泡沫混凝土板專用粘結(jié)砂漿改性材料的實(shí)驗研究★

趙宏鳴 沈樹博 趙 博 郭廷凱 劉紅飛

(嘉興學(xué)院建筑工程學(xué)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(diǎn)的情況下，同時因含有大量封閉的孔隙，使其具有了輕質(zhì)、保溫、隔熱等優(yōu)點(diǎn)，使得泡沫混凝土板為主的保溫系統(tǒng)可以在滿足節(jié)能的同時也達(dá)到與建筑同壽命，并且提高了保溫系統(tǒng)的耐久、耐火等級，用其來取代聚苯板保溫系統(tǒng)不僅技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理而且A級不燃、經(jīng)久耐用、綠色環(huán)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(yīng)有可共同工作的性質(zhì)，通過調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)目前使用在泡沫混凝土板上的粘結(jié)砂漿的主要缺陷有脆性過大而柔性不足，抗壓強(qiáng)度較高，而抗拉強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)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(qiáng)對泡沫混凝土板專用粘結(jié)砂漿改性研究［1］。

本實(shí)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(shí)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(guān)改性研究。

1 實(shí)驗設(shè)備和原材料

1.1 實(shí)驗設(shè)備

膠砂攪拌機(jī)、電子秤、萬能試驗機(jī)、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(xì)砂;

保水劑:纖維素醚;

其他外加劑:粉煤灰、硅粉、纖維。

1.3 實(shí)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(jié)砂漿)。試件成型后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)24 h脫模，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。

2 實(shí)驗步驟結(jié)果和討論

2.1 灰砂比的確定

為保證粘結(jié)砂漿有一定柔性，許多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(qiáng)度或降低抗壓強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)，但砂漿的膠砂比對抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度都有很大影響。在最基本的定義上進(jìn)行改進(jìn)便是增加折力，減少壓力。于是我們在實(shí)驗中采用多種灰砂比，并且與市售的砂漿進(jìn)行對比試驗后，發(fā)現(xiàn)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(dá)到更好的效果，更好的提高粘結(jié)力，經(jīng)分析認(rèn)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(xiàn)砂礫聚集的現(xiàn)象，有效的降低了砂漿塊的壓折比，可以達(dá)到所期望的指標(biāo)。

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(shí)驗的過程中發(fā)現(xiàn)，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(tài)呈現(xiàn)在干料中，干混攪拌時，是否攪拌均勻可以有直觀的表現(xiàn);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(xiàn)試塊外觀上分布不均勻的情況。即使是抗裂纖維，在摻入進(jìn)砂漿后只是使抗折力有大幅度提高，使得壓折比更加優(yōu)良，持續(xù)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(jìn)行多組比對實(shí)驗，來測試砂漿的性能效果。

隨著膠粉的繼續(xù)增加，當(dāng)膠粉摻量大于2%時，采用振動臺振實(shí)漿體時，會有大量細(xì)小氣泡出現(xiàn)在上表面，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后在下表面和側(cè)面會出現(xiàn)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(rèn)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(huán)境下產(chǎn)生的引氣劑的效果會更加明顯［3］，使密實(shí)度和強(qiáng)度降低，成本也提高很多。

我們還用這些砂漿進(jìn)行簡單的墻體粘結(jié)實(shí)驗，配比如表1所示。

表1 墻體粘結(jié)實(shí)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(jié)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?yōu)榕菽炷涟遄陨淼钠茐模@說明膠粉的增加，砂漿產(chǎn)生了更大的界面粘結(jié)力，當(dāng)粘結(jié)力超過泡沫混凝土板抗拉強(qiáng)度時，在拉力下，泡沫混凝土板內(nèi)部發(fā)生破壞。在可分散乳膠粉摻量達(dá)到2%以上時，粘結(jié)力超過了泡沫混凝土板抗拉強(qiáng)度，墻體粘結(jié)實(shí)驗表現(xiàn)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(jié)墻體的界面情況

2.4 無機(jī)外加劑摻入對砂漿的影響

在配合比中提高無機(jī)物的比重，研究砂漿性能變化。設(shè)計如表2所示。

表2 砂漿中性能變化研究設(shè)計表

作為水泥基的泡沫混凝土板的配套砂漿，增加無機(jī)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(qiáng)度下降25.83%，而抗壓強(qiáng)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(shí)驗發(fā)現(xiàn)，粉煤灰摻量對于砂漿抗折抗壓的性能都是屬于負(fù)相關(guān)，同樣的硅粉也是屬于負(fù)相關(guān)，但是兩者浮動比率不一樣。粉煤灰摻入使得抗壓強(qiáng)度的下降比率大于抗折強(qiáng)度下降比率，而硅粉摻入使得抗壓強(qiáng)度的下降比率小于抗折強(qiáng)度下降比率。剛好出現(xiàn)互補(bǔ)的現(xiàn)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(shù)據(jù)，即80(硅粉)，發(fā)現(xiàn)我們制作的粘結(jié)砂漿早期強(qiáng)度太低，經(jīng)常在實(shí)驗中測試抗壓強(qiáng)度時候發(fā)生試塊破損，造成實(shí)驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)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(bǔ)粉煤灰活性差的特點(diǎn)，不僅使得后期強(qiáng)度可以達(dá)到要求降低成本，而且早期強(qiáng)度發(fā)展也快［4］。

3 實(shí)驗結(jié)論

1)膠粉摻入大于2%的情況下，和易性不好;成型時會出現(xiàn)大量微小氣泡，做出的試件表面不均勻;實(shí)驗過程中，會出現(xiàn)28 d強(qiáng)度弱化現(xiàn)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(qiáng)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(yōu)勢。

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

［2］蘇JG/T 041-2011，復(fù)合發(fā)泡水泥板外保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］滕朝暉.可再分散乳膠粉的作用機(jī)理及應(yīng)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(qiáng)度影響的試驗研究［J］.混凝土，2011(5):58-60.