新型建筑外墙保温防水砂浆的研制及施工

张杰，钱琛

（扬州工业职业技术学院，江苏 扬州 225127）

0 前言

近年来，我国建筑节能工作取得很大进步，建筑外墙保温技术尤为突出。外墙保温分常用的有保温砂浆和外贴聚苯板、聚氨酯等有机高分子保温材料。而这2种保温层均存在缺陷：保温砂浆一般是在水泥中掺入膨胀聚苯乙烯颗粒、膨胀珍珠岩颗粒等保温材料，其防水性能较差，如果外墙产生裂缝，雨水会进入开裂的墙体保温内层，而水的导热系数较大，墙体内层存在水，保温作用差，并且会引起墙体内层的发霉、损坏等现象。目前施工的外贴聚苯板以及聚氨酯等有机高分子保温材料、一次施工成型的有机高分子保温材料，这种技术保温效果较好，但施工时间较长，保温施工过程成本高，而且施工难度也较大，施工及使用过程中存在火灾隐患。一些施工单位在有机高分子保温材料中加入过量的阻燃剂，这样虽能阻止火灾发生，但会增加有机高分子保温材料燃烧时的发烟量和烟气毒性。本文针对以上2种建筑墙体外保温的缺陷，研制一种新型建筑外墙保温防水防火砂浆。

1 保温防水砂浆的研制

1.1 油酸盐防水剂的制作

1.1.1 油酸盐防水剂

在搪瓷反应釜内加入水，加热温度至70℃以上，按比例加入一定量的油酸和氢氧化钠，放置4 h以上，加入羟基羧酸钠盐、三异丙醇胺、磷酸三丁酯等原料，恒温8h，用酒石酸调节pH值8～9，即为水溶性的油酸盐防水剂[1-2]。油酸盐是一种表面活性剂，在结构上由亲水—COO—的极性基团和憎水的烃基（R—）非极性基团2部分组成。而油酸盐防水剂中烃基（R—）部分含18个C原子，具有很好的憎水性能。羟基羧酸钠盐、三异丙醇胺、磷酸三丁酯分别是缓凝剂和催化剂。制作防水剂时，如果羟基羧酸钠盐加入过量，将使水泥砂浆长时间无法凝固，影响施工。使用油酸防水剂时，可按1∶20加水稀释。

1.1.2 油酸盐防水剂的防水原理

水泥砂浆不防水的原因是砂浆内部存在相互连通的毛细孔隙。水泥砂浆防水剂防水原理分为2种类型：一种是物理型，即防水剂在水泥砂浆中填充或覆盖于胶凝材料表面，如硅烷防水剂，在水泥砂浆的毛细孔隙中为物理填充、减少或阻止孔隙生成，堵塞或切断毛细孔隙，使开孔的毛细孔隙变为封闭的毛细孔隙，提高水泥砂浆的防水性能；另一种是化学型，即防水剂中的活性基团与水泥发生水化反应，产生大量的膨胀性晶体，这种膨胀性晶体就是沉淀物质高级脂肪酸钙，憎水部分在水泥的毛细孔隙中规则排列，提高水泥砂浆的防水性能。油酸盐防水剂就是化学型的，由于高级脂肪酸钙与水泥牢固结合在一起，使水泥砂浆的防水性能是永久的，且不会因气候等因素变化而产生影响[3-4]。

1.2 膨胀聚苯乙烯颗粒掺量对砂浆性能的影响

该砂浆的保温材料优选膨胀聚苯乙烯颗粒。为提高保温性能，选择3种或以上的不同直径膨胀聚苯乙烯颗粒混合。本文选择直径为3、2、1mm的聚苯乙烯颗粒按1∶1∶1的体积比混合。

表1列出水泥与膨胀聚苯乙烯颗粒不同体积配比对砂浆砌块抗压强度、密度及导热系数的影响。

表1 膨胀聚苯乙烯颗粒的体积掺量对砂浆密度、导热系数及抗压强度的影响

从表1可对看出，膨胀聚苯乙烯颗粒在水泥砂浆中体积掺量增加，会使砂浆的导热系数降低，保温性能提高，密度降低，抗压强度也会降低。砂浆的抗压强度与导热系数、密度存在矛盾。为使砂浆具有一定抗压强度，又保证砂浆的导热系数不会太高，选择5#试验的配比。

1.3 油酸盐防水剂掺量对砂浆抗压强度的影响

选择表1中5#试样的水泥与膨胀聚苯乙烯颗粒配比，测试油酸盐防水剂掺量对砂浆抗压强度的影响，结果见表2。

表2 油酸盐防水剂掺量对砂浆抗压强度的影响

从表2可以看出，随油酸盐防水剂掺量的逐渐增加，砂浆的抗压强度逐渐降低，当油酸盐防水剂掺量超过8%时，砂浆的抗压强度明显减小。这可能是由于油酸盐防水剂中的憎水部分（R—）影响了水泥的水化反应，致使砂浆的抗压强度明显减小。

1.4 油酸盐防水剂掺量对保温砂浆防水性能的影响

将油酸盐防水剂掺量不同的水泥砂浆在水深30 cm下浸泡10 d，取出测试其饱和吸水率，结果见表3。

表3 油酸盐防水剂掺量对保温砂浆饱和吸水率的影响

从表3可以看出，随油酸盐防水剂掺量的增加，保温砂浆的饱和吸水率先变小后变大。这是因为油酸盐防水剂掺量少时，起不到防水作用；油酸盐防水剂掺量太多时，水溶性的高级脂肪酸盐防水剂过剩，同样也起不到防水作用。而油酸盐防水剂加入量在8%时，饱和吸水率最小（为1.6%）。将饱和吸水率为1.6%的保温砂浆断开观察，其内部全部干燥，表面水浸深度仅2 mm左右。

1.5 新型保温防水防火砂浆综合性能

按最优配比制备的新型保温防水砂浆密度300 kg/m3，抗压强度3.0 MPa，导热系数0.09 W/（m·K），在水深30 cm下浸泡10 d饱和吸水率1.6%。

2 建筑外墙保温防水砂浆的施工

2.1 工艺流程

界面处理→保温防水砂浆→抗裂砂浆→加强层（钢丝网和锚固件）→饰面层。

2.2 施工过程

界面处理。清理主体施工时墙面遗留的钢筋头、废模板，填堵施工孔洞，扫清浮面灰，凸出墙面的砂浆、砖、混凝土等清除干净。抹保温防水防火砂浆时，避免在气温高、湿度小、风速

大等恶劣天气施工，以防止砂浆由于表面水分蒸发过快而出现内外干缩不一致产生的收缩裂缝，并且注意及时洒水养护。在保温防水防火砂浆表面抹一层4～8mm厚的防裂砂浆。钉钢丝网、上锚固件。钢丝网规格：孔径12.7 mm×12.7 mm，丝径0.9 mm×0.04 mm。 锚固件规格：直径不小于5 mm，管套外径7～10 mm。最后进行饰面层施工。

3 结语

（1）该砂浆集保温、防水、防火于一体。由于在水泥中加入了膨胀聚苯乙烯颗粒、防水剂，聚苯乙烯颗粒被水泥包裹，相对于单一保温性能的砂浆，该砂浆能有效防止墙体表面损坏后不防水、不保温的情况。相对于外贴聚苯板、聚氨酯等有机高分子保温材料或一次成型的有机高分子保温材料，这种砂浆能有效避免施工过程中的火灾隐患。

（2）相对于其它保温措施，该砂浆施工简单，减少建筑的整体建造成本。在进行外墙保温施工时应重视外墙保温的应用效果，保证施工工程的安全以及日后使用的适用性。