不同比重?；⒅橹苽涞谋厣皾{性能對比＊

包得祥

（甘肅新發展城市開發建設運營集團有限公司，甘肅 蘭州 730030）

隨著化石能源的逐漸枯竭和全球環境的持續惡化，各國都開始關注能源的節約與環境的保護[1]。在此背景下，中國提出了“碳達峰”和“碳中和”的標志性目標[2]。目前，建筑行業成為國內高耗能領域之一[3]，實現“雙碳”目標必須嚴格控制建筑能耗，因此尋找既能降低能源消耗又具有良好保溫隔熱性能的墻體材料，成為當前建筑節能方向新的關注點。有機保溫材料雖然保溫效果良好，但存在防火性能差、耐老化時間短、強度低等明顯缺陷[4]；無機保溫材料具有良好的耐久性能和防火性能，但在導熱性能方面不及有機保溫材料。因此，尋找既能夠滿足保溫隔熱要求，又不影響建筑安全性能和耐久性能的墻體保溫材料，成為土木工程技術人員廣泛關注的焦點。作為一種新型的外墻保溫材料，保溫砂漿與傳統的有機保溫材料相比具有保溫隔熱性能較好、耐久性良好等顯著優勢。作為一種墻體的無機保溫材料，?；⒅楸厣皾{具有導熱系數低、成本低廉的特點，同時兼備耐久性、強度高、不燃等優點，逐漸成為市場上建筑保溫的首選材料[5]。

以普通的硅酸鹽水泥為膠凝材料，?；⒅闉楸毓橇?，添加纖維素醚、可分散性乳膠粉、玄武巖纖維、憎水劑等輔助材料來制備?；⒅楸厣皾{。砂漿中的?；⒅樽鳛楣橇暇哂匈|輕、性脆、吸水及內部多孔等特點[6]。?；⒅轶w積占整個砂漿體積的70%以上，所以?；⒅槭菦Q定保溫砂漿性能的關鍵因素之一[7]。但是，市面上的?；⒅橘|量參差不齊、品種復雜多樣，如果選擇?；⒅椴划斁蜁е卤厣皾{的性能達不到預想。以3種不同比重的?；⒅闉楣橇?，制備了3 種不同骨料的保溫砂漿，研究了?；⒅楸戎睾蛽搅繉Ρ厣皾{物理和力學性能的影響規律。最終確定了最優比重的?；⒅?，為保溫砂漿骨料的選擇提供參考。

1 原材料及試驗介紹

本次試驗中?；⒅楸厣皾{的制備選擇以普通硅酸鹽水泥為膠凝材料，?；⒅闉楣橇?，添加纖維素醚、玄武巖纖維、憎水劑作為輔助材料，在此基礎上對不同比重?；⒅橹苽浔厣皾{的物理和力學性能開展試驗研究。

1.1 試驗材料

本試驗選用了3 種購自不同公司、不同比重的?；⒅?。?；⒅锳購自河北某材料有限責任公司，?；⒅锽購自河南某材料廠，?；⒅镃購自上海某材料公司，3 類?；⒅榫唧w的參數見表1。添加的纖維素醚、玄武巖纖維、憎水劑及可分散性乳膠粉的基本參數分別見表2—表5。

表1 ?；⒅榈膮?/p>

表2 纖維素醚的基本參數

表3 玄武巖纖維的基本參數

表4 憎水劑的基本參數

表5 可分散性乳膠粉的基本參數

1.2 配合比擬定

當?；⒅閾搅吭?5%～95%時制備的?；⒅楸厣皾{各項性能處于最佳區間，?；⒅楸厣皾{的水膠比直接影響保溫砂漿的物理性能和力學性能，借鑒文獻8—10 的研究成果，?；⒅锳、?；⒅锽、?；⒅镃 制備保溫砂漿時的水膠比分別取1.2、2.1、3.1，纖維素醚摻量為0.5%，玄武巖纖維的摻量為1%，憎水劑的摻量為0.5%，最終確定的?；⒅楸厣皾{的配合比見表6。

表6 保溫砂漿的配合比

1.3 試驗方法

1.3.1 干密度測試

參照《無機硬質絕熱制品試驗方法密度、含水率及吸水率》（GB/T 5486.3—2001），將試件置于干燥箱中，在（105±5）℃下烘干至恒重，然后放入干燥器中冷卻至室溫。稱量烘干后的試件重量，再測量試樣的幾何尺寸、計算試件的體積，最后計算試件的密度精確至1 kg/m3。

1.3.2 抗壓強度測試

參照《無機硬質絕熱制品試驗方法力學性能》（GB/T 5486.2—2001），以10 mm/min 的速率對試件加荷，直至試件破壞為止，同時記錄壓縮變形，當試件在壓縮變形5%時若試件沒有破壞，則試件壓縮變形以5%時的荷載為破壞荷載，精確到10 N，然后計算試件的抗壓強度。

1.3.3 抗折強度測試

參照《無機硬質絕熱制品試驗方法力學性能》（GB/T 5486.2—2001）進行測定，試樣的長度為240 mm、寬度為75～150 mm、厚度為25 mm，將試樣放在2 個輥軸之間，調整輥軸的下降速率為10 mm/min，加壓至試樣破壞，記錄試樣破壞時的荷載，計算抗折強度。

1.3.4 線性收縮率測試

參照《膨脹?；⒅楸馗魺嵘皾{》（GB/T 26000—2010）測定砂漿試樣的線性收縮率，試模采用40 mm×40 mm×160 mm 鋼制有底三連試模，線性收縮率試驗結果為3個試樣的算術平均值，并精確至0.1%。

1.3.5 導熱系數測試

將試樣覆膜養護7 d 后拆模，繼續自然養護至28 d 后放入電熱鼓風干燥箱中烘干待用，具體測試過程按照《絕熱材料穩態熱阻及有關熱性的測定防護熱板法》（GB/T 10294—2008）進行。

1.3.6 耐火性能測試

參照《建筑材料不然性能試驗方法》（GB/T 5464—2010）進行測定。

2 結果與討論

2.1 ?；⒅楸厣皾{的性能測試結果匯總

根據前述測試方法開展?；⒅楸厣皾{的物理和力學性能測試，測得3 類不同比重?；⒅橹苽浔厣皾{的耐火性能均達到A 級，其余物理性能、力學性能的測試結果見表7。

表7 保溫砂漿的物理、力學性能測試結果

2.2 ?；⒅楸厣皾{的物理、力學性能分析

2.2.1 保溫砂漿的干密度

圖1給出了3類不同比重?；⒅橹苽浔厣皾{的干密度變化情況。從圖1可知，3種不同比重?；⒅橹苽錅厣皾{的干密度隨著?；⒅閾搅康脑黾佣饾u減小。?；⒅锳制備的保溫砂漿干密度最高，干密度為583.7～649.7 kg/m3；其次是?；⒅锽 制備的?；⒅楸厣皾{干密度較高，干密度為469.4～556.9 kg/m3、平均值為516.04 kg/m3；?；⒅镃 制備?；⒅楸厣皾{的干密度最低，平均值為213.1 kg/m3，干密度為188.1～242.8 kg/m3。?；⒅镃 所制備保溫砂漿的干密度比?；⒅锳、?；⒅锽制備的保溫砂漿分別降低了65.0%和58.7%，主要原因是當相同數量的?；⒅楣橇咸砑拥奖厣皾{中，比重較小的?；⒅檎紦c重量相等但體積更大的空間，因此，比重較小的?；⒅橹苽浔厣皾{的干密度相對較小。隨著?；⒅閾搅康脑黾?，保溫砂漿中的空間會增加，而膠凝材料所占據的空間則會減少，這使得?；⒅樵诒厣皾{中的占比越來越大，但它們的密度遠小于水泥，因此，隨著?；⒅閾搅康奶岣?，?；⒅楸厣皾{的干密度將會逐漸降低。

圖1 不同種類?；⒅橹苽浔厣皾{的干密度

2.2.2 保溫砂漿的抗壓強度

圖2給出了不同種類?；⒅橹苽浔厣皾{的抗壓強度。由圖2 可知，不同比重?；⒅橹苽涞谋厣皾{抗壓強度隨著?；⒅閾搅康脑黾佣陆?。?；⒅閾搅繛?5%和65%時隨?；⒅閾搅康脑黾由皾{抗壓強度降幅不明顯，但當?；⒅閾搅窟_到75%時，明顯出現下降趨勢；這是因為隨?；⒅閾搅康脑黾铀嘣诒厣皾{中所占比例快速減少，因此砂漿的強度急劇下降。對于?；⒅锳、?；⒅锽及玻璃微珠C制備的保溫砂漿而言，其抗壓強度區間分別為4.59～4.91 MPa、3.20～4.29 MPa及0.18 ～0.32 MPa。這是因為?；⒅镃 的筒壓強度明顯低于?；⒅锳和?；⒅锽，?；⒅樵诒厣皾{中所占比例相對較大，?；⒅镃 的筒壓強度低導致制備保溫砂漿的抗壓強度大幅下降。此外，比重較小的?；⒅樵谙嗤瑩搅肯聲紦篌w積，使得保溫砂漿中水泥摻量相對較少，進一步降低了保溫砂漿的抗壓強度。

圖2 不同種類?；⒅橹苽浔厣皾{的抗壓強度

2.2.3 保溫砂漿的抗折強度

圖3給出了不同種類?；⒅楸厣皾{的抗折強度變化情況。從圖3 中可以得到，增加?；⒅閾搅繒@著降低保溫砂漿的抗折強度，各類比重?；⒅橹苽浔厣皾{的抗折強度呈現出相似的趨勢，隨著?；⒅閾搅康脑黾涌拐蹚姸戎饾u下降。當?；⒅閾搅窟_到75%時，各類比重?；⒅橹苽浔厣皾{的抗折強度均出現較大程度的降低，這與抗壓強度下降的原因類似。由于?；⒅閾搅康脑黾?，保溫砂漿中水泥的數量減少，水泥水化產物減少，導致保溫砂漿的強度下降。?；⒅锳 和?；⒅锽所制備保溫砂漿的抗折強度變化區間分別為0.99～1.59 MPa、0.98～1.56MPa，而?；⒅镃制備保溫砂漿的抗折強度僅為0.12～0.18 MPa，這主要與?；⒅镃筒壓強度較低有關。

圖3 不同種類?；⒅橹苽浔厣皾{的抗折強度

2.2.4 保溫砂漿的線性收縮率

圖4給出了不同種類?；⒅楸厣皾{的線性收縮率。從圖4 可以看出，隨著?；⒅閾搅康脑黾?，各類保溫砂漿的線性收縮率都呈現出逐漸下降趨勢。具體而言，?；⒅锳 制備保溫砂漿的線性收縮率最小為0.25%；?；⒅锽 制備保溫砂漿的線性收縮率在0.34%到0.46%之間波動，平均為0.39%；?；⒅镃 制備保溫砂漿的線性收縮率從0.64%下降到0.45%。與A、B 兩類?；⒅橹苽涞谋厣皾{相比，?；⒅镃 制備保溫砂漿平均線性收縮率分別增加了64%和26.7%；這主要與?；⒅楸厣皾{的干縮和?；⒅樽陨淼氖湛s有關。同時，控制?；⒅閾搅靠梢詫崿F保溫砂漿中線性收縮率的下降，二者之間呈現出明顯的線性關系[11]，這主要是因為隨著?；⒅閾搅康脑黾幽z凝材料數量減少，膠凝材料的干縮和自縮現象也相應減少，導致?；⒅楸厣皾{的線性收縮率逐漸減小。當?；⒅锳、B、C的摻量相同時，由于?；⒅镃 的粒徑最小，其在保溫砂漿骨料中的約束相比?；⒅锳 和?；⒅锽 更小，因此?；⒅镃 制備保溫砂漿的線性收縮率較?；⒅锳和?；⒅锽制備的保溫砂漿更大。

圖4 不同種類?；⒅橹苽浔厣皾{的線性收縮率

2.2.5 保溫砂漿的導熱性能

圖5給出了不同種類?；⒅楸厣皾{的導熱系數變化情況。從圖5 可以看出，不同比重?；⒅橹苽涞谋厣皾{導熱系數均隨?；⒅閾搅康脑黾佣饾u降低，這主要與?；⒅樗俭w積的不斷增大導致保溫砂漿內部的空隙增多有關[12]，在不同類型?；⒅橹苽涞谋厣皾{中，導熱系數存在著明顯差異；其中，?；⒅锳 制備保溫砂漿的導熱系數最大，為0.082～0.131 W/m·K，平均值為0.103 W/m·K；?；⒅锽制備保溫砂漿的導熱系數居中，約為0.052～0.065 W/m·K；?；⒅镃 制備保溫砂漿的導熱系數最小，平均值為0.041 4 W/m·K。相對于前兩種?；⒅橹苽涞谋厣皾{，?；⒅镃 制備的保溫砂漿平均導熱系數分別降低了59.8%和29.6%，這主要與?；⒅镃的比重較小有關，當?；⒅閾搅肯嗤瑫r，比重較小?；⒅檎紦捏w積更多，相應地增加了保溫砂漿中的空隙，進而導致?；⒅楸厣皾{的導熱系數優于另外兩者。

圖5 不同種類?；⒅橹苽浔厣皾{的導熱系數

3種不同比重的?；⒅楸厣皾{在明火試驗中均表現出了極佳的耐火性能，即明火時間均為0，質量損耗率也都小于50%。這說明3類?；⒅楸厣皾{已達到A級耐火標準。

2.3 最佳比重?；⒅榈耐扑]

根據?；⒅楸厣皾{性能的基本要求，通過比較3種不同比重?；⒅橹苽浔厣皾{的各項性能，發現只有?；⒅镃 制備的保溫砂漿在干密度方面能夠達到規范要求。在抗壓強度方面，?；⒅锳、?；⒅锽、?；⒅镃 制備保溫砂漿都能夠滿足規范要求，而?；⒅锳 和?；⒅锽 制備保溫砂漿的抗壓強度遠超規范的要求。3種比重?；⒅橹苽浔厣皾{的線性收縮率都達到規范性能指標的要求。規范中沒有強制要求抗折強度的具體指標，考慮到實際工程中外墻保溫砂漿通常不會承受抗折力，因此抗折強度僅僅是附加性能。3 種?；⒅橹苽浔厣皾{均可達到A級耐火標準。導熱系數是外墻保溫砂漿的最重要指標，試驗結果表明，?；⒅镃 制備的保溫砂漿具有最佳的導熱系數，其次是?；⒅锽制備的保溫砂漿，而?；⒅锳制備的保溫砂漿排名第三。綜合上述各項性能，選擇使用?；⒅镃制備保溫砂漿是骨料的最佳選擇。

3 結論

通過3 種不同比重?；⒅楸厣皾{的物理、力學性能試驗，所得結論主要有：

（1）比重最小的?；⒅镃 制備保溫砂漿的干密度、抗壓強度、抗折強度、導熱系數最小，而線性收縮率最大。比重最大的?；⒅锳制備保溫砂漿的干密度、抗壓強度、抗折強度、導熱系數均最大，而線性收縮率最小。

（2）3 種不同比重?；⒅樗苽涞谋厣皾{均可達到A級耐火標準。?；⒅镃制備的保溫砂漿導熱系數最低、其余各項性能指標均符合要求，推薦比重最小的?；⒅镃為制備保溫砂漿的最佳骨料。