泡沫混凝土板專用粘結砂漿改性材料的實驗研究★

趙宏鳴 沈樹博 趙 博 郭廷凱 劉紅飛

(嘉興學院建筑工程學院，浙江嘉興 314001)

0 引言

泡沫混凝土板在保留了水泥基材料固有的耐久、不燃等特點的情況下，同時因含有大量封閉的孔隙，使其具有了輕質、保溫、隔熱等優點，使得泡沫混凝土板為主的保溫系統可以在滿足節能的同時也達到與建筑同壽命，并且提高了保溫系統的耐久、耐火等級，用其來取代聚苯板保溫系統不僅技術經濟合理而且A級不燃、經久耐用、綠色環保。

泡沫混凝土板是用砂漿粘貼于基層墻體，砂漿與泡沫混凝土板應有可共同工作的性質，通過調研，我們發現目前使用在泡沫混凝土板上的粘結砂漿的主要缺陷有脆性過大而柔性不足，抗壓強度較高，而抗拉強度和粘結強度較低，彈性模量較高而變形能力很差。而泡沫混凝土板本身就存在收縮率大、吸水率大的問題，這使得砂漿不適配問題顯得更加明顯。需要加強對泡沫混凝土板專用粘結砂漿改性研究［1］。

本實驗中，開展了聚合物膠粉、粉煤灰、硅粉等作為砂漿改性材料的實驗，選取市售的用于泡沫混凝土板使用的砂漿的膠粉摻量為0.7%～1.0%，我們選取不同的膠粉摻量和外加劑開展試驗對比，并就砂漿的改性材料開展了相關改性研究。

1 實驗設備和原材料

1.1 實驗設備

膠砂攪拌機、電子秤、萬能試驗機、量筒、燒杯、滴管、振動臺、模具等。

1.2 原材料

水泥:42.5普通硅酸鹽水泥;

膠粉:可再分散乳膠粉;

砂:細砂;

保水劑:纖維素醚;

其他外加劑:粉煤灰、硅粉、纖維。

1.3 實驗方法

采用模仿干混工藝(先將砂子與聚合物、外加劑攪拌均勻，然后倒入水中快速攪拌60 s，靜止60 s，再快速90 s攪拌均勻的粘結砂漿)。試件成型后標準養護24 h脫模，繼續養護。

2 實驗步驟結果和討論

2.1 灰砂比的確定

為保證粘結砂漿有一定柔性，許多標準規定砂漿的壓折比小于3［2］，這個必要條件可以通過提高抗拉強度或降低抗壓強度來實現，但砂漿的膠砂比對抗拉強度和抗壓強度都有很大影響。在最基本的定義上進行改進便是增加折力，減少壓力。于是我們在實驗中采用多種灰砂比，并且與市售的砂漿進行對比試驗后，發現灰砂比在不大于1的情況下，才能使得砂漿具有較好的和易性及達到更好的效果，更好的提高粘結力，經分析認為控制水泥等粉料含量在砂漿中的比重，有助于使得膠漿分布的更加均勻，減少出現砂礫聚集的現象，有效的降低了砂漿塊的壓折比，可以達到所期望的指標。

2.2 纖維對砂漿的影響

為了提高砂漿的抗裂性，摻入9 mm AF200的抗裂纖維。我們把摻量控制在0.1 g/m3左右，對于不同梯度摻量的試件塊(如圖1所示，寫有X的是摻入纖維的)，在實驗的過程中發現，砂漿稠度會隨著纖維摻入量的增高而下降，分層度略有增大。配制干料時，由于纖維不是以粉狀顆粒物的物理形態呈現在干料中，干混攪拌時，是否攪拌均勻可以有直觀的表現;再加入水后，砂漿在纖維牽引和匯聚下使得砂礫被充分的包裹住;在試塊成型后，明顯的加入纖維的試塊整體更為完整，空隙率較無纖維的試塊有所下降，而且不會出現試塊外觀上分布不均勻的情況。即使是抗裂纖維，在摻入進砂漿后只是使抗折力有大幅度提高，使得壓折比更加優良，持續增加纖維量，和易性劣化明顯，而抗裂性提升不夠顯著。

圖1 摻抗裂纖維的砂漿試件

2.3 膠粉摻量對于砂漿的影響

市售的砂漿中，膠粉摻量在0.7%～1.0%之間，我們保持每組纖維、水泥和粉煤灰為定值，進行多組比對實驗，來測試砂漿的性能效果。

隨著膠粉的繼續增加，當膠粉摻量大于2%時，采用振動臺振實漿體時，會有大量細小氣泡出現在上表面，標準養護后在下表面和側面會出現明顯的孔洞。膠粉摻入量為3.5%時試塊底部的孔洞見圖2。

分析認為，可分散乳膠粉除增韌效果外，還具有一定的引氣和減水作用;保持水膠比不變，乳膠粉摻量過大，會增加漿體體系的流動性，攪拌環境下產生的引氣劑的效果會更加明顯［3］，使密實度和強度降低，成本也提高很多。

我們還用這些砂漿進行簡單的墻體粘結實驗，配比如表1所示。

表1 墻體粘結實驗配比表 g

沒有摻膠粉的砂漿在拉力下，砂漿與泡沫混凝土板粘結界面的破壞，隨著膠粉摻量的增加，其破壞形式由界面破壞變為泡沫混凝土板自身的破壞，這說明膠粉的增加，砂漿產生了更大的界面粘結力，當粘結力超過泡沫混凝土板抗拉強度時，在拉力下，泡沫混凝土板內部發生破壞。在可分散乳膠粉摻量達到2%以上時，粘結力超過了泡沫混凝土板抗拉強度，墻體粘結實驗表現為泡沫混凝土板被拉裂(見圖3)。

圖2 膠粉摻入量為3.5%時試塊底部的孔洞

圖3 泡沫混凝土板粘結墻體的界面情況

2.4 無機外加劑摻入對砂漿的影響

在配合比中提高無機物的比重，研究砂漿性能變化。設計如表2所示。

表2 砂漿中性能變化研究設計表

作為水泥基的泡沫混凝土板的配套砂漿，增加無機物的量在理論上會有更好的性能，硅粉摻入4 g時，摻入硅粉的砂漿抗折強度下降25.83%，而抗壓強度下降7.78%。相對的壓折比上升24.34%。摻入粉煤灰的砂漿性能變化如圖4所示。

通過實驗發現，粉煤灰摻量對于砂漿抗折抗壓的性能都是屬于負相關，同樣的硅粉也是屬于負相關，但是兩者浮動比率不一樣。粉煤灰摻入使得抗壓強度的下降比率大于抗折強度下降比率，而硅粉摻入使得抗壓強度的下降比率小于抗折強度下降比率。剛好出現互補的現象。摻入兩者可以減少水泥和膠粉的量。

圖4 粉煤灰和硅粉摻入對砂漿的影響

如圖4中最后一組數據，即80(硅粉)，發現我們制作的粘結砂漿早期強度太低，經常在實驗中測試抗壓強度時候發生試塊破損，造成實驗數據出現異常。但在砂漿中共摻粉煤灰和硅粉配制的流動性好的砂漿，依靠硅粉來彌補粉煤灰活性差的特點，不僅使得后期強度可以達到要求降低成本，而且早期強度發展也快［4］。

3 實驗結論

1)膠粉摻入大于2%的情況下，和易性不好;成型時會出現大量微小氣泡，做出的試件表面不均勻;實驗過程中，會出現28 d強度弱化現象。而粉煤灰與硅粉的組合，在一定配比中依舊能夠使得砂漿的壓折比維持在3以下，但大大降低了砂漿的價格和工作性。摻入纖維可以改善氣孔問題，提高抗折強度。

2)采用水灰比是 0.5∶0.8，灰砂比為 0.8∶1，膠粉和硅粉共摻量1%，保水劑摻入量為2%，粉煤灰量是水泥的25%和0.1 g/m3纖維的砂漿在效果和成本上比市售砂漿都有優勢。

［1］曾憲純，曾慶路，張國永.大尺寸泡沫混凝土水泥纖維復合板構造和抗裂數值分析［J］.新型建筑材料，2014(2):95-97.

［2］蘇JG/T 041-2011，復合發泡水泥板外保溫系統應用技術規程［S］.

［3］滕朝暉.可再分散乳膠粉的作用機理及應用研究［J］.中國膠粘劑，2008(17):91-93.

［4］李清富，孫振華，張海洋.粉煤灰和硅粉對混凝土強度影響的試驗研究［J］.混凝土，2011(5):58-60.