添加剂掺量对抹面保温砂浆性能影响的研究

吴丹，潘荣伟（.广西建设职业技术学院，广西 南宁　530003；.广西壮族自治区建筑材料科学研究设计院，广西 南宁　53003）



添加剂掺量对抹面保温砂浆性能影响的研究

吴丹1，潘荣伟2
（1.广西建设职业技术学院，广西 南宁530003；2.广西壮族自治区建筑材料科学研究设计院，广西 南宁530023）

以水泥、工业废渣、陶砂、膨胀珍珠岩等为主要原材料，掺入引气剂、纤维素醚、可再分散乳胶粉等制备抹面保温砂浆，研究不同添加剂掺量对抹面保温砂浆性能的影响；结果表明：掺入适量的添加剂能在提高砂浆28 d抗压强度的同时，降低其干表观密度；添加剂的适宜掺量分别为：引气剂0.3%，纤维素醚0.7%，可再分散乳胶粉1.8%，配制的抹面保温砂浆28 d抗压强度和干表观密度分别为2.14 MPa、580 kg/m3，孔隙率为37.98%，24 h吸水率为64.78%，导热系数为0.11 W/（m·K）。

抹面保温砂浆；引气剂；纤维素醚；可再分散乳胶粉

0　引言

抹面保温砂浆主要用于涂抹外墙体，由于其具备良好的保温隔热、耐火等性能，能有效降低建筑能耗。在抹面保温砂浆中掺入各种添加剂的主要作用是提高其工作性能，如保水性、和易性等，有的能在保证砂浆强度的同时降低其导热系数和密度［1］。保温砂浆中掺入添加剂品种丰富、性能各异［2］。目前应用于保温砂浆添加剂种类主要有减水剂、引气剂、可再分散乳胶粉、调凝剂、纤维素醚、保水增稠剂、消泡剂等［3］。

本试验以水泥、工业废渣、陶砂、膨胀珍珠岩等作为主要原材料，结合不同掺量添加剂（引气剂、纤维素醚、可分散乳胶粉）制备抹面保温砂浆，以砂浆的物理性能、力学性能和保温性能为主要测试对象，通过调整添加剂掺量，研制出兼具一定抗压强度和良好保温性能的抹面保温砂浆。

1　原材料及试验方法

1.1原材料

海螺牌P·O42.5水泥，28 d抗压强度51.9 MPa。Ⅱ级粉煤灰，80 μm方孔筛筛余17.2%，烧失量6%。电石渣及电厂脱硫石膏，比表面积分别为358m2/kg和449m2/kg。膨胀珍珠岩：堆积密度为86 kg/m3，粒径2.5 mm左右，24 h吸水率为246%，导热系数小于0.06 W/（m·K），压缩比约1.6；陶砂：由陶粒经破碎、磨细而制得，其堆积密度为960 kg/m3，吸水率12.4%，细度模数2.1～2.3。减水剂：聚羧酸高效减水剂，减水率为20.6%；引气剂：含气量≥4.0%；纤维素醚：羟丙基甲基纤维素（HPMC），黏度200 000 mPa·s；可再分散乳胶粉：聚乙烯醇，固含量≥98.0%，50%水溶液黏度0.5～2.0 Pa·s，大于400 μm的粒径≤4%，pH值为6～8。

1.2抹面砂浆的配合比设计

（1）基准配合比的确定

抹面砂浆的配合比设计主要依据JGJ/T 220—2010《抹灰砂浆技术规程》进行，经试验确定基准配合比如表1所示。

表1　抹面保温砂浆的基准配合比

（2）正交试验

试验中采用L16（43），因素水平如表2所示，正交试验结果见表3。在试验过程中，将试块的28 d抗压强度和干表观密度作为正交试验的主要指标，将试块的孔隙率和24 h吸水率作为正交试验的辅助指标。

表2　正交试验因素水平

1.3试样制备

（1）成型：采用机械搅拌，搅拌时间大于180 s，每次搅拌的料浆约占搅拌机容量的80%。料浆成型采用70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方体试模，分2次填满试模，每填1次都要进行插捣，最后将填满的试模放在振动台上，采用机械振动的方式振动试模8 s，再将试模表面抹平。

（2）养护：成型后的试模放置在常温下静置2 d后对试块进行编号、拆模、标准养护。将试块标准养护至规定龄期后取出，放入温度从室温缓慢上升至（110±5）℃的干燥箱中进行烘干，直至恒重，再进行相关性能的测试。

2　试验结果及分析

2.1正交试验配合比及结果（见表3）

表3　正交试验结果

2.2正交试验极差分析（见表4）

表4　正交试验结果极差分析

从以上极差分析可见，对强度、表观密度、孔隙率和吸水率影响最大的因素是引气剂，纤维素醚、可再分散乳胶粉的影响相对较小。因此，在调整砂浆的强度和保温性能时，主要通过因素A（引气剂）进行调整。

从表4可以看出：

（1）对抹面砂浆28 d抗压强度的影响主次为引气剂＞纤维素醚＞可再分散乳胶粉，最优配方为A1B4C2。引气剂影响最强烈，掺量从0.1%逐渐递增至0.7%，28 d抗压强度从2.5 MPa左右降至1.5 MPa左右，下降近1 MPa；而纤维素醚和可再分散乳胶粉对强度的影响较小，随着可再分散乳胶粉掺入量从0.1%逐渐至0.7%的递增，抗压强度是先提高后降低，最高值在1.0%的掺入量左右。纤维素醚的加入则有助于强度的提高，当掺量达到0.5%后，强度增加不明显。

引气剂的加入引起抗压强度降低的原因是由于引气剂在砂浆搅拌过程中能引入大量微小气泡，随着掺量的增加气泡的数量也相应增多，使得砂浆试块内部孔隙率增大，减少了砂浆试块的有效受力面积，从而降低抗压强度。纤维素醚的加入并未降低砂浆的强度，反而有助于强度的提高，是源于纤维素醚的增塑作用、粘结作用和保水作用。此外，纤维素醚还具有促使浆体内气泡尺寸差异和大小降低的作用，引起砂浆的弹性模量增强［4］，从而提高了砂浆的抗压强度。对于可再分散乳胶粉，其作用是［5］：在保温骨料与胶凝材料浆体之间形成的过渡区干燥成膜，使得两者界面结合更加密实、牢固，最终形成聚合物网络，使得砂浆强度提高；如果掺量过大或不均匀，则在砂浆孔隙中的柔性聚集，导致试块在受压时缺乏刚性支撑作用，因此砂浆的抗压强度呈现降低趋势。

（2）对抹面砂浆28 d干表观密度影响的主次因素为引气剂A＞纤维素醚B＞可再分散乳胶粉C，最优配方为A4B4C1。添加剂对干表观密度的影响与对抗压强度的影响极其相似，这与制品的强度和密度的高关联度直接相关（本试验数据的相关系数R=0.927，属于极强相关）。不同之处在于纤维素醚的影响有一个最大值，但波动幅度也不大，从产品密度和保温效果看，适量增加其掺量，有助于产品的保温性能提高。当掺量较小时，主要发挥其保水、增稠作用；掺量过大时，纤维素醚的引气效果开始突显，因此出现干表观密度先增大后减小趋势。

（3）对抹面砂浆孔隙率的影响主次为引气剂A＞可再分散乳胶粉C＞纤维素醚B，最优配方为A3B1C2。引气剂对砂浆试块孔隙率的影响是随着引气剂掺量的增加先减小后增大。主要原因是当引气剂掺量较少时，主要体现分散和润滑作用，引入的气泡充分分散且润滑作用减少了部分气泡相撞破裂的可能性，从而使得砂浆试块孔隙率逐渐变小。当掺量大于0.5%后，由于引入气体较多，气泡之间摩擦剧烈容易将气体外层的液膜撑破，从而造成许多开口孔或连通孔，孔隙率逐渐增大。纤维素醚掺入量对砂浆试块的孔隙率总体呈增大的趋势，这与随着纤维素醚的掺量的增加引起作用增大相关［7］。可再分散乳胶粉对砂浆试块的孔隙率影响是随着掺量的增加呈现先减小后增大再减小的趋势。这与可再分散乳胶粉填充作用和引气作用相关，较少的可再分散乳胶粉的加入，主要起到了填充砂浆中的孔隙作用，导致了砂浆中总的孔隙量、大直径孔隙量和连通的孔隙量减少［8-10］。随着可再分散乳胶粉掺量的增加，其引气作用越来越明显，一定数量的气泡被引入砂浆中使得砂浆试块的孔隙率增大。

（4）对抹面砂浆24 h吸水率的影响主次为引气剂A＞可再分散乳胶粉C＞纤维素醚B，最优配方为A1B2C2。随着引气剂掺量的增加，砂浆试块的24 h吸水率迅速增加。显然随着引气剂掺量的增大，引入气体增加，砂浆蓄水空间不断增大，从而导致砂浆试块的24 h吸水率的增大。纤维素醚对吸水率的影响是随着纤维素醚掺量的增加，砂浆试块的24 h吸水率先减小后增大。当掺量较低时，纤维素醚引气效果尚未呈现，吸水率偏低，随着引入气体增多，开口或半开口孔洞的比例加大，砂浆试块的吸水率增加。对于可再分散乳胶粉，随着掺量的增加，砂浆试块的24 h吸水率呈现出先减小后增大的趋势，其机制纤维素醚的作用机制相似。

从正交试验因素水平分析，在本试验条件下，引气剂的最适宜掺量为0.1%～0.5%，纤维素醚的最适宜掺量为0.5%～0.7%，可再分散乳胶粉的最适宜掺量为1.8%～2.7%。

2.3验证试验

同时考虑到保温砂浆的强度和保温性能，由上述正交试验得出的最佳配合比为A2B4C3，即引气剂0.3%、纤维素醚0.7%、可再分散乳胶粉1.8%，根据最佳配合比进行验证试验，保温砂浆28 d抗压强度为2.14 MPa，28 d干表观密度为580 kg/m3，孔隙率为37.98%，24 h吸水率为64.78%，导热系数为0.11 W/（m·K）。

3　结论

（1）引气剂对砂浆28 d抗压强度和干表观密度有显著的影响，可以作为保温砂浆强度和保温性能的调节外加剂使用；引气剂掺量增大，砂浆的干表观密度降低，保温性能提高，但同时抗压强度下降；引气剂的最适宜掺量为0.1%～0.5%。

（2）纤维素醚以保水、增稠的为主要作用。在本实验的掺入量范围内，还有助于砂浆抗压强度提高，但干表观密度也增大，保温效果有所降低，两者增加和降低的幅度不大，属于影响不显著因素。纤维素醚的最适宜掺量为0.5%～0.7%。

（3）可再分散乳胶粉对砂浆强度和干比表面的影响显著性与纤维素醚相类似，较低掺量范围时，可以适当提高砂浆的抗压强度和干表观密度；超过一定量时，砂浆的抗压强度和干表观密度开始下降。可再分散乳胶粉的最适宜掺量为1.8%～2.7%。

（4）兼顾砂浆的强度和保温性能的前提下，通过正交试验确定3种添加剂的最佳掺量为引气剂0.3%、纤维素醚0.7%、可再分散乳胶粉1.8%，配制的抹面保温砂浆28 d抗压强度为2.14 MPa，28 d干表观密度为580 kg/m3，孔隙率为37.98%，24 h吸水率为64.78%，导热系数为0.11 W/（m·K）。

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Study on the performance of plastering insulation mortar with the different additives dosage

WU Dan1，PAN Rongwei2
（1.Guangxi Polytechnic of Construction，Nanning 530003，China）2.Guangxi Building Materials Science&Research Institute，Nanning 530023，China）

Thecement，industrialwastes，lightceramisite，expandedperlitewereusedasaggregatematerialswiththe combination of different additives，such as air-entraining agent，cellulose，dispersible polymer powders，mixture to prepare plastering mortar.The aim of the study was to look into the influence of different additives dosage on properties of the plastering insulation mortar.The results showed that appropriate dosage of additives can improve the 28 d compressive strength while reducing its dry bulk density，and the best combination from the orthogonal experiment is air-entraining agent 0.3%，cellulose 0.7%，dispersible polymer powders 1.8%.The compressive strength at 28 days and dry bulk density at 28 days are 2.14 MPa，580 kg/m3，and the porosity，24 h water absorption rate and thermal conductivity are 37.98%，64.78%，0.11 W/（m·K），respectively.

plastering insulation mortar，air-entraining agent，cellulose ether，dispersible polymer powders

TU55+1.3

A

1001-702X（2016）06-0095-04

2015年广西职业教育教学改革重点项目

2016-03-09

吴丹，女，1973年生，广东清远人，硕士，高级规划师。地址：南宁市罗文大道33号，E-mail：657240028@qq.com。