龔建清 孫凱強(qiáng)

摘 要：研究了當(dāng)水膠比分別為1.2， 1.3， 1.4和 1.5時(shí)，玻化微珠保溫砂漿的干燥收縮、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、干密度、導(dǎo)熱系數(shù)等性能指標(biāo).通過壓汞試驗(yàn)和SEM掃描電鏡分析，從微觀角度進(jìn)一步揭示了?；⒅楸厣皾{的性能指標(biāo)隨水膠比變化的原因.試驗(yàn)結(jié)果表明：?；⒅楸厣皾{的干燥收縮隨著水膠比的增大呈現(xiàn)明顯增大的趨勢(shì)；當(dāng)水膠比一定時(shí)，?；⒅楸厣皾{的干燥收縮早期增長(zhǎng)速率較快，后期增長(zhǎng)速率較慢；當(dāng)水膠比分別為1.3， 1.4和1.5時(shí)，?；⒅楸厣皾{的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、干密度、導(dǎo)熱系數(shù)與水膠比為1.2時(shí)相比均有了較為明顯的變化，抗壓強(qiáng)度分別下降了13.1%，40.0%和73.8%；抗折強(qiáng)度分別下降了18.8%，35.7%和77.7%；干密度分別減小了8.3%，19.4%和33.3%；導(dǎo)熱系數(shù)也分別下降了4.6%，11.3%和21.4%.?；⒅楸厣皾{的各項(xiàng)性能隨著水膠比的變化，產(chǎn)生了明顯的變化.通過壓汞試驗(yàn)和SEM分析發(fā)現(xiàn)，隨著水膠比的增大，玻化微珠保溫砂漿內(nèi)部孔隙增多.

關(guān)鍵詞：?；⒅楸厣皾{；水膠比；干燥收縮；抗壓強(qiáng)度；抗折強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

目前，我國(guó)建筑能耗在社會(huì)總能耗中占很大的比重，因此建筑節(jié)能對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是至關(guān)重要的.而建筑節(jié)能的關(guān)鍵在于提高建筑圍護(hù)墻體的隔熱和保溫性能，以減少室內(nèi)的熱量損失，節(jié)約能源[1-3].外墻外保溫體系是提高墻體隔熱、保溫性能的一項(xiàng)十分有效的措施.目前常用的外墻外保溫體系包括以聚苯顆粒和聚苯板等有機(jī)保溫材料為主的保溫體系，和以?；⒅楸厣皾{、膨脹蛭石保溫砂漿等無(wú)機(jī)保溫材料為主的保溫體系[4-5].有機(jī)保溫材料的保溫性能很好，但是其耐久性不好，與建筑結(jié)構(gòu)壽命不同步，耐火性差.特別是2009年央視大樓和2010年上海浦東路兩棟教師公寓大樓，由于有機(jī)保溫材料燃燒，導(dǎo)致火災(zāi)事故，給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失，讓人們對(duì)有機(jī)保溫材料的使用更加謹(jǐn)慎，逐漸開始用無(wú)機(jī)保溫材料替代有機(jī)保溫材料[6-7].

玻化微珠保溫砂漿具有防火阻燃性能優(yōu)良、保溫隔熱性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，開始受到人們的重視[8-9].?；⒅楸厣皾{主要由?；⒅檩p集料，水泥等膠凝材料，以及可再分散乳膠粉、纖維素醚、聚丙烯纖維、引氣劑等外加劑組成[10-11].國(guó)內(nèi)外已有學(xué)者對(duì)?；⒅楸厣皾{進(jìn)行了一系列的研究.Derek等[12]通過試驗(yàn)研究了以膨脹玻化微珠為輕質(zhì)骨料的輕質(zhì)砂漿的力學(xué)性能.方明暉等[13]對(duì)?；⒅楸厣皾{的熱工性能和力學(xué)性能進(jìn)行了研究.周福忠等[14]對(duì)聚苯顆粒-玻化微珠復(fù)合保溫砂漿的防火性能進(jìn)行了研究.目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)?；⒅楸厣皾{的研究主要集中在改變各種外加劑的摻量，來(lái)研究其物理、力學(xué)、熱工及防火性能的變化.而水膠比對(duì)玻化微珠保溫砂漿性能的影響，卻鮮有人研究.由于?；⒅楸厣皾{的各項(xiàng)基本性能隨著水膠比的不同有著很大的差異，因此本文對(duì)不同水膠比下?；⒅楸厣皾{的各項(xiàng)基本性能作進(jìn)一步研究.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

硅酸鹽水泥為湖南韶峰水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的“韶峰牌”P.O.42.5水泥，水泥的化學(xué)成分見表1；?；⒅橛珊幽闲抨?yáng)華南無(wú)機(jī)保溫建材廠生產(chǎn)，堆積密度為90～110 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.037 W/（m·K），體積吸水率為39.5%；有機(jī)纖維是山東魯峰網(wǎng)業(yè)公司生產(chǎn)的聚丙烯纖維，彈性模量為4 800 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為19%；可再分散乳膠粉由河北鼎盛孚美科技有限公司生產(chǎn)，平均粒徑為80 μm，固含量為（99±1）%；引氣劑選用的是由上海銀聰新材料公司生產(chǎn)的十二烷基硫酸鈉k12引氣劑，pH值為6.5～7.5，溶于水，微溶于醇；羥丙基甲基纖維素醚（HPMC）由鄭州鑫鑫食化生產(chǎn).

1.2 配合比

本文研究不同水膠比對(duì)?；⒅楸厣皾{干燥收縮、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、干密度、導(dǎo)熱系數(shù)的影響.選取基本配合比：水泥∶?；⒅椤镁郾├w維∶可再分散乳膠粉∶引氣劑∶纖維素醚=1∶0.65∶0.003∶0.01∶0.001∶0.007.瞿曉玲等在水膠比為1.0的基礎(chǔ)上，對(duì)玻化微珠保溫砂漿收縮進(jìn)行了研究[15].陳曉莉在水膠比為1.3的基礎(chǔ)上通過正交試驗(yàn)，研究了玻化微珠保溫砂漿的性能[5].因此本文參考已有研究，選取水膠比為1.2， 1.3， 1.4和1.5進(jìn)行試驗(yàn).

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 干燥收縮

玻化微珠保溫砂漿的干燥收縮測(cè)試參照J(rèn)GJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》.每個(gè)配合比成型3個(gè)40 mm×40 mm×160 mm的試件.首先準(zhǔn)備好40 mm×40 mm×160 mm兩端帶孔的三聯(lián)試模，安裝收縮測(cè)頭.然后將拌合好的砂漿澆入試模中，放置到振動(dòng)臺(tái)上，振動(dòng)1 min，成型后，立刻將試件帶模放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中，7 d以后拆模.拆模后立即將試件放入溫度為（20±2）°C、相對(duì)濕度為（60±5）%的恒溫恒濕室中，并在4 h后測(cè)量試塊的初始長(zhǎng)度.于7 d，14 d，21 d，28 d，56 d，90 d后測(cè)量試塊的變形讀數(shù).?；⒅楸厣皾{的干縮率按式（1）計(jì)算[16]，收縮試驗(yàn)用SP175型比長(zhǎng)儀.

2 結(jié)果和討論

2.1 水膠比對(duì)?；⒅楸厣皾{干燥收縮的影響

圖1表示不同水膠比對(duì)?；⒅楸厣皾{干燥收縮的影響.當(dāng)水膠比為1.2時(shí)，?；⒅楸厣皾{在7 d， 14 d， 21 d， 28 d， 56 d和90 d的干縮率分別為0.043 4%，0.067 8%，0.082 1%，0.086 2%，0.089 3%和0.091 2%.可以看出，其干燥收縮前期增長(zhǎng)得比較快，隨著時(shí)間的推移，增長(zhǎng)得越來(lái)越慢，到了第90 d，干燥收縮增長(zhǎng)得已經(jīng)十分緩慢了.這主要是由膠凝材料早期的水化不充分，基體內(nèi)部的毛細(xì)孔水、吸附水及層間水含量較多、水分蒸發(fā)較快所導(dǎo)致.隨著齡期的增長(zhǎng)，基體內(nèi)水分逐漸變少，水分蒸發(fā)變慢而導(dǎo)致基體收縮變平緩.當(dāng)水膠比分別為

當(dāng)?；⒅楸厣皾{的水膠比為1.2， 1.3， 1.4和1.5時(shí)，其抗壓強(qiáng)度分別為2.14 MPa，1.86 MPa，1.37 MPa和0.56 MPa；抗折強(qiáng)度分別為1.12 MPa，0.91 MPa，0.72 MPa和0.25 MPa.其他組與水膠比為1.2組相比，抗壓強(qiáng)度分別降低了13.1%，40.0%和73.8%；抗折強(qiáng)度分別降低了18.8%，35.7%和77.7%.由此可知，隨著水膠比的增大，?；⒅楸厣皾{的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì).這是因?yàn)殡S著水膠比的增大，在玻化微珠保溫砂漿的凝結(jié)硬化過程中，水分的散失增多，從而在其內(nèi)部留下的孔隙也變多，故而導(dǎo)致其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均降低[20-21].當(dāng)?；⒅楸厣皾{的水膠比達(dá)到1.5時(shí)，其抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度有了更加明顯的減小.

21.4%.由此可以看出，隨著?；⒅楸厣皾{水膠比的增大，其導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì).這是由于水膠比的增加，使玻化微珠保溫砂漿在凝結(jié)硬化后，其內(nèi)部的孔隙大量增加.而氣體的導(dǎo)熱系數(shù)要明顯低于固體[23]，故而隨著水膠比的增大，?；⒅楸厣皾{的導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì).

2.5 水膠比對(duì)28 d?；⒅楸厣皾{孔隙率的

影響

從表2可以看出， 隨著水膠比的增大，?；⒅楸厣皾{的孔隙率逐漸增大.這是因?yàn)樗z比增大時(shí)，?；⒅楸厣皾{內(nèi)部殘留的水分增多，因此其在干燥環(huán)境下，失去的水分也增多，從而導(dǎo)致孔隙率隨水膠比增大而增大.所以水膠比變大時(shí)，其失水量也變大，故而干燥收縮增大.并且隨著水膠比的增大，孔隙率也會(huì)相應(yīng)增大，故保溫砂漿的強(qiáng)度會(huì)下降；熱量在固體材料中的傳遞是通過原子的熱振動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，而孔隙中氣體的傳熱是通過氣體分子之間的碰撞實(shí)現(xiàn)的.由于?；⒅楸厣皾{是氣固兩相的混合物，其綜合傳熱主要是這2種傳熱行為共同作用的結(jié)果.保溫砂漿中孔隙率越大，熱量就愈加頻繁地從固體向氣體、氣體向固體來(lái)回切換，這樣就大大降低了其熱傳導(dǎo)速率，因此其導(dǎo)熱系數(shù)隨著水膠比的增大而降低[24-25]；隨著水膠比增大，保溫砂漿孔隙率增大，固體含量減少，因此其干密度減小.

間出現(xiàn)了大量的孔隙，且孔隙尺寸明顯變大.因?yàn)楦稍锸湛s，抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、干密度、導(dǎo)熱系數(shù)都與?；⒅楸厣皾{內(nèi)部密實(shí)度有直接的關(guān)系.因此隨著水膠比的增大，玻化微珠保溫砂漿的干燥收縮增大，抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、干密度以及導(dǎo)熱系數(shù)均減小.

3 結(jié) 論

1） 隨著水膠比的增大，?；⒅楸厣皾{的干燥收縮呈現(xiàn)增大的趨勢(shì).且當(dāng)水膠比一定時(shí)，其干燥收縮早期增長(zhǎng)速率較快，后期增長(zhǎng)速率較慢.

2） 隨著水膠比的增大，?；⒅楸厣皾{的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度均呈現(xiàn)減小的趨勢(shì).水膠比為1.3，1.4和1.5的保溫砂漿，與水膠比為1.2的保溫砂漿相比，其抗壓強(qiáng)度分別下降了13.1%，40.0%和73.8%；抗折強(qiáng)度分別下降了18.8%，35.7%和77.7%.

3） 隨著水膠比的增大，?；⒅楸厣皾{的干密度呈現(xiàn)減小的趨勢(shì).水膠比為1.3，1.4和1.5的3組，與水膠比為1.2的組相比，其干密度分別減小了8.3%，19.4%和33.3%.

4） 隨著水膠比的增大，玻化微珠保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)減小的趨勢(shì).另外3組與水膠比為1.2的組相比，其導(dǎo)熱系數(shù)分別下降了4.6%，11.3%和21.4%.

5） 隨著水膠比的增大，?；⒅楸厣皾{內(nèi)部的孔隙率逐漸增加.

6） 本文從不同水膠比出發(fā)，對(duì)?；⒅楸厣皾{的性能進(jìn)行研究.結(jié)果表明，水膠比對(duì)?；⒅楸厣皾{的性能影響較大.因此在配制?；⒅楸厣皾{時(shí)，應(yīng)根據(jù)想要得到的性能指標(biāo)，選擇合適的水膠比.

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