减水剂对无机保温砂浆性能的影响

戴传彬，王朝强，李昌文

(1.上海华桓涂料有限公司，上海，201317;2.南充市华夏中天新型墙体材料有限公司，南充，637600)

随着国民经济的发展和工业化进程的不断加快，能源消耗量越来越高，而这些能源大约有30%消耗在建筑物上［1-2］。据统计，建筑物通过围护结构散失的热量大约占整个热量损失的70%左右，在围护结构中通过外墙损失的能量又占大约30% ，所以现在国内外对围护结构尤其是外墙保温隔热的研究成为建筑节能的重点。外墙保温砂浆是建筑节能的重要功能材料，而以无机玻璃质轻骨料，即玻化微珠为主要原料，外加胶凝材料和助剂而成，为单组分砂浆，除具有良好的保温隔热性能外，还具有优异的防火、抗老化性，以及和易性好、施工方便等特点［3-4］，被称之为新型墙体节能保温砂浆。减水剂是一种高分子表面活性剂，具有较强的固液界面活性作用，同时能降低水灰比和增加密实度，所以可使水泥基材料的各项性能均有所提高［5-6］。所以本试验通过研究减水剂种类对无机保温砂浆流动性、抗压强度及微观性能的影响。

1 试验原材料与试验方法

1.1 原材料

(1)水泥:海螺P·O 42.5，经检测其安定性合格，标准胶砂试件3d抗折强度为6.1MPa，抗压强度为32.2MPa，28d抗折强度 9.0MPa，28d抗压强度60.1MPa，满足试验技术要求;

(2)粉煤灰:上海某电厂Ⅱ级粉煤灰，需水量比为102%，含水率为0.9%，安定性合格;

(3)玻化微珠:河南信阳宝强保温材料厂，具有质轻、保温、吸水率低、不燃、和易性好和使用寿命长等优点［3］，其基本性能如表 1。

(4)外加剂:萘系减水剂、聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素醚、胶粉等材料;

(5)水:自来水。

表1 玻化微珠基本性能

1.2 试验方法

1.2.1 无机保温砂浆配合比见表2。

表2 无机保温砂浆配合比

1.2.2 测试方法 砂浆流动度等基本物理性能试验参照建筑砂浆基本性能试验方法 JGJ70-1990《建筑砂浆基本性能试验方法》。抗压强度等按照DG/TJ08-2088-2011《无机保温砂浆系统应用技术规程》进行检测，试验用试模为70.7mm×70.7mm×70.7mm。其主要技术参数见表3。

表3 无机保温砂浆Ⅰ型主要技术参数

砂浆成型后1d脱模，脱模后置于(20±1)℃、相对湿度不低于95%的养护箱中养护至相应龄期，测其XRD和SEM。

2 试验结果分析

2.1 减水剂对无机保温砂浆宏观物理性能的影响

2.1.1 减水剂对无机保温砂浆流动度的影响

图1 减水剂对无机保温砂浆流动度的影响

由图1可见，掺聚羧酸系列减水剂对砂浆流动性的影响明显优于掺萘系减水剂。主要原因还是减水剂是一种高分子表面活性剂，具有较强的固液界面活性作用，在水泥分散体系中，它能吸附在水泥粒子表面，并形成带负电的强电场，使水泥凝胶体产生分散，因此使水泥浆体的流动性大大提高［5，7］，同时由图1还可知，聚羧酸系列对无机保温砂浆的适应性要高于萘系减水剂。

2.1.2 减水剂对无机保温砂浆干密度的影响

图2 减水剂对无机保温砂浆干密度的影响

由图2可见，随减水剂掺量的不断加大，砂浆干密度呈先增后降的趋势，且掺聚羧酸减水剂掺量高于1.2%以后的砂浆干密度均要低于掺萘系减水剂。原因可能有，减水剂掺量在0.4%以内时，减水剂可使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，减少了体系中因水分散发而出现的小气孔，从而降低了体系中的有害孔，增加了密实度，从而增加了体系的干容重;而掺量超过0.4%以后，干密度均出现反弹，主要还是减水剂掺量过高，在水泥颗粒表面形成大量吸咐膜，严重影响水泥的水化速率，还可增加砂浆体系内部的含气量，大气孔率明显增大，直接导致砂浆干密度逐渐降低［8］。同时还可看出聚羧酸减水剂对无机保温砂浆的影响要高于萘系减水剂。

2.1.3 减水剂对无机保温砂浆强度的影响

图3 减水剂对无机保温砂浆强度的影响

由图3可见，随减水剂掺量的不断加大，砂浆抗压强度呈先增后降的趋势，且掺聚羧酸减水剂掺量超过1.2%以后的砂浆抗压强度要低于掺萘系减水剂，此原因正好和前面减水剂对砂浆干密度的影响规律相吻合。

2.2 减水剂对无机保温砂浆微观性能的影响

2.2.1 28d水化产物XRD图谱分析

图4 掺减水剂的无机保温砂浆28d水化产物XRD图谱

由XRD图谱可知，掺2种减水剂的砂浆水化产物种类均一致，有钙矾石、水化硅酸钙、硅酸三钙等，其中掺0.4%聚羧酸减水剂砂浆28d水化产物中的钙矾石和水化硅酸钙衍射峰要高于掺同样比例的萘系减水剂和空白对照组。这也正好验证了前面的强度测试结果。

2.2.2 28d水化产物SEM图分析

图5 空白组28d SEM图

图6 掺0.4%萘系减水剂28d SEM图

图7 掺0.4%聚羧酸减水剂28d SEM图

掺0.4%减水剂的无机保温砂浆28d水化SEM图可见，钙矾石的针状晶体量较多，填充在水泥石的空隙中并向外生长，水化硅酸钙凝胶在钙矾石周围大量连接铺展，从而使砂浆后期水化充分，水化产物结构更紧密，提高了后期强度。

3 结论

(1)掺适量减水剂的无机保温砂浆的流动性要优于未掺的;

(2)聚羧酸减水剂和萘系减水剂均对无机保温砂浆具有较强的保塌作用，但对后期水化影响不太大;

(3)本试验条件下，掺0.4%的聚羧酸减水剂对无机保温砂浆的各项性能最佳，同时要优于掺0.4%的萘系减水剂。

［1］ 涂逢祥.大力推进建筑节能迫在眉睫［J］.墙材革新与建筑节能，2004，(7):7-8.

［2］ 王朝强，谭克锋，戴传彬，等.粉煤灰对玻化微珠保温砂浆性能的影响［J］.低温建筑技术，2014，36(1):17-19，27.

［3］ 王朝强，朱建舟，谭克锋，等.玻化微珠保温混凝土砌块性能的研究［J］.绿色建筑，2014，(3):85-88，95.

［4］ 戴传彬，王朝强.我国玻化微珠无机保温砂浆研究及应用现状［J］.2014，(1):85-87.

［5］ 曾力，荆永波.外加剂和掺和料对砂浆性能影响的研究［J］.中国农村水利水电，2005，(11):75-76，78.

［6］ 杭美艳，兰英静，王楠.减水剂、糖对水泥净浆、砂浆性能的影响［J］.混凝土，2012，(9):115-116，120.

［7］ 郑大锋，邱学青，欧阳新平，等.减水剂对高掺量粉煤灰砂浆性能的影响［J］.四川大学学报(工程科学报)，2006，38(4):69-74.

［8］ 刘吉兰.聚羧酸减水剂对水泥水化历程的影响［J］.济南大学学报(自然科学版)，2009，23(2):124-126.