?；⒅?珍珠巖復(fù)合保溫砂漿的試驗(yàn)研究

蔡恒袖，劉 翠（1.江西省建筑材料工業(yè)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，江西 南昌330024；2.江西天豐建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330038）

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源的消耗量和消耗速度在逐漸的增加，能源問題和環(huán)境問題日益突出，兩者成為21世紀(jì)人類面臨的重大考驗(yàn)。目前，我國(guó)現(xiàn)有建筑的總面積約400億m2，預(yù)計(jì)到2020年還將新增建筑面積約300億m2。建筑能耗占我國(guó)能源總消耗量的30%[1]，我國(guó)既有的400億m2建筑中99%是高能耗建筑[2]，發(fā)展建筑節(jié)能刻不容緩。根據(jù)我國(guó)的節(jié)能政策，從2010年起到2020年，平均節(jié)能率要達(dá)到65%[3]，建筑節(jié)能將成為提高全社會(huì)能源使用效率的首要方面。

建筑保溫砂漿作為一種新型的墻體材料在降低建筑能耗中扮演重要的角色，其發(fā)展空間巨大，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著[4]。以發(fā)泡聚苯板（EPS）、擠塑聚苯板（XPS）為代表有機(jī)保溫材料因保溫性能好占據(jù)當(dāng)前絕大部分外墻外保溫市場(chǎng)，但是其安全性能不高，不耐高溫、易燃，近年來使用得已經(jīng)越來越少。尤其是因有機(jī)外墻保溫材料燃燒引起的央視附屬樓大火、膠州灣教師公寓大火、沈陽皇朝萬鑫大廈大火等幾起典型火災(zāi)過后，社會(huì)對(duì)使用有機(jī)保溫外墻材料持保留態(tài)度，其使用范圍和使用量日漸式微，未來逐漸被其他保溫材料取代成為必然。相對(duì)而言，以玻化微珠保溫砂漿、硅酸鋁保溫砂漿、珍珠巖保溫砂漿不燃無機(jī)保溫砂漿相比之下安全得多，使用也較普遍目前市場(chǎng)上常用的有?；⒅楸厣皾{和膨脹珍珠巖保溫砂漿。?；⒅轭w粒是理想的保溫骨料，但是不足之處是容重大、粒徑較單一、級(jí)配差，若單獨(dú)作為骨料則會(huì)存在較大的空隙，需要較多的膠凝材料填充，嚴(yán)重影響保溫性能。膨脹珍珠巖由于是開孔，故吸水率大、易粉化、料漿攪拌過程中體積收縮率大、易造成產(chǎn)品后期保溫性能降低和空鼓、開裂[5]。

因此，本文針對(duì)上述問題，將?；⒅榕c膨脹珍珠巖進(jìn)行復(fù)合，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，降低保溫骨料的孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)，從而制備出力學(xué)性能、保溫性能、耐久性能優(yōu)良的保溫砂漿。

2 實(shí)驗(yàn)原料及方法

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

（1）水泥：贛江海螺水泥有限公司生產(chǎn)P·O 42.5級(jí)水泥，密度3.02g/cm3，膠砂28d抗壓強(qiáng)度達(dá)45.1 MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)8.4MPa，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量為25.0%。

（2）粉煤灰：F類Ⅱ級(jí)磨細(xì)粉煤灰，細(xì)度14.3%。

（3）石灰石粉：白色，密度為2.70kg/m3，微粉比表面積為560m2/kg。

（4）玻化微珠：內(nèi)部多孔、表面玻化封閉，呈球狀體顆粒，顆粒粒徑為0.3～2.36mm，容重為80～100 g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.028～0.048W/（m·k），漂浮率大于95%，成球?；蚀笥?5%，吸水率小于50%，熔融溫度為1200℃。

（5）膨脹珍珠巖：開孔膨脹珍珠巖，是一種白色、灰白色的內(nèi)部多孔、表面開孔粒狀物料，容重為50～60 g/cm3，顆粒粒徑為0.15～1.18 mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.047～0.074 W/（m·k），漂浮率小于80%，吸水率300%左右。

（6）外加劑：北京弗特恩科技有限公司生產(chǎn)的DN-4101可分散乳膠粉、HPMC羥丙基甲基纖維素、12mm的聚丙烯纖維等。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 試驗(yàn)方案

?；⒅楸厣皾{原配方骨膠比為1∶1.5，其中粉煤灰、石灰石粉分別占膠凝材料的20%，10%。膨脹珍珠巖按0%，20%，40%，60%，80%，100%，等體積取代?；⒅椋纯刂瓶偣橇象w積不變，制備無機(jī)復(fù)合保溫砂漿，研究其摻量對(duì)復(fù)合保溫砂漿性能的影響。

2.2.2 試件制備

參照GB/T 20473—2006《建筑保溫砂漿》中的制備方法，將先稱量好的水泥、粉煤灰、石灰石、外加劑及纖維等組分混合攪拌均勻（稱為膠粉料），攪拌1min；加入混合好的?；⒅楹团蛎浾渲閹r復(fù)合骨料，再攪拌1min，得到干粉料；再加水?dāng)嚢? min左右，拌合物的稠度控制在70～80mm。保溫砂漿試件成型后，以聚乙烯薄膜覆蓋，在試驗(yàn)室條件下（溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度大于60%）養(yǎng)護(hù)48h拆模。拆模后在標(biāo)準(zhǔn)條件下（溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度大于90%）繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d。

2.2.3 性能測(cè)試

保溫砂漿的力學(xué)性能（抗折、抗壓強(qiáng)度）及含水率、吸水率參照GB/T 5486—2008《無機(jī)硬質(zhì)絕熱制品實(shí)驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試；保溫性能（導(dǎo)熱系數(shù)）參照GB/T 10294—1988《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測(cè)定熱流計(jì)法》；耐久性能（耐水性）、干密度參照GB/T 20473—2006《建筑保溫砂漿》等。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

膨脹珍珠巖按0%，20%，40%，60%，80%，100%等體積替代?；⒅橹苽浔厣皾{，復(fù)合保溫砂漿的性能見表1。

表1 膨脹珍珠巖與玻化微珠制備的復(fù)合保溫砂漿的性能

（1）從表1與圖1可以看出，隨著膨脹珍珠巖摻量的增加，砂漿28d抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度逐漸降低，摻量在60%以內(nèi)，下降幅度較小，摻量超過60%時(shí)，抗壓強(qiáng)度下降幅度較大。因?yàn)檎渲閹r按等體積替代，總骨料的體積不變，但是總骨料的質(zhì)量降低；膨脹珍珠巖的硬度較?；⒅橐?，所以隨著珍珠巖摻量的增加，砂漿的強(qiáng)度有不同程度的降低。故珍珠巖的摻量應(yīng)該控制在60%以內(nèi)。

（2）從表1與圖2可以看出，隨著膨脹珍珠巖摻量的增加，砂漿的干密度先降低后增加，之后再大幅度降低，導(dǎo)熱系數(shù)與干密度的趨勢(shì)相當(dāng)。當(dāng)摻量大于40%時(shí)，砂漿干密度增加，摻量超過60%時(shí)，砂漿干密度又逐漸降低。這是因?yàn)榕蛎浾渲閹r的摻入，使總骨料在單位體積的總質(zhì)量降低，故干密度降低。當(dāng)摻量在40%時(shí)，骨料之間的級(jí)配較好，很密實(shí)，故需要較少的膠凝材料填充，因此干密度較小，且此時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.085 W/(m·k)，符合JGJ 253—2011無機(jī)輕集料砂漿保溫系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程Ⅱ型的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)摻量在60%時(shí)，骨料之間的空隙較大，故填充的膠凝材料較多，干密度增加。干密度是保溫性能的一個(gè)指標(biāo)，保溫砂漿的干密度與其保溫效果有很好的相關(guān)性，干密度越大其保溫性能越差，相反則越好，因此要嚴(yán)格控制干密度。

（3）從表1與圖3可以看出，砂漿的軟化系數(shù)均隨著珍珠巖的摻量而逐漸減小。軟化系數(shù)體現(xiàn)的是砂漿的耐水性，是保溫砂漿耐久性的一個(gè)性能指標(biāo)。由于珍珠巖是開孔的，故吸水嚴(yán)重,所以隨著珍珠巖的摻量增加，耐水性逐漸降低，但是軟化系數(shù)均大于0.65，符合標(biāo)準(zhǔn)。

（4）從表1和圖4可以看出，砂漿的吸水率逐漸增加，先是小幅度增加，后是增長(zhǎng)幅度較大，這是由于開孔的珍珠巖摻量增加導(dǎo)致。而砂漿的含水率則隨著珍珠巖摻量的增加，先增加，后降低，最后趨于穩(wěn)定。含水率也會(huì)在一定程度上影響導(dǎo)熱系數(shù)，所以要控制含水率，盡量選擇含水率較低的配方。

綜合以上的各種性能指標(biāo)，確定珍珠巖的摻量為40%，此時(shí)復(fù)合保溫砂漿各方面性能最佳，符合JGJ 253—2011無機(jī)輕集料砂漿保溫系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程Ⅱ型的標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 珍珠巖取代量對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響

圖2 珍珠巖取代量對(duì)砂漿干密度、導(dǎo)熱系數(shù)的影響

圖3 珍珠巖取代量對(duì)軟化系數(shù)的影響

圖4 珍珠巖取代量對(duì)含水率、吸水率的影響

4 結(jié)論

隨著膨脹珍珠巖按不同摻量等體積替代?；⒅橹苽浔厣皾{，其抗折、抗壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)均逐漸降低，而砂漿的干密度、導(dǎo)熱系數(shù)先降低后增加，之后再大幅度降低。當(dāng)珍珠巖摻量為40%時(shí)，復(fù)合保溫砂漿的各方面性能最佳，符合JGJ 253—2011無機(jī)輕集料砂漿保溫系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程Ⅱ型的標(biāo)準(zhǔn)。