外加剂对无机保温砂浆影响的研究

2021-03-22肖力光

北方建筑 2021年1期

王熙，肖力光

（吉林建筑大学材料科学与工程学院，吉林长春 130118）

0 引言

无机轻集料保温砂浆是一种以膨胀珍珠岩或膨胀蛭石或玻化微珠为保温的轻集料，以水泥为胶结材料，辅以无机、有机添加剂而制成的一种具有保温隔热性能的轻质保温砂浆[1-2]。作为一种新兴保温材料，无机轻集料保温砂浆具有防火阻燃、耐高温、性能稳定、强度高且具有适当的保温隔热性能、施工简单等优点[3]。

然而，从保温轻集料自身性质来说，膨胀珍珠岩和膨胀蛭石由于表面存在开放的孔隙，在与水泥拌合制备保温砂浆时，由于以上轻集料具有很强的吸水性，因此以膨胀珍珠岩或膨胀蛭石为轻骨料制备的保温砂浆也具有很强的吸水性，从而使其绝热制品保温性能和耐久性能受到不利影响。玻化微珠表面玻化封闭、光滑、内部呈多孔空腔结构，具有良好的憎水性并且理化性能稳定，因此保温效果优于膨胀珍珠岩和膨胀蛭石，目前已成为研究的主要对象[4]，外加剂对无机轻集料保温砂浆的性能有重要的影响。

1 实验

1.1 实验材料

①水泥：42.5 级普通硅酸盐水泥；②玻化微珠；③可再分散乳胶粉：BE-527H，柏诺，北京柏诺新材料有限公司、北京博润佳科技有限公司；④增稠剂：纤维素醚、BNE-119B、柏诺、北京柏诺新材料有限公司、北京博润佳科技有限公司；⑤阻裂纤维：PP 纤维-10、北京博润佳科技有限公司；⑥引气剂：十二烷基苯磺酸钠。

1.2 实验方案及影响因素的选择

本研究通过实验确定在玻化微珠掺量为60%、水料比为1:1.2 的基础上，研究可再分散乳胶粉掺量、增稠剂掺量、阻裂纤维掺量和引气剂掺量对保温砂浆性能的影响。表1 为本实验所选取的影响因素及其水平，各化学外加剂的掺量均为占胶凝材料的掺量。正交设计实验方案见表2。

表1 选取的因素及其水平 %

表2 L934 正交表及其结果

2 结果与讨论

2.1 正交实验结果

正交设计实验方案及其结果见表3。在对新拌保温砂浆的保水率、硬化保温砂浆干密度和抗压强度影响中各因素主次顺序分别为ABDC，ADBC 和ABDC。

表3 L934 正交表及其结果

2.2 可再分散乳胶粉掺量对无机保温砂浆性能的影响

图1 为可再分散乳胶粉掺量对保温砂浆保水性能的影响，无机保温砂浆的保水率随可再分散乳胶粉掺量的增加而提高。

图1 可再分散乳胶粉掺量对保温砂浆保水性的影响

如图2 所示，其干密度随可再分散乳胶粉掺量的增大而降低。可再分散乳胶粉经水拌合形成聚合物乳液，其中为了实现乳胶粉可再分散而加入的表面活性剂也随即溶入拌合水中，与聚合物自身的表面活性基团共同作用降低拌合水的表面张力，起到引气剂的作用使硬化无机保温砂浆孔隙率增加，干密度降低。

图2 可再分散乳胶粉掺量对无机保温砂浆干密度的影响

如图3 所示，随可再分散乳胶粉掺量的增加，保温砂浆抗压强度逐渐下降，但抗压强度均能满足《建筑保温砂浆》GB/T 20473—2006 的要求。一方面，保温砂浆加水拌合过程中可再分散乳胶粉重新分散成具有一定表面活性的聚合物乳液，降低拌合水的表面张力，使搅拌过程中引入的空气能够稳定存在于硬化的保温砂浆体系内部，形成分散均匀的封闭孔隙，增加了硬化保温砂浆的孔隙率，降低了硬化保温砂浆的抗压强度。另一方面，随可再分散乳胶粉掺量的增加，硬化保温砂浆中聚合物含量增加，由于聚合物相对于无机材料具有强度低的缺陷，因此在硬化保温砂浆体系中形成的三维连续聚合物网即成为抵抗压力的薄弱区域。综上两方面表明其抗压强度随可再分散乳胶粉掺量的增加而降低。

图3 可再分散乳胶粉掺量对无机保温砂浆抗压强度的影响

2.3 增稠剂掺量对无机保温砂浆性能的影响

纤维素醚作为一种保水增稠材料，是无机保温砂浆中不可或缺的外加掺合料之一。纤维素醚与水拌合后可吸收大量水并膨胀成胶体状态，不仅可以提高保温砂浆的粘结性能，同时增加无机保温砂浆的稠度、提高保温砂浆的保水性（如图4 所示）。稠度增加使拌合过程中卷入的气泡得以稳定，另外吸水膨胀的纤维素醚胶状体虽可提高新拌保温砂浆保水性，但随保温砂浆逐渐硬化将形成多孔结构，因此随纤维素醚掺量增加，硬化保温砂浆体系孔隙率增加，硬化保温砂浆干密度和抗压强度降低。然而纤维素醚的掺量不能无限制的增加，纤维素醚掺量太大将大大增加新拌保温砂浆的稠度，从而降低引气剂的引气量。