玻化微珠保温砂浆的试验研究

徐广鹏 李建宇

0 引言

玻化微珠保温砂浆研究与开发应用项目所研究开发的玻化微珠保温砂浆是将玻化微珠、水泥、石膏等粘结剂以及多种添加剂在实验室经过大量分析、实验,并在工厂进行优化配比,搅拌均匀混合成的干粉散料,是单组分干粉保温砂浆,属于无机保温绝热材料。玻化微珠保温砂浆具有优良的保温、隔热性能和防火耐老化性能,涂抹在外墙上强度高、不空鼓开裂,并且非常易于施工操作,现场施工加水搅拌即可使用,可直接施工于干状墙体上,施工可操作性能好。这种新型玻化微珠无机保温砂浆是一种真正意义上的绿色环保产品,在创造巨大经济效益、社会效益的同时,也净化了环境,具有极佳的环境效益[2]。

1 玻化微珠保温砂浆的试验研究

正交试验是采用正交设计方法处理多因素的试验,在理论上和应用中已经被证明是一种科学的方法。利用规格化的正交表,对选定的因素合理安排试验,只要做较少的试验,就可以获得比较多的信息,得出正确的结论和获得较好的效果。为此,本文研究以普通砂浆的理论配合比为基础,选定玻化微珠掺量、玻化微珠容重、水泥强度、水泥用量、砂子用量和外加剂6个主要因素,采用正交试验方法进行试验,以砂浆的导热系数和抗压强度为最终考核目标进行正交试验设计,以寻求最佳试验方案,缩短试验时间,为玻化微珠保温砂浆的进一步改进提供基础数据。

2 玻化微珠保温砂浆的正交试验设计

2.1 选择因素水平

通过利用正交表合理地安排实验,利用数理统计原理科学地分析实验结果,确定因素的主次,找到较好的配料范围。根据大量的资料文献和课题的试验思路,考虑把玻化微珠的掺量、玻化微珠的容重、水泥的强度、水泥的用量、复合外加剂的种类、外加剂的用量作为因素考虑。其中,玻化微珠的掺量取占保温砂浆质量比的20%,25%,30%,35%,40%,45%六个水平;玻化微珠的容重取80kg/m3,120kg/m3,150kg/m3三个水平;水泥的强度取32.5 MPa,42.5 MPa,52.5 MPa三个水平;水泥的用量取250kg/m3,300kg/m3,350kg/m3三个水平;因涉及到成果保密原因,在论文中不便详细写出自配复合外加剂的种类,并用A,B表示复合外加剂的种类;用Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ代表掺入比例的三个水平。因素水平表如表1所示。

2.2 选择正交试验表[3]

根据试验因素及水平个数,结合试验规模,选取正交表 L18(6×36)来安排试验(见表2)。G为误差空列,28 d砂浆立方体抗压强度和导热系数为试验考察指标[4]。

表1 因素水平表

2.3 试验结果分析

2.3.1 影响玻化微珠保温砂浆强度的主要因素

影响玻化微珠保温砂浆强度因素的主次顺序为A→D→C→E=F→B,即玻化微珠的掺量,水泥的用量,水泥标号是影响强度的主要因素,玻化微珠保温砂浆随着玻化微珠掺量的增加,其抗压强度呈下降的趋势,导热系数却有很大的改善,也降低了许多,说明玻化微珠起到了保温隔热的效果,但在其用量上应予以控制;随着水泥标号及其用量的提高,玻化微珠保温砂浆的抗压强度提高也很明显;自配的三种复合外加剂在其种类和数量变化的情况下对试验结果也有较好的效果;虽然玻化微珠的容重对保温砂浆抗压强度的影响不如前几个因素那么显著,但随着玻化微珠容重的提高,保温砂浆的抗压强度是呈上升趋势,也就是说用容重大的玻化微珠颗粒有利于提高玻化微珠保温砂浆的抗压强度。

表2 各个配合比试件试验数据表

2.3.2 影响玻化微珠保温砂浆导热系数的主要因素

影响玻化微珠保温砂浆导热系数的主次顺序为:A→D→E→B→F→C,即玻化微珠的掺量是影响玻化微珠砂浆导热系数的主要因素,随着玻化微珠掺量的增加其导热系数有明显的改善;其次的影响因素为水泥的用量,随着水泥用量增多使得导热系数增大,降低了其保温性能;自配的B种复合外加剂在本次实验中表现出了对降低导热系数的良好效果,使导热系数明显下降,玻化微珠的容重对保温砂浆的导热性能也有一定影响,虽然不太明显,但可以从中看出容重的增加导致保温砂浆导热系数的升高:水泥的标号及自配复合外加剂的用量对保温砂浆的导热系数无明显影响。

3 结语

1)各因素影响玻化微珠保温砂浆28 d抗压强度的主次顺序为:玻化微珠掺量→水泥的用量→水泥的强度→外加剂用量=外加剂的种类→玻化微珠的容重。玻化微珠掺量和水泥的用量是影响玻化微珠保温砂浆抗压强度的显著因素。2)各因素影响玻化微珠保温砂浆导热系数的主次顺序为:玻化微珠掺量→水泥的强度→外加剂的作用→玻化微珠的容重→外加剂用量→水泥标号。玻化微珠的掺量是影响导热系数的显著因素。3)空列G的级差值作为试验误差的估计值。本试验的空列级差分别为0.08 MPa,0.006 W/(m◦K),很小,说明试验的精度是相当高的。

本次试验结果表明试验所用的外加剂对导热系数的降低有一定影响,但对抗压强度的提高影响很小。因此,在今后的研发过程中,需进一步改进外加剂的性能,既要保障降低导热系数又能提高抗压强度,以使玻化微珠保温砂浆的整体力学性能得到提升。

[1]张泽平,李 珠,董彦莉.建筑工程保温节能墙体的发展现状与展望[J].工程力学,2007(S2):121-128.

[2]DBJ 04-250-2007,玻化微珠保温砂浆应用技术规程[S].

[3]蔡正泳,王足献.正交设计在混凝土中的应用[M].北京:中国建筑工业出版社,1985.

[4]刘永川.高性能保温砂浆[D].郑州:郑州大学,2005.