玻化微珠保溫砂漿的試驗(yàn)研究

徐廣鵬 李建宇

0 引言

玻化微珠保溫砂漿研究與開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目所研究開發(fā)的玻化微珠保溫砂漿是將玻化微珠、水泥、石膏等粘結(jié)劑以及多種添加劑在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過大量分析、實(shí)驗(yàn),并在工廠進(jìn)行優(yōu)化配比,攪拌均勻混合成的干粉散料,是單組分干粉保溫砂漿,屬于無機(jī)保溫絕熱材料。玻化微珠保溫砂漿具有優(yōu)良的保溫、隔熱性能和防火耐老化性能,涂抹在外墻上強(qiáng)度高、不空鼓開裂,并且非常易于施工操作,現(xiàn)場施工加水?dāng)嚢杓纯墒褂?可直接施工于干狀墻體上,施工可操作性能好。這種新型玻化微珠無機(jī)保溫砂漿是一種真正意義上的綠色環(huán)保產(chǎn)品,在創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益、社會效益的同時,也凈化了環(huán)境,具有極佳的環(huán)境效益[2]。

1 玻化微珠保溫砂漿的試驗(yàn)研究

正交試驗(yàn)是采用正交設(shè)計方法處理多因素的試驗(yàn),在理論上和應(yīng)用中已經(jīng)被證明是一種科學(xué)的方法。利用規(guī)格化的正交表,對選定的因素合理安排試驗(yàn),只要做較少的試驗(yàn),就可以獲得比較多的信息,得出正確的結(jié)論和獲得較好的效果。為此,本文研究以普通砂漿的理論配合比為基礎(chǔ),選定玻化微珠摻量、玻化微珠容重、水泥強(qiáng)度、水泥用量、砂子用量和外加劑6個主要因素,采用正交試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn),以砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度為最終考核目標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計,以尋求最佳試驗(yàn)方案,縮短試驗(yàn)時間,為玻化微珠保溫砂漿的進(jìn)一步改進(jìn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 玻化微珠保溫砂漿的正交試驗(yàn)設(shè)計

2.1 選擇因素水平

通過利用正交表合理地安排實(shí)驗(yàn),利用數(shù)理統(tǒng)計原理科學(xué)地分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,確定因素的主次,找到較好的配料范圍。根據(jù)大量的資料文獻(xiàn)和課題的試驗(yàn)思路,考慮把玻化微珠的摻量、玻化微珠的容重、水泥的強(qiáng)度、水泥的用量、復(fù)合外加劑的種類、外加劑的用量作為因素考慮。其中,玻化微珠的摻量取占保溫砂漿質(zhì)量比的20%,25%,30%,35%,40%,45%六個水平;玻化微珠的容重取80kg/m3,120kg/m3,150kg/m3三個水平;水泥的強(qiáng)度取32.5 MPa,42.5 MPa,52.5 MPa三個水平;水泥的用量取250kg/m3,300kg/m3,350kg/m3三個水平;因涉及到成果保密原因,在論文中不便詳細(xì)寫出自配復(fù)合外加劑的種類,并用A,B表示復(fù)合外加劑的種類;用Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ代表摻入比例的三個水平。因素水平表如表1所示。

2.2 選擇正交試驗(yàn)表[3]

根據(jù)試驗(yàn)因素及水平個數(shù),結(jié)合試驗(yàn)規(guī)模,選取正交表 L18(6×36)來安排試驗(yàn)(見表2)。G為誤差空列,28 d砂漿立方體抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)為試驗(yàn)考察指標(biāo)[4]。

表1 因素水平表

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3.1 影響玻化微珠保溫砂漿強(qiáng)度的主要因素

影響玻化微珠保溫砂漿強(qiáng)度因素的主次順序?yàn)锳→D→C→E=F→B,即玻化微珠的摻量,水泥的用量,水泥標(biāo)號是影響強(qiáng)度的主要因素,玻化微珠保溫砂漿隨著玻化微珠摻量的增加,其抗壓強(qiáng)度呈下降的趨勢,導(dǎo)熱系數(shù)卻有很大的改善,也降低了許多,說明玻化微珠起到了保溫隔熱的效果,但在其用量上應(yīng)予以控制;隨著水泥標(biāo)號及其用量的提高,玻化微珠保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度提高也很明顯;自配的三種復(fù)合外加劑在其種類和數(shù)量變化的情況下對試驗(yàn)結(jié)果也有較好的效果;雖然玻化微珠的容重對保溫砂漿抗壓強(qiáng)度的影響不如前幾個因素那么顯著,但隨著玻化微珠容重的提高,保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度是呈上升趨勢,也就是說用容重大的玻化微珠顆粒有利于提高玻化微珠保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度。

表2 各個配合比試件試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.3.2 影響玻化微珠保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素

影響玻化微珠保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的主次順序?yàn)?A→D→E→B→F→C,即玻化微珠的摻量是影響玻化微珠砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素,隨著玻化微珠摻量的增加其導(dǎo)熱系數(shù)有明顯的改善;其次的影響因素為水泥的用量,隨著水泥用量增多使得導(dǎo)熱系數(shù)增大,降低了其保溫性能;自配的B種復(fù)合外加劑在本次實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了對降低導(dǎo)熱系數(shù)的良好效果,使導(dǎo)熱系數(shù)明顯下降,玻化微珠的容重對保溫砂漿的導(dǎo)熱性能也有一定影響,雖然不太明顯,但可以從中看出容重的增加導(dǎo)致保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的升高:水泥的標(biāo)號及自配復(fù)合外加劑的用量對保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)無明顯影響。

3 結(jié)語

1)各因素影響玻化微珠保溫砂漿28 d抗壓強(qiáng)度的主次順序?yàn)?玻化微珠摻量→水泥的用量→水泥的強(qiáng)度→外加劑用量=外加劑的種類→玻化微珠的容重。玻化微珠摻量和水泥的用量是影響玻化微珠保溫砂漿抗壓強(qiáng)度的顯著因素。2)各因素影響玻化微珠保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的主次順序?yàn)?玻化微珠摻量→水泥的強(qiáng)度→外加劑的作用→玻化微珠的容重→外加劑用量→水泥標(biāo)號。玻化微珠的摻量是影響導(dǎo)熱系數(shù)的顯著因素。3)空列G的級差值作為試驗(yàn)誤差的估計值。本試驗(yàn)的空列級差分別為0.08 MPa,0.006 W/(m?K),很小,說明試驗(yàn)的精度是相當(dāng)高的。

本次試驗(yàn)結(jié)果表明試驗(yàn)所用的外加劑對導(dǎo)熱系數(shù)的降低有一定影響,但對抗壓強(qiáng)度的提高影響很小。因此,在今后的研發(fā)過程中,需進(jìn)一步改進(jìn)外加劑的性能,既要保障降低導(dǎo)熱系數(shù)又能提高抗壓強(qiáng)度,以使玻化微珠保溫砂漿的整體力學(xué)性能得到提升。

[1]張澤平,李 珠,董彥莉.建筑工程保溫節(jié)能墻體的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].工程力學(xué),2007(S2):121-128.

[2]DBJ 04-250-2007,玻化微珠保溫砂漿應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[3]蔡正泳,王足獻(xiàn).正交設(shè)計在混凝土中的應(yīng)用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1985.

[4]劉永川.高性能保溫砂漿[D].鄭州:鄭州大學(xué),2005.