玻化微珠保溫砂漿的試驗研究

徐廣鵬 李建宇

0 引言

玻化微珠保溫砂漿研究與開發應用項目所研究開發的玻化微珠保溫砂漿是將玻化微珠、水泥、石膏等粘結劑以及多種添加劑在實驗室經過大量分析、實驗,并在工廠進行優化配比,攪拌均勻混合成的干粉散料,是單組分干粉保溫砂漿,屬于無機保溫絕熱材料。玻化微珠保溫砂漿具有優良的保溫、隔熱性能和防火耐老化性能,涂抹在外墻上強度高、不空鼓開裂,并且非常易于施工操作,現場施工加水攪拌即可使用,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保溫砂漿是一種真正意義上的綠色環保產品,在創造巨大經濟效益、社會效益的同時,也凈化了環境,具有極佳的環境效益[2]。

1 玻化微珠保溫砂漿的試驗研究

正交試驗是采用正交設計方法處理多因素的試驗,在理論上和應用中已經被證明是一種科學的方法。利用規格化的正交表,對選定的因素合理安排試驗,只要做較少的試驗,就可以獲得比較多的信息,得出正確的結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,選定玻化微珠摻量、玻化微珠容重、水泥強度、水泥用量、砂子用量和外加劑6個主要因素,采用正交試驗方法進行試驗,以砂漿的導熱系數和抗壓強度為最終考核目標進行正交試驗設計,以尋求最佳試驗方案,縮短試驗時間,為玻化微珠保溫砂漿的進一步改進提供基礎數據。

2 玻化微珠保溫砂漿的正交試驗設計

2.1 選擇因素水平

通過利用正交表合理地安排實驗,利用數理統計原理科學地分析實驗結果,確定因素的主次,找到較好的配料范圍。根據大量的資料文獻和課題的試驗思路,考慮把玻化微珠的摻量、玻化微珠的容重、水泥的強度、水泥的用量、復合外加劑的種類、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,在論文中不便詳細寫出自配復合外加劑的種類,并用A,B表示復合外加劑的種類;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 選擇正交試驗表[3]

根據試驗因素及水平個數,結合試驗規模,選取正交表 L18(6×36)來安排試驗(見表2)。G為誤差空列,28 d砂漿立方體抗壓強度和導熱系數為試驗考察指標[4]。

表1 因素水平表

2.3 試驗結果分析

2.3.1 影響玻化微珠保溫砂漿強度的主要因素

影響玻化微珠保溫砂漿強度因素的主次順序為A→D→C→E=F→B,即玻化微珠的摻量,水泥的用量,水泥標號是影響強度的主要因素,玻化微珠保溫砂漿隨著玻化微珠摻量的增加,其抗壓強度呈下降的趨勢,導熱系數卻有很大的改善,也降低了許多,說明玻化微珠起到了保溫隔熱的效果,但在其用量上應予以控制;隨著水泥標號及其用量的提高,玻化微珠保溫砂漿的抗壓強度提高也很明顯;自配的三種復合外加劑在其種類和數量變化的情況下對試驗結果也有較好的效果;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度。

表2 各個配合比試件試驗數據表

2.3.2 影響玻化微珠保溫砂漿導熱系數的主要因素

影響玻化微珠保溫砂漿導熱系數的主次順序為:A→D→E→B→F→C,即玻化微珠的摻量是影響玻化微珠砂漿導熱系數的主要因素,隨著玻化微珠摻量的增加其導熱系數有明顯的改善;其次的影響因素為水泥的用量,隨著水泥用量增多使得導熱系數增大,降低了其保溫性能;自配的B種復合外加劑在本次實驗中表現出了對降低導熱系數的良好效果,使導熱系數明顯下降,玻化微珠的容重對保溫砂漿的導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致保溫砂漿導熱系數的升高:水泥的標號及自配復合外加劑的用量對保溫砂漿的導熱系數無明顯影響。

3 結語

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

本次試驗結果表明試驗所用的外加劑對導熱系數的降低有一定影響,但對抗壓強度的提高影響很小。因此,在今后的研發過程中,需進一步改進外加劑的性能,既要保障降低導熱系數又能提高抗壓強度,以使玻化微珠保溫砂漿的整體力學性能得到提升。

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

[2]DBJ 04-250-2007,玻化微珠保溫砂漿應用技術規程[S].

[3]蔡正泳,王足獻.正交設計在混凝土中的應用[M].北京:中國建筑工業出版社,1985.

[4]劉永川.高性能保溫砂漿[D].鄭州:鄭州大學,2005.