新型室内环保装饰砂浆性能研究

摘 要：本文旨在探究多孔材料掺入量与砂浆性能的关系，介绍了装饰砂浆性能试验的基本内容、方法和技术标准，并在该基础上着重探究了多孔材料掺入量对装饰砂浆力学性能、调湿性能和甲醛净化性能的影响。结果显示，当贝壳粉、海泡石和硅藻土的掺入量分别为2%、3%和2%时，砂浆的抗压、抗折强度为最大值；当3种材料的掺入量分别为2%、9%和6%时，砂浆的吸湿、放湿性能为最佳水平；当3种材料的掺入量分别为4%、3%和8%时，甲醛净化效果最佳。

关键词：新型室内环保装饰砂浆；制备方法；性能检测

中图分类号：TU 578" " " 文献标志码：A

1 装饰砂浆性能试验的主要内容和方法

1.1 基本性能试验

装饰砂浆的基本性能包括稠度、表观密度、收缩率、保水性、分层度、凝结时间以及吸水率等，相关试验内容和方法应符合《建筑砂浆基本性能试验方法》（JGJ/T70—2009）的要求，以下介绍部分试验内容的试验方法。

1.1.1 干密度检测方法

在干密度检测中，需要制备、养护砂浆试块，使其达到干燥状态，试块的设计规格为长×宽×高=0.04m×0.04m×0.16m。称量干燥试块的质量，记为m。进行混凝土块干密度检测时，相关工作人员获取试块的干质量和干体积。干质量通过将试块在干燥条件下称重来获取，干体积通过测量试块的几何尺寸并进行计算得出。在实际操作中，为了确保测试结果的准确性，通常会进行多次试验并取平均值。此外，考虑试块表面的不均匀性，可能需要对其进行修正，以得到更接近混凝土整体密度的结果。

1.1.2 收缩率检测方法

收缩率试验用于检测砂浆的自然干燥收缩值，使用的仪器设备为立式砂浆收缩仪，试模采用棱柱体，其几何尺寸同样为0.04m×0.04m×0.16m。将制备好的砂浆装入试模内，模具上设计有收缩头，随着砂浆收缩，收缩头的位置会发生变化[1]。将模具放置在振动台上，加速砂浆的收缩速度。振动4h后，对砂浆进行标准养护。试块养护完成后将其放置在温度为22℃、湿度为60%的环境中静置4h，测量其初始长度，经过28d后，再次测量试块的长度。试块干燥收缩值与时间间的关系通常可用一个收缩曲线来描述。该曲线显示了混凝土在干燥过程中的收缩变化，通常包括一个初始的快速收缩阶段，随着时间推移，收缩速率逐渐下降，最终趋于稳定。在实际测试中，通常会选择不同的时间点进行测量，并记录收缩率。这些数据随后可用于绘制收缩曲线。试验通常会进行一段较长的时间，以确保工作人员可以观察到完整的干燥收缩过程。

1.1.3 分层度检测方法

分层度用于评价砂浆拌合物在运输和停放过程中的稳定性。测试仪器包括砂浆分层度筒、振动台和砂浆黏稠仪等。在检测过程中，先制备砂浆，测量其初始黏稠度。将砂浆的拌合物一次性装入筒内，以木锤敲击筒壁，使砂浆沉落，砂浆液面与筒口保持平齐，如果砂浆不足，则适当补充。静置0.5h后，去掉上部200mm的砂浆，将剩余的100mm砂浆倒入拌合锅内，搅拌2min，再次测量其黏稠度，2次黏稠度的差值即为分层度值[2]。

1.2 力学性能试验

力学性能试验的核心是检测室内装饰砂浆的抗压、抗折强度。检测方法应符合《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T17671—2021）中的规定。试验过程包括砂浆配比设计、砂浆制备、试件制作、试件养护、抗折试验以及抗压试验。

1.2.1 抗折强度的测定方法

将试件的一个侧面放在试验机的支撑圆柱上，确保支撑圆柱与试件长轴相垂直。利用加荷圆柱均匀地向试件垂直加载荷，加载速度为50N/s±10N/s，直至试件折断。抗折强度的计算方法为Rf=1.5FfL/b3，其中Rf为抗折强度；Ff为折断时施加于棱柱体试件中部的载荷；L为支撑圆柱间的距离；b为棱柱体正方形截面的边长。

1.2.2 抗压强度测定方法

抗折强度试验结束后，原试件被折断，形成2个半截试件，可利用折断的半截试件进行强度试验。对半截试件施加载荷，加载速度为2400N/s±200N/s，直至试件破坏。试件采用棱柱体，其几何尺寸为0.04m×0.04m×0.16m。抗压强度Rc为最大破坏载荷Fc与试件受压面积A的比值。

1.3 吸放湿性能试验

砂浆吸放湿性能试验应符合《建筑材料及制品的湿热性能吸湿性能的测定》（GB/T20312—2006）中的操作和实施要求。在性能试验中，采用干燥器法获得吸湿、放湿的数据。干燥器需要达到一定的环境湿度，该湿度因素由盐溶液决定[3]。常用的盐溶液由无机盐配置而成，如NaCl、KNO3、MgCl2·6H2O。

1.4 净化甲醛性能试验

室内环保砂浆应具备吸附、净化室内甲醛的功能，因此要检测砂浆对甲醛的净化能力，《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》（JC/T1074—2021）对试验方法做出了规定。根据其中规定，产品分为I类和Ⅱ类，环保砂浆应按照I类材料进行试验。

2 新型室内环保装饰砂浆性能试验

2.1 新型室内环保装饰砂浆多孔功能掺料简介

与普通的水泥砂浆不同，新型室内环保装饰砂浆的特点是加入了多孔掺料，包括硅藻土、海泡石以及贝壳粉，这些材料的加入改变了砂浆的性能。通过电子显微镜扫描观察、X射线衍射试验等方法，可掌握多孔材料的主要成分及其含量，具体见表1。

2.2 多孔功能掺料对装饰砂浆力学性能的影响探究

多孔功能掺料是新型室内环保装饰砂浆的辅料，砂浆力学性能的主要影响因素为胶砂比。本文在此次研究过程中将胶砂比统一设计为3∶5，即1∶1.67，在此基础上探究多孔掺料对砂浆力学性能的影响。

2.2.1 多孔掺料单独掺入对砂浆力学性能的影响

2.2.1.1 试验材料配比

新型室内环保装饰砂浆由水泥、纤维素醚、减水剂、可再分散乳胶粉以及多孔掺料等组成。制备试验材料时，将水胶比控制为1∶1.67，纤维素醚、可再分散乳胶粉和减水剂的掺入比分别为0.15%、2.0%和0.03%。针对多孔掺料设计了4种掺入水平，分别为0%、5%、10%以及15%。

2.2.1.2 抗压、抗折强度测定

拌合充分的砂浆制备试件硬化后，拆除模板，将其放置在标准养护箱内，养护时间分别为7d、28d，分别在第7d和第28d进行抗压、抗折强度试验，试验数据见表2。

2.2.1.3 试验结果分析

单独掺入贝壳粉时，抗压强度和抗折强度随着掺入比例增加，呈现出先升高、后下降的趋势。当掺入比例为10%时，抗压强度和抗折强度为最大值。

单独掺入海泡石时，抗压强度和抗折强度随着掺入比例增加呈下降趋势，完全不掺入海泡石对应的抗压、抗折强度最大。

单独掺入硅藻土时，抗压强度和抗折强度随着掺入比例增加，呈现出先升高、后下降的趋势。当掺入比例为5%时，2个指标为最大值。

纵向比较抗压强度和抗折强度，单独掺入贝壳粉时峰值最大，其次是硅藻土，最后是海泡石。

2.2.2 多孔掺料混合掺入对砂浆力学性能的影响

2.2.2.1 试验材料配比

在多孔掺料混合掺入试验中，将水胶比设计为1∶1.67，减水剂在砂浆中的质量占比为0.2%。贝壳粉、海泡石和硅藻土的掺入种类和掺入比例可通过正交试验来确定，正交试验的因素水平见表3。

2.2.2.2 试验方案

按照表3设计的因素水平进行正交试验，共计9种组合方式，在不同的掺入量下检测砂浆硬化试件的抗压、抗折强度，结果见表4。

2.2.2.3 结果分析

从试验数据可知，在试验组1中，抗压强度为20.2MPa，抗折强度为5.0MPa，是所有组别中的最大值，其对应的压折比为4.0。只考虑抗压强度时，3个因素的极差分别为0.7、3.2、4.9，说明各因素对抗压强度的影响程度为硅藻土gt;海泡石gt;贝壳粉。只考虑抗折强度时，3个因素的极差分别为1.3、0.6、0.3，说明各因素对抗折强度的影响程度同样为硅藻土gt;海泡石gt;贝壳粉。只考虑压折比时，3个因素的极差分别为0.2、0.3、0.2，说明各因素对压折比的影响程度为海泡石gt;贝壳粉=硅藻土。

因此，当3种多孔料混合掺入时，硅藻土和贝壳粉的最佳掺入量均为2%，海泡石的最佳掺入量为3%，原因是在这种混合掺入配比下，新型环保砂浆试样的抗压、抗折强度均最大。另外，与单独掺入某一种多孔掺料相比，多孔掺料混合掺入的砂浆力学性能也更高。

2.3 多孔功能掺料对装饰砂浆调湿性能的影响探究

2.3.1 多孔掺料单独掺入对砂浆调湿性能的影响

2.3.1.1 砂浆配比和制备

砂浆制备材料包括白水泥、砂、重钙、消泡剂、纤维素醚、胶粉以及多孔掺料，按照质量百分比计算，白水泥、砂、胶粉、纤维素和消泡剂的占比分别为30%、50%、2%、0.15%和0.3%。单独掺入贝壳粉时，设置3个梯度水平，其掺入量（质量占比）分别为5%、8%和11%；单独掺入硅藻土时，其掺入量分别为2%、4%和6%；单独掺入海泡石时，其掺入量分别为5%、10%和15%。

2.3.1.2 试验结果分析

根据吸湿、放湿相关检测方法，将试验环境的湿度控制为70%，温度为（22±1）℃，通过饱和盐溶液法检测相关数据，得到3种材料单独掺入24h后的吸湿量和放湿量，结果见表5。从数据可知，随着掺入量提高，砂浆的吸湿量和放湿量都逐渐升高。

2.3.2 多孔掺料混合掺入对砂浆调湿性能的影响

2.3.2.1 3种材料混合掺入的正交试验方案

在正交试验中，针对因素贝壳粉掺入量，设置3个水平，分别为2%（A1）、4%（A2）和6%（A3）。针对因素海泡石掺入量，设置3个水平，分别为3%（B1）、6%（B2）和9%（B3）。针对因素硅藻土掺入量，设置3个水平，分别为4%（C1）、6%（C2）和8%（C3）。

2.3.2.2 试验结果分析

吸湿量的正交试验结果见表6，比较各组数据在6h、12h和24h的吸湿量，试验组别3吸湿量最佳。在9个试验组别24h内的放湿量中，同样是组别3放湿量最大。砂浆24h吸湿量的极差分析数据见表7。从数据可知，仅考虑砂浆吸湿量时，3种因素的影响程度为海泡石掺入量gt;硅藻土掺入量gt;贝壳粉掺入量。采用相同原理进行砂浆放湿量试验，观察9组正交试验的24h放湿量，同样是组别3放湿量最大。比较混合掺入和单独掺入的吸湿量、放湿量，以24h试验数据为分析对象，海泡石单独掺入量为15%时，24h吸湿量为4.51g，相应的放湿量为1.98g，均为单独掺入的最大值。而正交试验组别3的吸湿量、放湿量分别为4.84g、2.72g，其吸湿、放湿性能明显更强。因此最佳吸湿、放湿配比为组别3，即贝壳粉掺量2%、海泡石掺量9%和硅藻土掺量6%。

2.4 多孔功能掺料对装饰砂浆甲醛吸附性能的影响

2.4.1 试验方案

2.4.1.1 环保砂浆中多孔功能掺料配比

从调湿性能试验和力学性能试验的正交试验组别中筛选出效果排名前三的组别，分别为试验组一：贝壳粉掺入量2%、海泡石掺入量9%、硅藻土掺入量6%；试验组二：贝壳粉掺入量4%、海泡石掺入量6%、硅藻土掺入量6%；试验组三：贝壳粉掺入量4%、海泡石掺入量3%、硅藻土掺入量8%。

2.4.1.2 试件制备

将制备好的砂浆涂抹在玻璃板上，其面积为为正方形，边长为0.5m，砂浆厚度为4mm～6mm，尽可能保持厚度均匀。将试件在20℃、50%湿度环境下养护7d，确保砂浆干燥。

2.4.1.3 试验装置

试验装置为2个容积为1m3的玻璃材质试验舱，长×宽×高=1.25m×0.8m×1.0m。将2个舱分别编号为A、B，A为试验舱，B为空白对照舱，对2个舱进行密封处理。

2.4.1.4 试验方法

在A舱内放置养护完成的砂浆涂板，B舱内放置空玻璃板。向2个试验舱注射浓度相同的甲醇溶液，注入量为3μL。事先在舱内放置小型电风扇，打开电风扇，0.5h后测试并记录B舱甲醛的初始浓度n0，1d后测试B舱终止浓度n1和A舱终止浓度n2。

2.4.2 试验结果分析

2.4.2.1 数据处理方法

根据n0和n1计算出甲醛的自然衰减率R，先求出n0与n1的差值，再求出该差值与n0的百分比。将砂浆对甲醛的净化率记为r，则该指标的计算方法为n1与n2的差值除以n1，再求出百分比。

2.4.2.2 3个试验组别的甲醛净化率

3个试验组别的甲醛净化率结果见表8。从试验数据可知，试验组别三配置的环保砂浆对甲醛的净化效果最佳，3种多孔功能掺料的配比分别为贝壳粉掺入量4%、海泡石掺入量3%和硅藻土掺入量8%。

3 结语

综上所述，在普通砂浆中添加一定量的多孔材料，能够改变砂浆的性能。本文主要探究了海泡石、贝壳粉以及硅藻土与砂浆性能的关系。在力学性能和调试性能研究中，分别进行单独掺入试验和混合掺入试验。结果显示，按照贝壳粉2%、海泡石3%和硅藻土2%的掺入配比，砂浆抗压、抗折强度可达最佳水平。按照贝壳粉2%、海泡石9%和硅藻土6%的掺入配比，砂浆调湿性能达到最佳水平。

参考文献

[1]杨崇尚，盖广清.装饰砂浆的研究现状[J].墙材革新与建筑节能，2018（6）：58-59.

[2]叶柄杨，盖广清.硅藻土装饰砂浆的研究现状及发展趋势[J].河南建材，2019（6）：113-114.

[3]何精才，江一龙，陈龙龙.环保节能的预拌干混砂浆技术[J].石油化工建设，2021，43（3）：74-76.