各種外加劑對玻化微珠保溫砂漿耐久性的影響不得而知.因此，本研究擬對各種常用外加劑對玻化微珠保溫砂漿耐久性能的影響，以期深入了解外加劑的作用機理，以便在工程實踐中更好的指導(dǎo)?；⒅楸厣皾{配比研究.

1 實驗

1.1 原材料

?；⒅橘徸院幽闲抨栞x煌保溫材料廠.水泥采用湖南韶峰水泥集團有限公司生產(chǎn)的“韶峰牌”P.O.32.5水泥.纖維素醚為山東超越化工科技有限公司生產(chǎn).粉煤灰為鞏義市龍澤凈水材料有限公司生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰.可再分散乳膠粉由山西三維集團股份有限公司生產(chǎn).主要材料性能參數(shù)如下：

表1 ?；⒅榈男阅軈?shù)

表2 可再分散乳膠粉性能參數(shù)

（續(xù)表2）

表3 粉煤灰的性能參數(shù)

1.2 試驗

1.2.1 試驗配合比

粉煤灰顆粒是球形玻璃微珠顆粒，顆粒的粒徑范圍為0.5～300 μm，摻入一定量后，由于“滾珠效應(yīng)”可以增加砂漿的流動度，提高砂漿保水性，使砂漿能很好地包裹住?；⒅轭w粒.而且，粉煤灰具有火山灰效應(yīng)，水泥等堿性物質(zhì)可以激發(fā)其活性，使砂漿后期強度增加.但是粉煤灰微珠珠壁具有多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率高達(dá)50%～80%，有很強的吸水性，摻量過多，反而會降低砂漿流動性.所以本研究選擇粉煤灰部分取代水泥，取代比例為10%.

玻化微珠摻量為占保溫砂漿質(zhì)量的30%，水泥、水、纖維素醚質(zhì)量比為1∶0.03∶0.008，可分散性乳膠粉摻量占水泥質(zhì)量比分別取0.5%、1%、2%、4%.

1.2.2 試驗方法

將水泥、可分散性乳膠粉、粉煤灰、纖維素醚按照配合比稱量好以后混合均勻，倒入一定比例的水?dāng)嚢?，然后再倒入稱量好的?；⒅槔^續(xù)攪拌至均勻.將混合料倒入100 mm×100 mm×100 mm的試模，每組配合比澆筑2組試件，每組3個.在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室養(yǎng)護三天后拆模，繼續(xù)養(yǎng)護至28天.

將養(yǎng)護28天的試塊在恒溫60°C烘箱中烘8 h之后，稱量重量作為初始質(zhì)量，并在每組配合比中選出一組試件進(jìn)行抗壓強度測驗，記錄初始抗壓強度，再進(jìn)行干濕循環(huán)實驗.實驗過程為：恒溫60°C烘箱烘8 h，室溫冷卻2 h，再浸泡36 h，此為一次干濕循環(huán).分別測試10次、20次、30次、40次、50次干濕循環(huán)后的質(zhì)量.50次干濕循環(huán)后，對另一組試塊進(jìn)行抗壓強度測驗.

1.2.3 性能測試

抗壓強度按照GB/T5486.2-2008無機硬質(zhì)絕熱制品試驗方法力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)測量，質(zhì)量損失率參照J(rèn)GJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》.

本文定義質(zhì)量損失率M和抗壓強度下降率K作為玻化微珠保溫砂漿的主要耐干濕循環(huán)能力指標(biāo).M是代表試件在保水與失水過程中的質(zhì)量損失率.

M0——干濕循環(huán)前的干質(zhì)量

Mr——干濕循環(huán)后的干質(zhì)量

抗壓強度下降率是指試件在經(jīng)過干濕循環(huán)后的強度下降率.

k0——干濕循環(huán)前的抗壓強度值

kr——干濕循環(huán)后的抗壓強度值

2 試驗結(jié)果與討論

圖1 不同膠粉摻量時?；⒅楸厣皾{的質(zhì)量損失率

圖1 給出了不同膠粉摻量的試塊在經(jīng)過10次、20次、30次、40次、50次干濕循環(huán)后的質(zhì)量損失率變化情況.從圖中可看出，?；⒅楸厣皾{干濕循環(huán)后的質(zhì)量損失在干濕循環(huán)20次以內(nèi)，不同膠粉摻量的試塊質(zhì)量損失率相差不大，變化趨勢也不明顯；在干濕循環(huán)30次后，隨著膠粉摻量的增加，砂漿的質(zhì)量損失率先減小，在摻量為2%時最小，當(dāng)摻量為4%時，質(zhì)量損失率上升；干濕循環(huán)40次、50次后，整體的趨勢和干濕循環(huán)30次相似，質(zhì)量損失率先下降后陡增，并且該趨勢顯得越來越明顯.

表4是對比未經(jīng)過干濕循環(huán)之前的試塊強度和經(jīng)過50次干濕循環(huán)后的試塊抗壓強度，并計算出了各可分散性乳膠粉摻量下試塊的抗壓強度下降率.從表中可以看出干濕循環(huán)前，試塊的抗壓強度隨著膠粉摻量的增加，抗壓強度在提高，但是摻量為4%時，強度陡降.經(jīng)過50次干濕循環(huán)后，隨著可分散性乳膠粉摻量的增加，抗壓強度的下降率呈先下降后上升的趨勢，摻量為1%時最低，2%其次，最大值是摻量為4%.

表4 抗壓強度下降率

圖2 經(jīng)過50次干濕循環(huán)后試塊的抗壓強度

3 干濕循環(huán)過程質(zhì)量損失及破壞機理分析

玻化微珠保溫砂漿經(jīng)過烘干，首先會使試塊在硬化成型的過程中形成的較大孔隙中水分蒸發(fā)，然后是尺度更小的毛細(xì)孔中水分蒸發(fā)，最后是凝膠孔中水分蒸發(fā)［6］.較大孔隙中自由水分蒸發(fā)并不會對試塊造成影響，但是之后的毛細(xì)孔中水分蒸發(fā)會使裂縫在毛細(xì)孔壓力下擴展，在反復(fù)的干濕循環(huán)作用下，裂縫逐步擴大，當(dāng)裂縫貫通，試塊邊緣局部脫落，致使質(zhì)量降低.可再分散性乳膠粉主要組分是聚合物樹脂，也是其發(fā)揮作用的主要部分，它位于膠體顆粒的核心，為改善樹脂性能（如降低樹脂的成膜溫度）還可添加一些添加劑；在核心外部，包裹著一層親水性材料，所以可再分散性乳膠粉遇水易分散；可再分散乳膠粉中還會添加一些細(xì)礦物填料，主要用于防止膠粉在儲運過程中結(jié)塊以及便于膠粉流動.當(dāng)乳膠粉與水、水泥及其他摻和物混合時極易分散，分散后聚合物顆粒均勻分布在漿體中，隨著水泥水化的進(jìn)行，水分減少，聚合物顆粒沉積在水泥凝膠或未水化水泥顆粒表面形成緊密堆積層，隨著水泥進(jìn)一步水化，以及蒸發(fā)等因素，水分進(jìn)一步減少，已形成的堆積層聚集成膜［7］.當(dāng)膠粉摻量較少時，根據(jù)文獻(xiàn)［8］膠粉的摻入會在砂漿拌和時產(chǎn)生微量氣泡，這些氣泡對砂漿有潤滑作用，提高砂漿和易性從而改善砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu).此外，膠粉在水泥石孔隙中通過與固體表面成膜填充水泥石內(nèi)的缺陷，減少?；⒅楸厣皾{中的原始微裂縫.另一方面，膠粉形成的薄膜抗拉強度較高，遠(yuǎn)高于水泥石，所以摻量增加可以提高漿體對?；⒅轭w粒的粘結(jié)力.因此，在本研究中，膠粉摻量在2%以內(nèi)，增加膠粉的摻量質(zhì)量損失率在降低.但是當(dāng)膠粉摻量提高到2%以上時，質(zhì)量損失率陡增.可再分散性乳膠粉在固體表面成膜，形成一種柔性連接，可以在一定程度上提高水泥石的抗拉強度.但是，膠粉的摻入會降低砂漿的流動性，使拌合物中產(chǎn)生更多大孔隙，從而降低砂漿的致密性，使其經(jīng)過干濕循環(huán)時，在毛細(xì)孔壓力下，更易產(chǎn)生貫通裂縫，造成局部脫落.?；⒅楸厣皾{的抗壓強度往往和試塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的致密性息息相關(guān)，因此，經(jīng)過干濕循環(huán)前，由于膠粉的黏結(jié)作用，保溫砂漿的抗壓強度隨著膠粉的摻入在提高，僅僅在摻量達(dá)到4%時有所降低.但是經(jīng)過50次干濕循環(huán)后，保溫砂漿的抗壓強度下降率在膠粉摻量由0.5%增加到1%時降低，但是從1%開始增加膠粉摻量使保溫砂漿的抗壓強度下降率提高.原因是在膠粉摻量低時，膠粉使砂漿內(nèi)部粘結(jié)力提高的效力起主導(dǎo)作用，但是膠粉摻量提高到1%之后，膠粉對砂漿致密性的影響逐漸顯現(xiàn)，從而使保溫砂漿的抗壓強度攀升.

4 結(jié)論

（1）玻化微珠保溫砂漿干濕循環(huán)后的質(zhì)量損失率在干濕循環(huán)20次以內(nèi)，不同的膠粉摻量，試塊質(zhì)量損失率相差不大，變化趨勢也不明顯；干濕循環(huán)次數(shù)達(dá)到30次以后，隨著膠粉摻量增加，砂漿的質(zhì)量損失率呈先減小，后上升的趨勢，并且隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，這個趨勢越來越明顯.

（2）摻入可再分散性乳膠粉可以一定程度上提高?；⒅楸厣皾{的粘結(jié)強度.但是，膠粉的摻入也會降低砂漿的流動性，使拌合物中產(chǎn)生更多大孔隙，從而降低砂漿的致密性.所以，經(jīng)過干濕循環(huán)前，保溫砂漿的抗壓強度隨著膠粉的摻入在提高，僅僅在摻量達(dá)到4%時有所降低.但是經(jīng)過50次干濕循環(huán)后，保溫砂漿的抗壓強度下降率在膠粉摻量由0.5%增加到1%時降低，但是從1%開始增加膠粉摻量使保溫砂漿的抗壓強度下降率提高.