时间：2022-10-21 02:17:13
摘 要：研究了当水胶比分别为1.2， 1.3， 1.4和 1.5时，玻化微珠保温砂浆的干燥收缩、抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数等性能指标.通过压汞试验和SEM扫描电镜分析，从微观角度进一步揭示了玻化微珠保温砂浆的性能指标随水胶比变化的原因.试验结果表明：玻化微珠保温砂浆的干燥收缩随着水胶比的增大呈现明显增大的趋势；当水胶比一定时，玻化微珠保温砂浆的干燥收缩早期增长速率较快，后期增长速率较慢；当水胶比分别为1.3， 1.4和1.5时，玻化微珠保温砂浆的抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数与水胶比为1.2时相比均有了较为明显的变化，抗压强度分别下降了13.1%，40.0%和73.8%；抗折强度分别下降了18.8%，35.7%和77.7%；干密度分别减小了8.3%，19.4%和33.3%；导热系数也分别下降了4.6%，11.3%和21.4%.玻化微珠保温砂浆的各项性能随着水胶比的变化，产生了明显的变化.通过压汞试验和SEM分析发现，随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆内部孔隙增多.
关键词：玻化微珠保温砂浆；水胶比；干燥收缩；抗压强度；抗折强度
中图分类号：TU528 文献标识码：A
目前，我国建筑能耗在社会总能耗中占很大的比重，因此建筑节能对于我国实现可持续发展是至关重要的.而建筑节能的关键在于提高建筑围护墙体的隔热和保温性能，以减少室内的热量损失，节约能源[1-3].外墙外保温体系是提高墙体隔热、保温性能的一项十分有效的措施.目前常用的外墙外保温体系包括以聚苯颗粒和聚苯板等有C保温材料为主的保温体系，和以玻化微珠保温砂浆、膨胀蛭石保温砂浆等无机保温材料为主的保温体系[4-5].有机保温材料的保温性能很好，但是其耐久性不好，与建筑结构寿命不同步，耐火性差.特别是2009年央视大楼和2010年上海浦东路两栋教师公寓大楼，由于有机保温材料燃烧，导致火灾事故，给人们的生命财产带来了巨大的损失，让人们对有机保温材料的使用更加谨慎，逐渐开始用无机保温材料替代有机保温材料[6-7].
玻化微珠保温砂浆具有防火阻燃性能优良、保温隔热性能好、绿色环保等优点，开始受到人们的重视[8-9].玻化微珠保温砂浆主要由玻化微珠轻集料，水泥等胶凝材料，以及可再分散乳胶粉、纤维素醚、聚丙烯纤维、引气剂等外加剂组成[10-11].国内外已有学者对玻化微珠保温砂浆进行了一系列的研究.Derek等[12]通过试验研究了以膨胀玻化微珠为轻质骨料的轻质砂浆的力学性能.方明晖等[13]对玻化微珠保温砂浆的热工性能和力学性能进行了研究.周福忠等[14]对聚苯颗粒-玻化微珠复合保温砂浆的防火性能进行了研究.目前，国内外对玻化微珠保温砂浆的研究主要集中在改变各种外加剂的掺量，来研究其物理、力学、热工及防火性能的变化.而水胶比对玻化微珠保温砂浆性能的影响，却鲜有人研究.由于玻化微珠保温砂浆的各项基本性能随着水胶比的不同有着很大的差异，因此本文对不同水胶比下玻化微珠保温砂浆的各项基本性能作进一步研究.
1 实 验
1.1 实验材料
硅酸盐水泥为湖南韶峰水泥集团有限公司生产的“韶峰牌”P.O.42.5水泥，水泥的化学成分见表1；玻化微珠由河南信阳华南无机保温建材厂生产，堆积密度为90～110 kg/m3，导热系数为0.037 W/（m・K），体积吸水率为39.5%；有机纤维是山东鲁峰网业公司生产的聚丙烯纤维，弹性模量为4 800 MPa，断裂伸长率为19%；可再分散乳胶粉由河北鼎盛孚美科技有限公司生产，平均粒径为80 μm，固含量为（99±1）%；引气剂选用的是由上海银聪新材料公司生产的十二烷基硫酸钠k12引气剂，pH值为6.5～7.5，溶于水，微溶于醇；羟丙基甲基纤维素醚（HPMC）由郑州鑫鑫食化生产.
1.2 配合比
本文研究不同水胶比对玻化微珠保温砂浆干燥收缩、抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数的影响.选取基本配合比：水泥∶玻化微珠∶聚丙烯纤维∶可再分散乳胶粉∶引气剂∶纤维素醚=1∶0.65∶0.003∶0.01∶0.001∶0.007.瞿晓玲等在水胶比为1.0的基础上，对玻化微珠保温砂浆收缩进行了研究[15].陈晓莉在水胶比为1.3的基础上通过正交试验，研究了玻化微珠保温砂浆的性能[5].因此本文参考已有研究，选取水胶比为1.2， 1.3， 1.4和1.5进行试验.
1.3 测试方法
1.3.1 干燥收缩
玻化微珠保温砂浆的干燥收缩测试参照JGJ/T 70―2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》.每个配合比成型3个40 mm×40 mm×160 mm的试件.首先准备好40 mm×40 mm×160 mm两端带孔的三联试模，安装收缩测头.然后将拌合好的砂浆浇入试模中，放置到振动台上，振动1 min，成型后，立刻将试件带模放入标准养护室中，7 d以后拆模.拆模后立即将试件放入温度为（20±2）°C、相对湿度为（60±5）%的恒温恒湿室中，并在4 h后测量试块的初始长度.于7 d，14 d，21 d，28 d，56 d，90 d后测量试块的变形读数.玻化微珠保温砂浆的干缩率按式（1）计算[16]，收缩试验用SP175型比长仪.
2 结果和讨论
2.1 水胶比对玻化微珠保温砂浆干燥收缩的影响
图1表示不同水胶比对玻化微珠保温砂浆干燥收缩的影响.当水胶比为1.2时，玻化微珠保温砂浆在7 d， 14 d， 21 d， 28 d， 56 d和90 d的干缩率分别为0.043 4%，0.067 8%，0.082 1%，0.086 2%，0.089 3%和0.091 2%.可以看出，其干燥收缩前期增长得比较快，随着时间的推移，增长得越来越慢，到了第90 d，干燥收缩增长得已经十分缓慢了.这主要是由胶凝材料早期的水化不充分，基体内部的毛细孔水、吸附水及层间水含量较多、水分蒸发较快所导致.随着龄期的增长，基体内水分逐渐变少，水分蒸发变慢而导致基体收缩变平缓.当水胶比分别为
当玻化微珠保温砂浆的水胶比为1.2， 1.3， 1.4和1.5时，其抗压强度分别为2.14 MPa，1.86 MPa，1.37 MPa和0.56 MPa；抗折强度分别为1.12 MPa，0.91 MPa，0.72 MPa和0.25 MPa.其他组与水胶比为1.2组相比，抗压强度分别降低了13.1%，40.0%和73.8%；抗折强度分别降低了18.8%，35.7%和77.7%.由此可知，随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆的抗压强度和抗折强度均呈现下降的趋势.这是因为随着水胶比的增大，在玻化微珠保温砂浆的凝结硬化过程中，水分的散失增多，从而在其内部留下的孔隙也变多，故而导致其抗压强度和抗折强度均降低[20-21].当玻化微珠保温砂浆的水胶比达到1.5时，其抗压强度、抗折强度有了更加明显的减小.
21.4%.由此可以看出，随着玻化微珠保温砂浆水胶比的增大，其导热系数呈现下降的趋势.这是由于水胶比的增加，使玻化微珠保温砂浆在凝结硬化后，其内部的孔隙大量增加.而气体的导热系数要明显低于固体[23]，故而随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆的导热系数呈现下降的趋势.
2.5 水胶比对28 d玻化微珠保温砂浆孔隙率的
影响
从表2可以看出， 随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆的孔隙率逐渐增大.这是因为水胶比增大时，玻化微珠保温砂浆内部残留的水分增多，因此其在干燥环境下，失去的水分也增多，从而导致孔隙率随水胶比增大而增大.所以水胶比变大时，其失水量也变大，故而干燥收缩增大.并且随着水胶比的增大，孔隙率也会相应增大，故保温砂浆的强度会下降；热量在固体材料中的传递是通过原子的热振动实现的，而孔隙中气体的传热是通过气体分子之间的碰撞实现的.由于玻化微珠保温砂浆是气固两相的混合物，其综合传热主要是这2种传热行为共同作用的结果.保温砂浆中孔隙率越大，热量就愈加频繁地从固体向气体、气体向固体来回切换，这样就大大降低了其热传导速率，因此其导热系数随着水胶比的增大而降低[24-25]；随着水胶比增大，保温砂浆孔隙率增大，固体含量减少，因此其干密度减小.
间出现了大量的孔隙，且孔隙尺寸明显变大.因为干燥收缩，抗压强度、抗折强度、干密度、导热系数都与玻化微珠保温砂浆内部密实度有直接的关系.因此随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆的干燥收缩增大，抗压强度、抗折强度、干密度以及导热系数均减小.
3 结 论
1） 随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆的干燥收缩呈现增大的趋势.且当水胶比一定时，其干燥收缩早期增长速率较快，后期增长速率较慢.
2） 随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆的抗压强度、抗折强度均呈现减小的趋势.水胶比为1.3，1.4和1.5的保温砂浆，与水胶比为1.2的保温砂浆相比，其抗压强度分别下降了13.1%，40.0%和73.8%；抗折强度分别下降了18.8%，35.7%和77.7%.
3） 随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆的干密度呈现减小的趋势.水胶比为1.3，1.4和1.5的3组，与水胶比为1.2的组相比，其干密度分别减小了8.3%，19.4%和33.3%.
4） 随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆的导热系数呈现减小的趋势.另外3组与水胶比为1.2的组相比，其导热系数分别下降了4.6%，11.3%和21.4%.
5） 随着水胶比的增大，玻化微珠保温砂浆内部的孔隙率逐渐增加.
6） 本文从不同水胶比出发，对玻化微珠保温砂浆的性能进行研究.结果表明，水胶比对玻化微珠保温砂浆的性能影响较大.因此在配制玻化微珠保温砂浆时，应根据想要得到的性能指标，选择合适的水胶比.
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