外加劑對無機保溫砂漿影響的研究

王 熙，肖力光

（吉林建筑大學材料科學與工程學院，吉林 長春 130118）

0 引言

無機輕集料保溫砂漿是一種以膨脹珍珠巖或膨脹蛭石或玻化微珠為保溫的輕集料，以水泥為膠結材料，輔以無機、有機添加劑而制成的一種具有保溫隔熱性能的輕質保溫砂漿[1-2]。作為一種新興保溫材料，無機輕集料保溫砂漿具有防火阻燃、耐高溫、性能穩定、強度高且具有適當的保溫隔熱性能、施工簡單等優點[3]。

然而，從保溫輕集料自身性質來說，膨脹珍珠巖和膨脹蛭石由于表面存在開放的孔隙，在與水泥拌合制備保溫砂漿時，由于以上輕集料具有很強的吸水性，因此以膨脹珍珠巖或膨脹蛭石為輕骨料制備的保溫砂漿也具有很強的吸水性，從而使其絕熱制品保溫性能和耐久性能受到不利影響。玻化微珠表面玻化封閉、光滑、內部呈多孔空腔結構，具有良好的憎水性并且理化性能穩定，因此保溫效果優于膨脹珍珠巖和膨脹蛭石，目前已成為研究的主要對象[4]，外加劑對無機輕集料保溫砂漿的性能有重要的影響。

1 實驗

1.1 實驗材料

①水泥：42.5 級普通硅酸鹽水泥；②玻化微珠；③可再分散乳膠粉：BE-527H，柏諾，北京柏諾新材料有限公司、北京博潤佳科技有限公司；④增稠劑：纖維素醚、BNE-119B、柏諾、北京柏諾新材料有限公司、北京博潤佳科技有限公司；⑤阻裂纖維：PP 纖維-10、北京博潤佳科技有限公司；⑥引氣劑：十二烷基苯磺酸鈉。

1.2 實驗方案及影響因素的選擇

本研究通過實驗確定在玻化微珠摻量為60%、水料比為1:1.2 的基礎上，研究可再分散乳膠粉摻量、增稠劑摻量、阻裂纖維摻量和引氣劑摻量對保溫砂漿性能的影響。表1 為本實驗所選取的影響因素及其水平，各化學外加劑的摻量均為占膠凝材料的摻量。正交設計實驗方案見表2。

表1 選取的因素及其水平 %

表2 L934 正交表及其結果

2 結果與討論

2.1 正交實驗結果

正交設計實驗方案及其結果見表3。在對新拌保溫砂漿的保水率、硬化保溫砂漿干密度和抗壓強度影響中各因素主次順序分別為ABDC，ADBC 和ABDC。

表3 L934 正交表及其結果

2.2 可再分散乳膠粉摻量對無機保溫砂漿性能的影響

圖1 為可再分散乳膠粉摻量對保溫砂漿保水性能的影響，無機保溫砂漿的保水率隨可再分散乳膠粉摻量的增加而提高。

圖1 可再分散乳膠粉摻量對保溫砂漿保水性的影響

如圖2 所示，其干密度隨可再分散乳膠粉摻量的增大而降低。可再分散乳膠粉經水拌合形成聚合物乳液，其中為了實現乳膠粉可再分散而加入的表面活性劑也隨即溶入拌合水中，與聚合物自身的表面活性基團共同作用降低拌合水的表面張力，起到引氣劑的作用使硬化無機保溫砂漿孔隙率增加，干密度降低。

圖2 可再分散乳膠粉摻量對無機保溫砂漿干密度的影響

如圖3 所示，隨可再分散乳膠粉摻量的增加，保溫砂漿抗壓強度逐漸下降，但抗壓強度均能滿足《建筑保溫砂漿》GB/T 20473—2006 的要求。一方面，保溫砂漿加水拌合過程中可再分散乳膠粉重新分散成具有一定表面活性的聚合物乳液，降低拌合水的表面張力，使攪拌過程中引入的空氣能夠穩定存在于硬化的保溫砂漿體系內部，形成分散均勻的封閉孔隙，增加了硬化保溫砂漿的孔隙率，降低了硬化保溫砂漿的抗壓強度。另一方面，隨可再分散乳膠粉摻量的增加，硬化保溫砂漿中聚合物含量增加，由于聚合物相對于無機材料具有強度低的缺陷，因此在硬化保溫砂漿體系中形成的三維連續聚合物網即成為抵抗壓力的薄弱區域。綜上兩方面表明其抗壓強度隨可再分散乳膠粉摻量的增加而降低。

圖3 可再分散乳膠粉摻量對無機保溫砂漿抗壓強度的影響

2.3 增稠劑摻量對無機保溫砂漿性能的影響

纖維素醚作為一種保水增稠材料，是無機保溫砂漿中不可或缺的外加摻合料之一。纖維素醚與水拌合后可吸收大量水并膨脹成膠體狀態，不僅可以提高保溫砂漿的粘結性能，同時增加無機保溫砂漿的稠度、提高保溫砂漿的保水性（如圖4 所示）。稠度增加使拌合過程中卷入的氣泡得以穩定，另外吸水膨脹的纖維素醚膠狀體雖可提高新拌保溫砂漿保水性，但隨保溫砂漿逐漸硬化將形成多孔結構，因此隨纖維素醚摻量增加，硬化保溫砂漿體系孔隙率增加，硬化保溫砂漿干密度和抗壓強度降低。然而纖維素醚的摻量不能無限制的增加，纖維素醚摻量太大將大大增加新拌保溫砂漿的稠度，從而降低引氣劑的引氣量。

圖4 增稠劑摻量對保溫砂漿保水性的影響

2.4 阻裂纖維摻量對無機保溫砂漿性能的影響

實驗研究表明阻裂纖維在對保溫砂漿保水率、干密度和抗壓強度的影響中均為次要因素，即阻裂纖維的摻量對保溫砂漿以上性能影響較小（見表3）。

3 結論

1）隨可再分散乳膠粉摻量的增加，保溫砂漿的保水率逐漸提高、干密度逐漸降低、抗壓強度緩慢降低。

2）纖維素醚與水拌合后可吸收大量水并膨脹成膠體狀態，摻入纖維素醚不僅可以提高保溫砂漿的粘結性能，同時可以增加無機保溫砂漿的稠度、提高保溫砂漿的保水性。

3）阻裂纖維在對保溫砂漿保水率、干密度和抗壓強度的影響中均為次要因素，即阻裂纖維的摻量對保溫砂漿性能影響較小。

4）通過正交設計實驗研究確定各化學外加劑的最佳摻量，可再分散乳膠粉最佳摻量為2%、增稠劑最佳摻量為0.5%、阻裂纖維最佳摻量為0.6%。