聚合物干粉对新拌膨胀珍珠岩保温砂浆性能的影响

0 前言

一定粒径的膨胀珍珠岩与水泥混合制成的膨胀珍珠岩水泥保温砂浆，具有保温和轻质的良好性能，而且成本低，施工相对简单，使用范围广。但使用过程中易出现分层、离析、泌水等现象，存在施工性能差、不稳定，硬化后砂浆性能差等缺点。粉末状聚合物（简称聚合物干粉）在干混砂浆与水拌和后，遇水成为乳液，在水泥砂浆凝结硬化过程中脱水成膜，对水泥砂浆起到改性作用。基于此本文主要探讨了聚合物干粉改性膨胀珍珠岩保温砂浆加水搅拌后的性能，观察聚合物干粉种类和掺量对新拌砂浆体积密度、稠度和含气量等的影响，并考察其对保温性能的影响。

1 试验

1.1 原材料

（1）水泥：P·O42.5 级水泥（以下简称C），海豹水泥有限公司生产，密度3.20 g/cm3，80 μm 筛筛余量0.3%，比表面积336 m2/kg。其化学组成见表1，物理性能见表2。

（2）拌合水（以下简称W）：自来水。

（3）减水剂：高效减水剂（以下简称J），山东汶河化工有限公司生产，主要成分为磺酸盐，固体粉末。

（4）聚合物干粉：纤维素醚（以下简称M），主要成分为羟乙基甲基纤维素，固体粉末；乳胶粉（以下简称V），主要成分为乙烯基共聚物，最低成膜温度0 ℃，玻璃化温度（Tg）- 7 ℃，固体粉末；引气剂（以下简称H），主要成分为羧甲基丙醇，固体粉末；淀粉醚（以下简称D），主要成分为硫酸月桂醇钠，固体粉末。

（5）膨胀珍珠岩：球形闭孔膨胀珍珠岩（以下简称Z），河南省中原矿业有限公司生产，其技术性能指标见表3。
膨胀珍珠岩技术性能指标

1.2 试验方案

1.2.1 试验配合比的确定

通过试拌，综合考虑工作性和体积密度等因素，确定的基准配合比（质量比）见表4。
试验基准配合比

在上述基准配合比的基础上，相应改变M、V、H 和D 的掺量，通过试验找出这些因素对新拌膨胀珍珠岩保温砂浆体积密度、稠度的影响。试验具体配合比（质量比）见表5。

1.2.2 砂浆的制备和测试

先将准确称量的各种聚合物干粉和减水剂与水泥混合均匀，然后参照GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》加入拌合水，搅拌3 min，再加入称量好的膨胀珍珠岩颗粒，搅拌3 min，按JGJ 70—90《建筑砂浆基本性能试验方法》测试新拌砂浆的体积密度和稠度。参照BS EN1015- 7—1999 标准测定含气量，按GB/T 10294—1988 测定导热系数。

2 结果与讨论

2.1 聚合物干粉对新拌膨胀珍珠岩保温砂浆体积密度的影响

膨胀珍珠岩保温砂浆的性能和保温效果与其体积密度直接相关，膨胀珍珠岩的体积含量越大，保温砂浆的导热系数则越小，即材料的体积密度越小导热系数越小。但密度过小，则其抗压强度也明显降低[5]，因此，应该控制其体积密度在一定的范围之内。

2.1.1 纤维素醚

图1 为新拌砂浆体积密度随纤维素醚掺量的变化。

从图1 可以看出，纤维素醚对新拌砂浆体积密度影响较大。不掺纤维素醚时，新拌砂浆体积密度较大，约为700 kg/m3。纤维素醚的掺入使得新拌砂浆体积密度明显减小，当纤维素醚掺量为0.25%时，体积密度降至最低，约为400 kg/m3，降低幅度超过40%。之后随着纤维素醚掺量的增加，新拌砂浆体积密度逐渐增大，但是仍然明显低于不掺纤维素醚的新拌砂浆体积密度。

2.1.2 乳胶粉

图2 为新拌砂浆体积密度随乳胶粉掺量的变化。

从图2 可以看出，乳胶粉对新拌砂浆体积密度影响不大。不掺乳胶粉时，新拌砂浆体积密度约为400 kg/m3，随着乳胶粉掺量的增加，新拌砂浆体积密度虽然逐渐增大，但增加幅度很小。当乳胶粉掺量达到2.5%，体积密度也仅为450 kg/m3左右，增大幅度在10%左右。

2.1.3 引气剂

图3 为新拌砂浆体积密度随引气剂掺量的变化。

从图3 可以看出，引气剂对新拌砂浆体积密度影响较大。不掺引气剂时，新拌砂浆体积密度很大，约为910 kg/m3。引气剂的掺入使得新拌砂浆体积密度明显减小，随着引气剂掺量的增加，新拌砂浆体积密度逐渐减小且幅度较大。当引气剂掺量达到0.5%时，新拌砂浆体积密度降至370 kg/m3，降低幅度超过50%。

2.1.4 淀粉醚

图4 为新拌砂浆体积密度随淀粉醚掺量的变化。

从图4 可以看出，淀粉醚的掺入使得新拌砂浆的体积密度有所增大，随着淀粉醚掺量从0 增加到3%，新拌砂浆体积密度从350 kg/m3 逐渐上升到500 kg/m3，变化幅度在30%之内。

通过以上分析可知，随纤维素醚的掺入新拌砂浆的体积密度先明显减小，然后逐渐增大；引气剂可以明显减小新拌砂浆的体积密度；而乳胶粉和淀粉醚的影响较小。

2.2 聚合物干粉对新拌膨胀珍珠岩保温砂浆稠度的影响

保温砂浆的工作性是非常重要的指标，其稠度可以用来表征流动性和可操作性，是新拌保温砂浆工作性的主要表征参数。

2.2.1 纤维素醚

图5 为新拌砂浆稠度随纤维素醚掺量的变化。

从图5 可以看出，纤维素醚对新拌砂浆的稠度影响较大。不掺纤维素醚时新拌砂浆几乎没有流动性，稠度很小，约为3cm。纤维素醚的掺入使得新拌砂浆流动性显著增大，当其掺量为0.25%时，稠度最大，约为13 cm，当掺量大于0.25%时，随着纤维素醚掺量的增加，新拌砂浆的稠度逐渐减小，但是仍然明显大于不掺纤维素醚的新拌砂浆稠度。

2.2.2 乳胶粉

图6 为新拌砂浆稠度随乳胶粉掺量的变化。

从图6 可以看出，乳胶粉对新拌砂浆的稠度几乎没有影响。随着乳胶粉的掺入和其掺量的增加，新拌砂浆的稠度变化在1 cm之内，可见乳胶粉的影响不明显。

2.2.3 引气剂

图7 为新拌砂浆稠度随引气剂掺量的变化。

从图7 可以看出，引气剂对新拌砂浆的稠度影响较大。不掺引气剂时新拌砂浆几乎没有流动性，稠度小，约为4 cm。引气剂的掺入在砂浆内部引入了许多微气泡，降低新拌砂浆体积密度的同时改善了工作性，使得新拌砂浆的稠度显著增大。随着引气剂掺量的增加，新拌砂浆的稠度逐渐增大，当引气剂掺量达到0.5%时，新拌砂浆体稠度增至12 cm。

2.2.4 淀粉醚

图8 为新拌砂浆稠度随淀粉醚掺量的变化。

从图8 可以看出，淀粉醚对新拌砂浆的稠度影响不同于以上3 种聚合物干粉。淀粉醚的掺入使得新拌砂浆的稠度有所减小，随着淀粉醚掺量从0 增加至3%，新拌砂浆的稠度从11.5 cm逐渐减小至7.7 cm。

通过以上分析可知，纤维素醚的掺入使得新拌砂浆的稠度先明显增大，然后逐渐减小；引气剂能明显增大新拌砂浆的稠度；而乳胶粉和淀粉醚的影响较小。

2.3 聚合物干粉对新拌膨胀珍珠岩保温砂浆含气量的影响

含气量代表砂浆中微细气泡的含量，与体积密度、导热系数等性能直接相关，也是保温砂浆的基本性能之一。

2.3.1 纤维素醚

图9 为新拌砂浆含气量随纤维素醚掺量的变化。

从图9 可以看出，纤维素醚对新拌砂浆的含气量影响较大。不掺纤维素醚时，新拌砂浆几乎没有浆体，含气量很小，约为25%。纤维素醚的掺入使得含气量显著增大，当其掺量为0.5%时，含气量最大，约为55%；当掺量大于0.5%时，随着纤维素醚掺量的增加，新拌砂浆的含气量逐渐减小，但是仍大于不掺纤维素醚的新拌砂浆。

2.3.2 乳胶粉

图10 为新拌砂浆含气量随乳胶粉掺量的变化。