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(zhǎng)沙 410082）

?；⒅楸厣皾{屬于一種無機(jī)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(jī)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(huì)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(duì)?；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(shí)際使用過程中，玻化微珠保溫砂漿經(jīng)常會(huì)處于干濕交替的環(huán)境中，在長(zhǎng)期經(jīng)受干濕循環(huán)的反復(fù)作用下，整個(gè)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?；⒅楸厣皾{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(duì)?；⒅楸厣皾{耐久性的影響不得而知.因此，本研究擬對(duì)各種常用外加劑對(duì)?；⒅楸厣皾{耐久性能的影響，以期深入了解外加劑的作用機(jī)理，以便在工程實(shí)踐中更好的指導(dǎo)?；⒅楸厣皾{配比研究.

1 實(shí)驗(yàn)

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(tuán)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(jí)粉煤灰.可再分散乳膠粉由山西三維集團(tuán)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(yàn)

1.2.1 試驗(yàn)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(dòng)度，提高砂漿保水性，使砂漿能很好地包裹住玻化微珠顆粒.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(qiáng)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(qiáng)的吸水性，摻量過多，反而會(huì)降低砂漿流動(dòng)性.所以本研究選擇粉煤灰部分取代水泥，取代比例為10%.

?；⒅閾搅繛檎急厣皾{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(yàn)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(gè).在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)三天后拆模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28天.

將養(yǎng)護(hù)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(qiáng)度測(cè)驗(yàn)，記錄初始抗壓強(qiáng)度，再進(jìn)行干濕循環(huán)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)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(cè)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(duì)另一組試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)驗(yàn).

1.2.3 性能測(cè)試

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

本文定義質(zhì)量損失率M和抗壓強(qiáng)度下降率K作為?；⒅楸厣皾{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(qiáng)度下降率是指試件在經(jīng)過干濕循環(huán)后的強(qiáng)度下降率.

k0——干濕循環(huán)前的抗壓強(qiáng)度值

kr——干濕循環(huán)后的抗壓強(qiáng)度值

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

圖1 不同膠粉摻量時(shí)玻化微珠保溫砂漿的質(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(shì)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(shí)最小，當(dāng)摻量為4%時(shí)，質(zhì)量損失率上升；干濕循環(huán)40次、50次后，整體的趨勢(shì)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(shì)顯得越來越明顯.

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

表4 抗壓強(qiáng)度下降率

圖2 經(jīng)過50次干濕循環(huán)后試塊的抗壓強(qiáng)度

3 干濕循環(huán)過程質(zhì)量損失及破壞機(jī)理分析

?；⒅楸厣皾{經(jīng)過烘干，首先會(huì)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(huì)對(duì)試塊造成影響，但是之后的毛細(xì)孔中水分蒸發(fā)會(huì)使裂縫在毛細(xì)孔壓力下擴(kuò)展，在反復(fù)的干濕循環(huán)作用下，裂縫逐步擴(kuò)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(huì)添加一些細(xì)礦物填料，主要用于防止膠粉在儲(chǔ)運(yùn)過程中結(jié)塊以及便于膠粉流動(dòng).當(dāng)乳膠粉與水、水泥及其他摻和物混合時(shí)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(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)［8］膠粉的摻入會(huì)在砂漿拌和時(shí)產(chǎn)生微量氣泡，這些氣泡對(duì)砂漿有潤(rùn)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(qiáng)度較高，遠(yuǎn)高于水泥石，所以摻量增加可以提高漿體對(duì)?；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(shí)，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(qiáng)度.但是，膠粉的摻入會(huì)降低砂漿的流動(dòng)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(shí)，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(qiáng)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(qiáng)度隨著膠粉的摻入在提高，僅僅在摻量達(dá)到4%時(shí)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(qiáng)度下降率在膠粉摻量由0.5%增加到1%時(shí)降低，但是從1%開始增加膠粉摻量使保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度下降率提高.原因是在膠粉摻量低時(shí)，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(duì)砂漿致密性的影響逐漸顯現(xiàn)，從而使保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度攀升.

4 結(jié)論

（1）?；⒅楸厣皾{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(shì)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(shì)，并且隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，這個(gè)趨勢(shì)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(qiáng)度.但是，膠粉的摻入也會(huì)降低砂漿的流動(dòng)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(qiáng)度隨著膠粉的摻入在提高，僅僅在摻量達(dá)到4%時(shí)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(qiáng)度下降率在膠粉摻量由0.5%增加到1%時(shí)降低，但是從1%開始增加膠粉摻量使保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度下降率提高.