新型环保砂浆的研究

文/陈顺良 湖南省第二工程有限公司 湖南长沙 410015

1、引言

目前常用的砂浆中凝胶材料主要以水泥为主，此类砂浆的骨料多采用膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩的表观密度和导热系数虽然很小，但其吸水率较大，同时由于膨胀珍珠岩自身的特性，其抗裂性能较差[1]。此外，虽然以膨胀珍珠岩的导热系数较小，绝热能力依然有限(导热系数大于0.1w/(m, K))，因此其热学性能有待进一步提高。以聚苯乙烯为主要成分的泡沫塑料每年的废弃率很高，这种塑料在自然环境中难以降解，对环境的污染程度较大，但以聚苯乙烯为主要成分的塑料容重和导热系数均小于膨胀珍珠岩，同时具有不吸水，韧性、耐候性优良的特点[2,3]，因此如果能够充分利用这种废弃塑料作为砂浆的骨料，必定能够大幅提高砂浆的保温隔热性能，同时缓解泡沫塑料废弃后造成的白色污染。本文通过回收废弃的聚苯乙烯泡沫塑料，经处理后得到泡沫塑料颗粒并作为砂浆的骨料，研究并优化了砂浆的组分含量，制备出新型的环保砂浆材料。

2、实验方法

本文研究的新型环保砂浆主要原料为525#水泥，用粉煤灰和膨胀珍珠岩作为填料，并加入纤维和其他添加剂，将回收的泡沫塑料用破碎机进行粉碎，制备成颗粒尺寸均小于5mm，形状为多面体的成分为聚苯乙烯的泡沫塑料颗粒，不同粒径的颗粒以一定比例进行混合。泡沫塑料颗粒本书与水的亲和性较差，因此需要对其进行表面改性增加亲水性。将环保砂浆制成长300mm，宽300mm，厚30mm的试块，试块表面经过处理以保证平整度，并在上下表面均匀涂抹黄油，以保证与冷板和热板的充分接触。采用湘潭湘仪仪器有限公司生产的DRPL-Ⅱ型热流计导热仪对试块的导热系数进行测试。

3、新型保温砂浆的组分优化

首先对比骨料为膨胀珍珠岩和以塑料泡沫颗粒部分代替膨胀珍珠岩的砂浆(塑料泡沫颗粒的质量分数为30%)的导热系数λ，样品的标号分别为1#和2#，测试结果如表1所示：

从表1可以看出用塑料泡沫颗粒对膨胀珍珠岩进行部分取代的砂浆，其导热系数λ减小，说明加入塑料泡沫颗粒对导热系数的影响较为明显。虽然塑料泡沫颗粒的加入可以减小砂浆的导热系数，但依然偏高，因此需要增大塑料泡沫颗粒的质量分数，同时考虑对工业废渣的回收利用以及砂浆的成本，除塑料泡沫颗粒外还可以加入粉煤灰作为骨料。

为了进一步降低导热系数λ，对砂浆的组分进行了优化，提高塑料泡沫颗粒的质量分数，同时加入粉煤灰。如表2所示，3#和4#样品中塑料泡沫颗粒的质量分数分别为40%和50%，粉煤灰的质量分数均为20%。在确保砂浆抗压强度的前提下，继续减小其导热系数。从表2所示的数据中可以看出，增加塑料泡沫颗粒的质量分数，导热系数得到了进一步的减小。同时由于加入了粉煤灰，砂浆的自重得到了减轻。

表2 增加塑料泡沫颗粒后砂浆的测试数据

表3 进一步优化组分后砂浆的测试数据

表4 新型环保砂浆的热学性能

对各组分含量进行微调，旨在保证砂浆满足施工和运输等实际应用要求，结果如表3所示，5#和6#样品的导热系数λ已经小于0.1。最终得到的环保砂浆，是采用干拌粉料制备的，组分主要含有水泥(主要成分为硅酸盐)，填料及塑料泡沫颗粒(聚苯颗粒)，其主要性能如表4所示，表观密度不大于390kg/m3，导热系数为0.074w/(m,K)，蓄热系数不小于1.14。

结论：

综上所述，本文制备的新型环保砂浆当外界温度较低时具有保温功效，当外界温度较高时又可以起到隔热作用；采用的塑料泡沫颗粒和粉煤灰造价低廉，充分利用了废弃工业原料，具有良好的环保性能；由于加入了纤维材料，砂浆具有良好的抗裂性能。