新型室內(nèi)環(huán)保裝飾砂漿性能研究

摘 要：本文旨在探究多孔材料摻入量與砂漿性能的關(guān)系，介紹了裝飾砂漿性能試驗(yàn)的基本內(nèi)容、方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并在該基礎(chǔ)上著重探究了多孔材料摻入量對(duì)裝飾砂漿力學(xué)性能、調(diào)濕性能和甲醛凈化性能的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)貝殼粉、海泡石和硅藻土的摻入量分別為2%、3%和2%時(shí)，砂漿的抗壓、抗折強(qiáng)度為最大值；當(dāng)3種材料的摻入量分別為2%、9%和6%時(shí)，砂漿的吸濕、放濕性能為最佳水平；當(dāng)3種材料的摻入量分別為4%、3%和8%時(shí)，甲醛凈化效果最佳。

關(guān)鍵詞：新型室內(nèi)環(huán)保裝飾砂漿；制備方法；性能檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TU 578" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 裝飾砂漿性能試驗(yàn)的主要內(nèi)容和方法

1.1 基本性能試驗(yàn)

裝飾砂漿的基本性能包括稠度、表觀密度、收縮率、保水性、分層度、凝結(jié)時(shí)間以及吸水率等，相關(guān)試驗(yàn)內(nèi)容和方法應(yīng)符合《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》（JGJ/T70—2009）的要求，以下介紹部分試驗(yàn)內(nèi)容的試驗(yàn)方法。

1.1.1 干密度檢測(cè)方法

在干密度檢測(cè)中，需要制備、養(yǎng)護(hù)砂漿試塊，使其達(dá)到干燥狀態(tài)，試塊的設(shè)計(jì)規(guī)格為長(zhǎng)×寬×高=0.04m×0.04m×0.16m。稱量干燥試塊的質(zhì)量，記為m。進(jìn)行混凝土塊干密度檢測(cè)時(shí)，相關(guān)工作人員獲取試塊的干質(zhì)量和干體積。干質(zhì)量通過(guò)將試塊在干燥條件下稱重來(lái)獲取，干體積通過(guò)測(cè)量試塊的幾何尺寸并進(jìn)行計(jì)算得出。在實(shí)際操作中，為了確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，通常會(huì)進(jìn)行多次試驗(yàn)并取平均值。此外，考慮試塊表面的不均勻性，可能需要對(duì)其進(jìn)行修正，以得到更接近混凝土整體密度的結(jié)果。

1.1.2 收縮率檢測(cè)方法

收縮率試驗(yàn)用于檢測(cè)砂漿的自然干燥收縮值，使用的儀器設(shè)備為立式砂漿收縮儀，試模采用棱柱體，其幾何尺寸同樣為0.04m×0.04m×0.16m。將制備好的砂漿裝入試模內(nèi)，模具上設(shè)計(jì)有收縮頭，隨著砂漿收縮，收縮頭的位置會(huì)發(fā)生變化[1]。將模具放置在振動(dòng)臺(tái)上，加速砂漿的收縮速度。振動(dòng)4h后，對(duì)砂漿進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。試塊養(yǎng)護(hù)完成后將其放置在溫度為22℃、濕度為60%的環(huán)境中靜置4h，測(cè)量其初始長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)28d后，再次測(cè)量試塊的長(zhǎng)度。試塊干燥收縮值與時(shí)間間的關(guān)系通常可用一個(gè)收縮曲線來(lái)描述。該曲線顯示了混凝土在干燥過(guò)程中的收縮變化，通常包括一個(gè)初始的快速收縮階段，隨著時(shí)間推移，收縮速率逐漸下降，最終趨于穩(wěn)定。在實(shí)際測(cè)試中，通常會(huì)選擇不同的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，并記錄收縮率。這些數(shù)據(jù)隨后可用于繪制收縮曲線。試驗(yàn)通常會(huì)進(jìn)行一段較長(zhǎng)的時(shí)間，以確保工作人員可以觀察到完整的干燥收縮過(guò)程。

1.1.3 分層度檢測(cè)方法

分層度用于評(píng)價(jià)砂漿拌合物在運(yùn)輸和停放過(guò)程中的穩(wěn)定性。測(cè)試儀器包括砂漿分層度筒、振動(dòng)臺(tái)和砂漿黏稠儀等。在檢測(cè)過(guò)程中，先制備砂漿，測(cè)量其初始黏稠度。將砂漿的拌合物一次性裝入筒內(nèi)，以木錘敲擊筒壁，使砂漿沉落，砂漿液面與筒口保持平齊，如果砂漿不足，則適當(dāng)補(bǔ)充。靜置0.5h后，去掉上部200mm的砂漿，將剩余的100mm砂漿倒入拌合鍋內(nèi)，攪拌2min，再次測(cè)量其黏稠度，2次黏稠度的差值即為分層度值[2]。

1.2 力學(xué)性能試驗(yàn)

力學(xué)性能試驗(yàn)的核心是檢測(cè)室內(nèi)裝飾砂漿的抗壓、抗折強(qiáng)度。檢測(cè)方法應(yīng)符合《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB/T17671—2021）中的規(guī)定。試驗(yàn)過(guò)程包括砂漿配比設(shè)計(jì)、砂漿制備、試件制作、試件養(yǎng)護(hù)、抗折試驗(yàn)以及抗壓試驗(yàn)。

1.2.1 抗折強(qiáng)度的測(cè)定方法

將試件的一個(gè)側(cè)面放在試驗(yàn)機(jī)的支撐圓柱上，確保支撐圓柱與試件長(zhǎng)軸相垂直。利用加荷圓柱均勻地向試件垂直加載荷，加載速度為50N/s±10N/s，直至試件折斷?？拐蹚?qiáng)度的計(jì)算方法為Rf=1.5FfL/b3，其中Rf為抗折強(qiáng)度；Ff為折斷時(shí)施加于棱柱體試件中部的載荷；L為支撐圓柱間的距離；b為棱柱體正方形截面的邊長(zhǎng)。

1.2.2 抗壓強(qiáng)度測(cè)定方法

抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)束后，原試件被折斷，形成2個(gè)半截試件，可利用折斷的半截試件進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。對(duì)半截試件施加載荷，加載速度為2400N/s±200N/s，直至試件破壞。試件采用棱柱體，其幾何尺寸為0.04m×0.04m×0.16m?？箟簭?qiáng)度Rc為最大破壞載荷Fc與試件受壓面積A的比值。

1.3 吸放濕性能試驗(yàn)

砂漿吸放濕性能試驗(yàn)應(yīng)符合《建筑材料及制品的濕熱性能吸濕性能的測(cè)定》（GB/T20312—2006）中的操作和實(shí)施要求。在性能試驗(yàn)中，采用干燥器法獲得吸濕、放濕的數(shù)據(jù)。干燥器需要達(dá)到一定的環(huán)境濕度，該濕度因素由鹽溶液決定[3]。常用的鹽溶液由無(wú)機(jī)鹽配置而成，如NaCl、KNO3、MgCl2·6H2O。

1.4 凈化甲醛性能試驗(yàn)

室內(nèi)環(huán)保砂漿應(yīng)具備吸附、凈化室內(nèi)甲醛的功能，因此要檢測(cè)砂漿對(duì)甲醛的凈化能力，《室內(nèi)空氣凈化功能涂覆材料凈化性能》（JC/T1074—2021）對(duì)試驗(yàn)方法做出了規(guī)定。根據(jù)其中規(guī)定，產(chǎn)品分為I類和Ⅱ類，環(huán)保砂漿應(yīng)按照I類材料進(jìn)行試驗(yàn)。

2 新型室內(nèi)環(huán)保裝飾砂漿性能試驗(yàn)

2.1 新型室內(nèi)環(huán)保裝飾砂漿多孔功能摻料簡(jiǎn)介

與普通的水泥砂漿不同，新型室內(nèi)環(huán)保裝飾砂漿的特點(diǎn)是加入了多孔摻料，包括硅藻土、海泡石以及貝殼粉，這些材料的加入改變了砂漿的性能。通過(guò)電子顯微鏡掃描觀察、X射線衍射試驗(yàn)等方法，可掌握多孔材料的主要成分及其含量，具體見表1。

2.2 多孔功能摻料對(duì)裝飾砂漿力學(xué)性能的影響探究

多孔功能摻料是新型室內(nèi)環(huán)保裝飾砂漿的輔料，砂漿力學(xué)性能的主要影響因素為膠砂比。本文在此次研究過(guò)程中將膠砂比統(tǒng)一設(shè)計(jì)為3∶5，即1∶1.67，在此基礎(chǔ)上探究多孔摻料對(duì)砂漿力學(xué)性能的影響。

2.2.1 多孔摻料單獨(dú)摻入對(duì)砂漿力學(xué)性能的影響

2.2.1.1 試驗(yàn)材料配比

新型室內(nèi)環(huán)保裝飾砂漿由水泥、纖維素醚、減水劑、可再分散乳膠粉以及多孔摻料等組成。制備試驗(yàn)材料時(shí)，將水膠比控制為1∶1.67，纖維素醚、可再分散乳膠粉和減水劑的摻入比分別為0.15%、2.0%和0.03%。針對(duì)多孔摻料設(shè)計(jì)了4種摻入水平，分別為0%、5%、10%以及15%。

2.2.1.2 抗壓、抗折強(qiáng)度測(cè)定

拌合充分的砂漿制備試件硬化后，拆除模板，將其放置在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間分別為7d、28d，分別在第7d和第28d進(jìn)行抗壓、抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

2.2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

單獨(dú)摻入貝殼粉時(shí)，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度隨著摻入比例增加，呈現(xiàn)出先升高、后下降的趨勢(shì)。當(dāng)摻入比例為10%時(shí)，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度為最大值。

單獨(dú)摻入海泡石時(shí)，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度隨著摻入比例增加呈下降趨勢(shì)，完全不摻入海泡石對(duì)應(yīng)的抗壓、抗折強(qiáng)度最大。

單獨(dú)摻入硅藻土?xí)r，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度隨著摻入比例增加，呈現(xiàn)出先升高、后下降的趨勢(shì)。當(dāng)摻入比例為5%時(shí)，2個(gè)指標(biāo)為最大值。

縱向比較抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，單獨(dú)摻入貝殼粉時(shí)峰值最大，其次是硅藻土，最后是海泡石。

2.2.2 多孔摻料混合摻入對(duì)砂漿力學(xué)性能的影響

2.2.2.1 試驗(yàn)材料配比

在多孔摻料混合摻入試驗(yàn)中，將水膠比設(shè)計(jì)為1∶1.67，減水劑在砂漿中的質(zhì)量占比為0.2%。貝殼粉、海泡石和硅藻土的摻入種類和摻入比例可通過(guò)正交試驗(yàn)來(lái)確定，正交試驗(yàn)的因素水平見表3。

2.2.2.2 試驗(yàn)方案

按照表3設(shè)計(jì)的因素水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，共計(jì)9種組合方式，在不同的摻入量下檢測(cè)砂漿硬化試件的抗壓、抗折強(qiáng)度，結(jié)果見表4。

2.2.2.3 結(jié)果分析

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在試驗(yàn)組1中，抗壓強(qiáng)度為20.2MPa，抗折強(qiáng)度為5.0MPa，是所有組別中的最大值，其對(duì)應(yīng)的壓折比為4.0。只考慮抗壓強(qiáng)度時(shí)，3個(gè)因素的極差分別為0.7、3.2、4.9，說(shuō)明各因素對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響程度為硅藻土gt;海泡石gt;貝殼粉。只考慮抗折強(qiáng)度時(shí)，3個(gè)因素的極差分別為1.3、0.6、0.3，說(shuō)明各因素對(duì)抗折強(qiáng)度的影響程度同樣為硅藻土gt;海泡石gt;貝殼粉。只考慮壓折比時(shí)，3個(gè)因素的極差分別為0.2、0.3、0.2，說(shuō)明各因素對(duì)壓折比的影響程度為海泡石gt;貝殼粉=硅藻土。

因此，當(dāng)3種多孔料混合摻入時(shí)，硅藻土和貝殼粉的最佳摻入量均為2%，海泡石的最佳摻入量為3%，原因是在這種混合摻入配比下，新型環(huán)保砂漿試樣的抗壓、抗折強(qiáng)度均最大。另外，與單獨(dú)摻入某一種多孔摻料相比，多孔摻料混合摻入的砂漿力學(xué)性能也更高。

2.3 多孔功能摻料對(duì)裝飾砂漿調(diào)濕性能的影響探究

2.3.1 多孔摻料單獨(dú)摻入對(duì)砂漿調(diào)濕性能的影響

2.3.1.1 砂漿配比和制備

砂漿制備材料包括白水泥、砂、重鈣、消泡劑、纖維素醚、膠粉以及多孔摻料，按照質(zhì)量百分比計(jì)算，白水泥、砂、膠粉、纖維素和消泡劑的占比分別為30%、50%、2%、0.15%和0.3%。單獨(dú)摻入貝殼粉時(shí)，設(shè)置3個(gè)梯度水平，其摻入量（質(zhì)量占比）分別為5%、8%和11%；單獨(dú)摻入硅藻土?xí)r，其摻入量分別為2%、4%和6%；單獨(dú)摻入海泡石時(shí)，其摻入量分別為5%、10%和15%。

2.3.1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)吸濕、放濕相關(guān)檢測(cè)方法，將試驗(yàn)環(huán)境的濕度控制為70%，溫度為（22±1）℃，通過(guò)飽和鹽溶液法檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)，得到3種材料單獨(dú)摻入24h后的吸濕量和放濕量，結(jié)果見表5。從數(shù)據(jù)可知，隨著摻入量提高，砂漿的吸濕量和放濕量都逐漸升高。

2.3.2 多孔摻料混合摻入對(duì)砂漿調(diào)濕性能的影響

2.3.2.1 3種材料混合摻入的正交試驗(yàn)方案

在正交試驗(yàn)中，針對(duì)因素貝殼粉摻入量，設(shè)置3個(gè)水平，分別為2%（A1）、4%（A2）和6%（A3）。針對(duì)因素海泡石摻入量，設(shè)置3個(gè)水平，分別為3%（B1）、6%（B2）和9%（B3）。針對(duì)因素硅藻土摻入量，設(shè)置3個(gè)水平，分別為4%（C1）、6%（C2）和8%（C3）。

2.3.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

吸濕量的正交試驗(yàn)結(jié)果見表6，比較各組數(shù)據(jù)在6h、12h和24h的吸濕量，試驗(yàn)組別3吸濕量最佳。在9個(gè)試驗(yàn)組別24h內(nèi)的放濕量中，同樣是組別3放濕量最大。砂漿24h吸濕量的極差分析數(shù)據(jù)見表7。從數(shù)據(jù)可知，僅考慮砂漿吸濕量時(shí)，3種因素的影響程度為海泡石摻入量gt;硅藻土摻入量gt;貝殼粉摻入量。采用相同原理進(jìn)行砂漿放濕量試驗(yàn)，觀察9組正交試驗(yàn)的24h放濕量，同樣是組別3放濕量最大。比較混合摻入和單獨(dú)摻入的吸濕量、放濕量，以24h試驗(yàn)數(shù)據(jù)為分析對(duì)象，海泡石單獨(dú)摻入量為15%時(shí)，24h吸濕量為4.51g，相應(yīng)的放濕量為1.98g，均為單獨(dú)摻入的最大值。而正交試驗(yàn)組別3的吸濕量、放濕量分別為4.84g、2.72g，其吸濕、放濕性能明顯更強(qiáng)。因此最佳吸濕、放濕配比為組別3，即貝殼粉摻量2%、海泡石摻量9%和硅藻土摻量6%。

2.4 多孔功能摻料對(duì)裝飾砂漿甲醛吸附性能的影響

2.4.1 試驗(yàn)方案

2.4.1.1 環(huán)保砂漿中多孔功能摻料配比

從調(diào)濕性能試驗(yàn)和力學(xué)性能試驗(yàn)的正交試驗(yàn)組別中篩選出效果排名前三的組別，分別為試驗(yàn)組一：貝殼粉摻入量2%、海泡石摻入量9%、硅藻土摻入量6%；試驗(yàn)組二：貝殼粉摻入量4%、海泡石摻入量6%、硅藻土摻入量6%；試驗(yàn)組三：貝殼粉摻入量4%、海泡石摻入量3%、硅藻土摻入量8%。

2.4.1.2 試件制備

將制備好的砂漿涂抹在玻璃板上，其面積為為正方形，邊長(zhǎng)為0.5m，砂漿厚度為4mm～6mm，盡可能保持厚度均勻。將試件在20℃、50%濕度環(huán)境下養(yǎng)護(hù)7d，確保砂漿干燥。

2.4.1.3 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置為2個(gè)容積為1m3的玻璃材質(zhì)試驗(yàn)艙，長(zhǎng)×寬×高=1.25m×0.8m×1.0m。將2個(gè)艙分別編號(hào)為A、B，A為試驗(yàn)艙，B為空白對(duì)照艙，對(duì)2個(gè)艙進(jìn)行密封處理。

2.4.1.4 試驗(yàn)方法

在A艙內(nèi)放置養(yǎng)護(hù)完成的砂漿涂板，B艙內(nèi)放置空玻璃板。向2個(gè)試驗(yàn)艙注射濃度相同的甲醇溶液，注入量為3μL。事先在艙內(nèi)放置小型電風(fēng)扇，打開電風(fēng)扇，0.5h后測(cè)試并記錄B艙甲醛的初始濃度n0，1d后測(cè)試B艙終止?jié)舛萵1和A艙終止?jié)舛萵2。

2.4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.4.2.1 數(shù)據(jù)處理方法

根據(jù)n0和n1計(jì)算出甲醛的自然衰減率R，先求出n0與n1的差值，再求出該差值與n0的百分比。將砂漿對(duì)甲醛的凈化率記為r，則該指標(biāo)的計(jì)算方法為n1與n2的差值除以n1，再求出百分比。

2.4.2.2 3個(gè)試驗(yàn)組別的甲醛凈化率

3個(gè)試驗(yàn)組別的甲醛凈化率結(jié)果見表8。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，試驗(yàn)組別三配置的環(huán)保砂漿對(duì)甲醛的凈化效果最佳，3種多孔功能摻料的配比分別為貝殼粉摻入量4%、海泡石摻入量3%和硅藻土摻入量8%。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在普通砂漿中添加一定量的多孔材料，能夠改變砂漿的性能。本文主要探究了海泡石、貝殼粉以及硅藻土與砂漿性能的關(guān)系。在力學(xué)性能和調(diào)試性能研究中，分別進(jìn)行單獨(dú)摻入試驗(yàn)和混合摻入試驗(yàn)。結(jié)果顯示，按照貝殼粉2%、海泡石3%和硅藻土2%的摻入配比，砂漿抗壓、抗折強(qiáng)度可達(dá)最佳水平。按照貝殼粉2%、海泡石9%和硅藻土6%的摻入配比，砂漿調(diào)濕性能達(dá)到最佳水平。

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