【摘  要】分析在其它組分不變的情況下，玻化微珠與聚苯顆粒不同體積摻合比對砂漿的干密度、導(dǎo)熱系數(shù)和強(qiáng)度的影響。當(dāng)聚苯顆粒的體積摻量為骨料的50%時(shí)，保溫砂漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到GB/T 20473-2006《建筑保溫砂漿》標(biāo)準(zhǔn)要求。
【關(guān)鍵詞】玻化微珠；聚苯乙烯顆粒；保溫砂漿

前言：
實(shí)施建筑節(jié)能必須大幅度提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，目前，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫系統(tǒng)種類繁多，且均有其優(yōu)缺點(diǎn)。本文分紹一種雙摻輕質(zhì)骨料保溫砂漿—玻化微珠-聚苯乙烯保溫砂漿，該砂漿既克服了聚苯顆粒耐熱性能、粘結(jié)性能差，強(qiáng)度低，易空殼開裂的缺點(diǎn)，又克服了現(xiàn)有玻化微珠顆粒小，以致水泥用量大，保溫性能差的缺點(diǎn)，具有強(qiáng)度高，粘結(jié)性、保溫和抗裂性能好，施工簡便等優(yōu)點(diǎn)。

一、研究機(jī)理
保溫砂漿應(yīng)具備良好的保溫隔熱性能，綜合性能好的保溫砂漿還要有一定的防火、耐水、抗裂、耐久等優(yōu)異性能。本試驗(yàn)研究的玻化微珠-聚苯乙烯保溫砂漿以水泥、玻化微珠、聚苯顆粒為主要成分，摻加粉煤灰、抗裂纖維和化學(xué)添加劑等組成。

1.1 保溫基材
玻化微珠是一種無機(jī)非金屬輕質(zhì)絕熱顆粒材料，由火山巖礦石中的松脂巖經(jīng)破碎、篩分、高溫瞬時(shí)燃燒膨脹玻化而成。性能優(yōu)良的玻化微珠呈不規(guī)則球狀體，內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)輕、保溫隔熱性能好、耐老化的優(yōu)點(diǎn)，表面玻化封閉、光滑，具有良好的憎水性，理化性能穩(wěn)定。玻化微珠的球形表面能增加砂漿的流動(dòng)性，減小用水量，內(nèi)部多孔空腔結(jié)構(gòu)發(fā)揮保溫作用，同時(shí)增加顆粒的強(qiáng)度。因此，以玻化微珠作為輕質(zhì)骨料可以降低保溫砂漿的干密度和導(dǎo)熱系數(shù)，提高保溫效果，并且具有較高的抗壓強(qiáng)度。由于無機(jī)保溫材料的干密度是影響材料導(dǎo)熱系數(shù)和強(qiáng)度的一個(gè)重要因素，當(dāng)干密度減小時(shí)，保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)相應(yīng)減小，強(qiáng)度也隨著降低。通過綜合比較分析，一般堆積密度在110-140kg/m3的玻化微珠，從粒徑大小、球狀度優(yōu)劣、玻化度高低等方面考慮適宜以單一骨料的形式配制保溫砂漿，而堆積密度小于100kg/m3的玻化微珠顆粒，因顆粒偏小、粉塵大、玻化度不足等問題造成水泥用量和吸水率大，應(yīng)配合導(dǎo)熱系數(shù)更低的超輕保溫材料使用更為適宜。

聚苯顆粒屬有機(jī)類材料，球形度好，吸水率低，導(dǎo)熱系數(shù)小[一般小于0.041W/(m.K)]，保溫性能優(yōu)良，堆積密度約為玻化微珠的1/10，但顆粒級配差，空隙率大，與水泥膠凝強(qiáng)度低，耐高溫及抗老化性差。

因此，采用雙摻骨料技術(shù)將玻化微珠、聚苯顆粒以適當(dāng)比例摻合使用，既可以克服玻化微珠吸水率大、產(chǎn)品后期保溫性能降低等缺陷，又可以改善骨料級配，減小水泥用量，滿足干密度要求，而且保溫效果良好。

1.2 膠凝材料
由于玻化微珠和聚苯顆粒的自身強(qiáng)度很小，主要發(fā)揮保溫作用，難以起到骨料的作用，砂漿的強(qiáng)度主要由水泥等膠凝材料提供。普通砂漿的膠凝材料采用32.5R的水泥基本可以滿足強(qiáng)度要求。在保溫材料中，膠凝材料與保溫骨料的比例對材料性能影響很大，隨著保溫骨料比例的增加，干密度與導(dǎo)熱系數(shù)逐漸減小，保溫效果提高，但抗壓強(qiáng)度下降。為了彌補(bǔ)摻加輕骨料的強(qiáng)度損失，膠凝材料宜選用強(qiáng)度等級為42.5的水泥。

為了改善砂漿的工作性能和保溫效果，減小干密度并降低成本，改善砂漿的和易性及保水性，還需摻加適量的粉煤灰替代部分水泥。粉煤灰的摻入會降低砂漿的早期強(qiáng)度，但28d后強(qiáng)度超過不摻粉煤灰的砂漿，摻量以水泥質(zhì)量的10%-20%為宜，當(dāng)粉煤灰摻量為20%時(shí)，強(qiáng)度最高，摻量過大將降低膠凝材料的粘結(jié)力。

1.3 化學(xué)添加劑
僅以前述幾種材料制備的試塊呈現(xiàn)蓬松狀態(tài)，粘結(jié)力差，連通孔道多，體積吸水率大，干密度小，保溫效果不佳。為了封堵這些連通孔道，增加砂漿稠度，必須采用化學(xué)添加劑（可再分散乳膠粉、冷水溶聚乙烯醇粉以及纖維素醚）對砂漿進(jìn)行憎水、保水處理。

可再分散乳膠粉是高分子聚合物乳液經(jīng)噴霧干燥以及后續(xù)處理而成的粉狀熱塑性樹脂，它與無機(jī)膠凝材料及各種骨料混合制成干粉砂漿，加水?dāng)嚢韬螅z粉顆粒可快速分散到水中，隨著界面對水分的吸收、水化反應(yīng)的消耗、向空氣的揮發(fā)，水分逐漸減少，膠粉顆粒逐漸靠近，相互融合，最終聚合成膜，這種聚合物膜可構(gòu)成孔壁的一部分，從而對砂漿的高孔隙構(gòu)造起到封閉的作用，同時(shí)也增加了砂漿內(nèi)聚力、粘聚力與柔韌性。

冷水溶聚乙烯醇粉顆粒細(xì)小，添加量小，易于分散，具有良好的成膜性、粘結(jié)性和拉伸強(qiáng)度，可防止砂漿開裂、脫離，增加粘結(jié)強(qiáng)度和平滑性。同時(shí)聚乙烯醇粉無毒、無味，綠色環(huán)保。

纖維素醚屬于流變改性劑，起保水增稠作用。影響砂漿保水效果的因素有纖維素醚的添加量、黏度、顆粒的細(xì)度及使用環(huán)境的溫度等。纖維素醚添加量的增加、黏度越大、顆粒的細(xì)度越細(xì)、使用環(huán)境的溫度下降，均可使砂漿的保水性能提高。

1.4 抗裂纖維
聚丙烯纖維（PP纖維）在混凝土中具有抗裂、防火的作用。在保溫砂漿的研究中，為了改善砂漿的抗裂、防火性能，也可摻入一定量的聚丙烯纖維，將其均勻分布于砂漿中，可有效阻止砂漿在硬化初期形成的微型裂縫繼續(xù)擴(kuò)展。纖維的摻量約為膠凝材料質(zhì)量的0.5%-1.0%，長度以5-8mm為宜，如果摻量過高或長度過長均易使用砂漿的和易性變差，影響保溫砂漿的施工性能。

二、試驗(yàn)
2.1 原材料
膠凝材料：采用廣州石井水泥廠生產(chǎn)的P.S42.5R礦渣水泥，3、28d的抗壓強(qiáng)度分別為20.4、49.2MPa，抗折強(qiáng)度分別為4.25、8.55MPa；粉煤灰采用黃埔電廠Ⅱ級粉煤灰，堆積密度為780kg/m3。
輕質(zhì)保溫骨料：玻化微珠為華偉佳科技有限公司研制；聚苯顆粒為原發(fā)性顆粒，市售。兩者的堆積密度、導(dǎo)熱系數(shù)與顆粒級配見表1。

化學(xué)添加劑：北京萬博匯佳科貿(mào)有限公司產(chǎn)，可再分散乳膠粉Novena28、冷水溶聚乙烯醇粉2488BNE-118、HPMC羥丙基甲基纖維素醚（黏度10萬mPa.s）。
抗裂纖維：聚丙烯短纖維，長度5-8mm。

2.2 試驗(yàn)方法
本試驗(yàn)主要研究在固定膠凝材料用量的情況下，玻化微珠與聚苯顆粒不同體積摻合比例對砂漿的干密度、導(dǎo)熱系數(shù)和強(qiáng)度的影響，確定最佳配合比。經(jīng)過大量試驗(yàn)，膠凝材料/骨料以每100kg膠凝材料配600L保溫骨料為基準(zhǔn)，具體材料用量見表2。保溫骨料的聚苯顆粒以不同體積摻量進(jìn)行試驗(yàn)，不同體積比例的骨料的堆積密度和顆粒級配見表3。

三、試驗(yàn)結(jié)果分析
在固定膠凝材料用量的情況下，不同聚苯顆粒占骨料體積百分比對保溫砂漿性能的影響見表4。試驗(yàn)分別按不同比例準(zhǔn)確稱量各種原材料。先將水和各種粉料倒入鍋內(nèi)拌勻，由于玻化微珠在砂漿攪拌過程容易破碎，破碎后的玻化微珠失去了封閉的玻璃體的保護(hù)，導(dǎo)致吸水率增大，所以輕骨料在最后加入攪拌鍋內(nèi)。為了在攪拌過程把玻化微珠的破碎率降到最低，應(yīng)選用低轉(zhuǎn)速立轉(zhuǎn)式攪拌機(jī)，攪拌速度不大于18轉(zhuǎn)/min，攪拌時(shí)間為3min。攪拌過程發(fā)現(xiàn)內(nèi)部多孔空腔的球形骨料有利于提高砂漿的流動(dòng)性，降低其在砂漿中的磨擦，同時(shí)減少了的攪拌時(shí)間；隨著聚苯顆粒體積比例的增加，砂漿越來越疏松。成型試塊養(yǎng)護(hù)并烘干至恒重后進(jìn)行試驗(yàn)。砂漿試塊志型及試塊的抗壓強(qiáng)度、干密度、導(dǎo)熱系數(shù)測試參照GB/T 20473-2006《建筑保溫砂漿》進(jìn)行。