泡沫混凝土墙体砌块专用砂浆研究

都增延，丁华柱，向家龙

（1重庆建工新型建材有限公司，重庆 401122；2重庆筑能建材有限公司，重庆 400713；3成都铁路局 贵阳建设指挥部，贵州贵阳 550001）

0 引言

新型墙体材料具有质量轻、强度高、环保、节能等优点，推广使用具有良好的经济效益和社会效益[1]。然而新型墙体材料在推广使用过程中，仍面临着许多障碍，如泡沫混凝土砌块、加气混凝土砌块、炉渣砌块及其它多孔墙体材料等，在其砌筑、内外抹面施工中，由于基层材料的很多性质发生了变化，用传统砂浆进行大面积抹面时，传统砂浆的收缩性比较大，保水性较差，砂浆表面在材料硬化前往往会由于砂浆表面水的蒸发速率大于内部水的蒸发速度而渗透到表面，从而使砂浆产生收缩应力。当砂浆的早期抗拉强度达不到砂浆收缩所产生的应力时，就会产生不可恢复的收缩裂缝，严重影响了工程质量，也严重制约了新型墙体材料的推广应用。

针对新型墙体材料面临的问题，国内外学者也相应进行了专用砂浆的研究。同济大学的王培铭对灰砂砖专用砌筑砂浆进行了深入的研究[2]；徐江萍[3]和杨鼎宜等人[4]对空心砖和砌块的专用砂浆进行了研究。泡沫混凝土砌体的吸水率大、材料较脆、强度偏低，研制与之匹配的专用砂浆已成为当前砂浆研究的重要内容。本文在以水泥、砂、矿物掺合料为主的砂浆原料之外，加入一些用量小的化学外加剂（保水剂）及抗裂、抗渗组分（纤维、膨胀剂）来改善砂浆的各项性能，分析原料各组分性质以及在砂浆中的作用，并通过进行外加剂及矿物掺合料的单掺和正交试验，并按《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行性能检测，确定出泡沫混凝土砌体专用砂浆的最适合配合比，制备出适合泡沫混凝土砌块的专用砂浆，使其具有良好的保水性、粘结性和抗裂性。

1 试验原材料及试验方法

1.1 试验原材料

1.1.1 水泥

试验选用重庆拉法基水泥厂生产的拉法基普通42.5R水泥，其化学成分见表1。

表1 水泥的化学成分/%

1.1.2 粉煤灰

试验选用贵州习水电厂的习水原灰，其化学成分见表2。

表2 粉煤灰的化学成分/%

1.1.3 中砂

试验选用岳阳中砂，其各项性能指标见表3。

1.1.4 聚丙烯纤维（PP）

采用束状单丝聚丙烯纤维，长度约9mm，密度为 0.91g/cm3。

表3 中砂的性能指标

1.1.5 膨胀剂（JC-UEA）

试验选用H型膨胀剂JC-UEA，自然堆积容重1g/ml，限制膨胀率0.020%～0.040%，自应力值0.2～0.8MPa，最佳掺量在8%～12%。

1.1.6 保水剂（MHPC）

试验选用甲基羟丙基纤维素醚（MHPC），其主要指标如表4所示。

表4 甲基羟丙基纤维素醚的主要指标

1.2 试验方法

先进行单掺试验来确定聚丙烯纤维、甲基羟丙基纤维素醚和膨胀剂的最优掺量。试件制作成40mm×40mm×160mm的棱形试体，基准胶砂比为1:4，聚丙烯纤维的掺量分别为胶凝材料总量的0.5%、0.75%、1.0%、1.25%，甲基羟丙基纤维素醚的掺量分别为胶凝材料总量的0.1%、0.15%、0.2%、0.25%，膨胀剂的掺量为水泥用量的8%、10%、12%、14%。具体配合比设计如表5～表7。

表5 聚丙烯（PP）掺量配比

表6 甲基羟丙基纤维素醚（MPHC）掺量配比

表7 膨胀剂（JC-UEA）掺量配比

以单掺试验结果为基础，从每组试验中选取效果最好的三个掺量进行正交试验，选取的聚丙烯纤维掺量分别为A1：0.5%、A2：0.75%、A3：1.0%，甲基羟丙基纤维素醚的掺量分别为B1：0.1%、B2：0.15%、B3：0.2%，膨胀剂的掺量分别为C1：8%、C2：10%、C3：12%。 具体配比方案见表8。

表8 正交试验配比

2 结果与分析

根据表8的试验配合比拌制砂浆，测试砂浆的各个性能如表9所示。

表9 正交试验所测性能

利用直观分析法和方差分析法来分析聚丙烯纤维、甲基羟丙基纤维素醚和膨胀剂的掺量对砂浆抗压强度、抗折强度、收缩率的影响。

表10 砂浆抗压强度值及分析表

表10为聚丙烯纤维、甲基羟丙基纤维素醚和膨胀剂对砂浆抗压强度的极差分析表，由表可知聚丙烯纤维的极差是0.7，甲基羟丙基纤维素醚的极差是1.6，膨胀剂的极差是0.7，三因素对砂浆28d抗压强度的影响次序为保水剂>纤维>膨胀剂。膨胀剂掺量的变化对砂浆的抗压强度作用不是很明显，随着膨胀剂掺量的变化，砂浆的抗压强度有所波动。随着保水剂掺量的增加，砂浆的抗压强度有明显下降，因为保水剂的加入导致浆体中的各种孔隙率有所增加和生成的柔性聚合物起不到刚性支撑作用，相对弱化了复合基体，致使砂浆的抗压强度有明显的下降，而且由于保水剂的保水作用，使砂浆试块成型后，水分并未完全挥发，大部分仍保留在砂浆中，导致实际的水灰比要比不掺的大许多，所以砂浆抗压强度有明显下降。纤维掺量增加时，砂浆的抗压强度略有上升。所以砂浆抗压强度的最优组合是A3B2C1（3）。

表11为聚丙烯纤维、甲基羟丙基纤维素醚和膨胀剂对砂浆抗折强度的极差分析表，由表可知甲基羟丙基纤维素醚的极差是0.9，膨胀剂的极差是0.25，聚丙烯纤维的极差是0.27。三因素对砂浆28d抗折强度的影响次序为保水剂>膨胀剂>纤维。膨胀剂掺量的变化，对砂浆的抗折强度影响较较小，随着膨胀剂掺量递增，砂浆的抗折强度略有上升趋势。这是由于膨胀剂的掺入，补偿了后期砂浆的自身收缩，减少裂缝的产生，所以抗折强度有所增加。甲基羟丙基纤维素醚掺量的变化，对砂浆的抗折强度影响较大。随着掺量的增加，砂浆的抗折强度波动非常明显。这说明了甲基羟丙基纤维素醚对砂浆内部结构的影响存在不规则性。纤维掺量的变化对砂浆的抗折强度作用比较小。随着掺量增加，砂浆的抗折强度略有上升。砂浆抗折强度的最优组合条件是A3B2C3。

表 砂浆抗折强度值及分析表

表12 砂浆收缩率及分析表

表12为聚丙烯纤维、甲基羟丙基纤维素醚和膨胀剂对砂浆收缩率的极差分析表，由表可知聚丙烯纤维的极差是0.1，甲基羟丙基纤维素醚的极差是0.13，膨胀剂的极差是2.47。三因素对砂浆28d收缩率的影响次序为膨胀剂>保水剂>纤维。膨胀剂掺量的变化，对砂浆的收缩率影响最大，由于膨胀剂的加入在不同时间段对砂浆的自收缩进行补偿，因此收缩率比较小。保水剂掺量的变化，对砂浆的收缩率影响比较小，随着掺量的增加收缩率变化并不明显。纤维掺量的变化对砂浆的收缩率影响较大，由于纤维大量无序地存在砂浆中，对砂浆的收缩有一定阻碍，水泥和纤维相互粘连成乱向分布且均匀致密的网状增强系统，极大地提高了砂浆的整体强度，可以有效地控制砂浆的塑性收缩。砂浆收缩率的最优组合条件是A1B3C3。

3 结论

试验中砂浆的最低抗折强度和抗压强度分别为3.77MPa和9.69MPa，已经能满足泡沫混凝土砌块抹面所需要的强度，因此收缩率是评价砌筑抹面砂浆抗裂性能好坏的重要指标，由此可确定砂浆的最优配比应为A1B3C3，即水泥∶粉煤灰∶砂∶纤维∶保水剂∶膨胀剂∶水=1∶0.33∶5.3∶0.007∶0.002∶0.12∶0.8。

[1]沈铮，肖力光，赵壮.新型墙体材料发展现状[J].吉林建筑工程学院学报，2010，27（3）:36-39.

[2]王培铭.灰砂砖专用砌筑砂浆的研究[J].硅酸盐建筑制品，1995（03）:11-14.

[3]徐江萍.砌筑空心砖用高标号水泥砂浆研究[J].西安公路交通大学学报，1996（03）:30-32.