本文参考国内外的先进技术,选用部分量小但对质量起关键作用的进口原料,同时利用优质国产材料,研究外墙外保温用干粉砂浆(同时用作粘结和保护砂浆)的性能与其组分间的相关性。
2 原材料及配比范围
3 实验内容及结果
3.1 实验方法
本实验参照《外墙外保温用聚合物砂浆质量检验评定标准》(DBJ 01-63-2002,北京市建材质检站主编)、《外墙外保温复合系统(带底涂)的欧洲技术验收准则》(1999年11月版)、《外墙外保温技术规程》(建设部信息所主编)及专威特有关技术规程。
3.2 各组分对砂浆稠度(施工性)的影响
图1显示了在用水量相同时,部分组分对砂浆稠度的影响情况,其中S--稠度、C—水泥、CH—灰钙、MC--保水增稠剂、VAE--VAE胶粉,以下类同。
可见,灰钙和水泥的用量对砂浆的稠度影响较大,而在实验范围内,VAE的用量影响较小,MC的掺量则对稠度基本没有影响。
灰钙是经过处理的消化石灰,它在形态上是一种片状结构,具有一定的润滑作用,因此,一定的掺量可以增加砂浆的稠度。同时,由于灰钙溶于水后直接形成Ca(OH)2碱性溶液,而水泥是通过水化反应逐渐生成Ca(OH)2的,所以掺加灰钙的砂浆的早期碱度较高,高的碱性使MC等迅速溶解在砂浆中,减少了MC等微粉的团聚现象,因而增加灰钙的砂浆稠度增大、施工性较好。
水泥用量增大,用水量不变时, W/C减小,起润滑作用的水量相对减少,因此,砂浆稠度减小、施工性变差是不难理解的。所以,随着水泥用量的变化,为了保证良好的施工性,砂浆的用水量也要随之变化。
实际上,VAE对砂浆有一定的减水作用,而MC对砂浆的粘度影响非常大(尤其是不掺或掺量偏大时,粘度都偏大),但在一定范围内,它们的影响就不明显了。另外,根据《建筑砂浆基本性能试验方法》测得的稠度,和施工性是不完全一致的,尤其是在MC和VAE共同存在的砂浆中,更是如此。因此,研究砂浆中MC或VAE掺量对需水量的影响时,稠度只能作为参考。
试验表明,掺加木质纤维和减水剂都能改善砂浆的施工性。
3.3 各组分对砂浆物理性能的影响
图2、图3列出了部分组分对砂浆物理性能的影响情况。图中,Pc-砂浆与水泥试块间的粘结强度,Pp- 砂浆与聚苯板间的粘结强度,其它同上。
由图3、图4可以看出:(1)水泥用量对所有强度的影响都较显著。(2)胶粉掺量对粘结强度的影响也较为显著,尤其对聚苯的粘结强度几乎是决定作用。(3)灰钙掺量对粘结强度影响不大。(4)MC的掺量增大,砂浆与水泥块间的粘结强度逐渐增大,而与聚苯板间的粘结强度则是先增大后减小。
3.3.1 水泥用量对砂浆物理性能的影响
水泥是砂浆中的主要胶凝材料。水泥与水进行水化反应生成水化硅酸钙凝胶,它将砂浆中细集料(砂)等胶结成一个整体,并使其在基层(水泥块)与聚苯板间其桥梁作用。砂浆与水泥块之间的拉伸粘结强度(Pc)主要取决于水泥强度的发挥,砂浆的抗压强度(P3)及抗折强度(P2)也是如此(见图4)。因此,砂浆中的水泥用量不能太低。但水泥用量也不能太高,由图5可以看出,随着水量用量增大,砂浆的压折比逐渐增大(柔性则逐渐降低)。表2为通过正交试验得出的各因子不同水平时的抗压(P3)、抗折强度(P2)及压/折比的极差(28天)。由表2更能明显地看出,砂浆的抗压强度、抗折强度及压折比的变化几乎绝对地取决于水泥用量的变化。所以用量应该适度
水泥品种对砂浆的性能也是有较大影响的。不同品种水泥的需水量、凝结时间和强度等都可能不一样,它们都有可能影响砂浆的性能。比如,实验表明,某一知名品牌水泥的凝结时间就偏短,由其配制的砂浆的施工性就较差,在实验过程中就能感觉到砂浆越来越粘。另外,同样配比的砂浆,使用不同品种的水泥时,其拉伸强度可能相差较大。
3.3.2 VAE用量对砂浆物理性能的影响
水泥砂浆是一种比较刚硬但脆性大、柔性差的材料,所以必须用柔性极好的聚合物(如VAE)对其改性,才能与作为保温材料的聚苯板的变形性能相匹配。
VAE胶粉是砂浆中的另一种重要的胶凝材料。VAE是由于自身的干燥成膜作用而增强砂浆的各种强度的, VAE聚合物薄膜象架桥一样将砂浆中的裂缝、水泥水化物与骨料及聚苯板等连接起来。随VAE含量增加,这种架桥作用更为显著,导致拉伸强度和抗折强度的增加。但VAE含量增加对砂浆抗压强度益处不大。一般情况下,VAE含量增大,砂浆压折比降低,砂浆的柔性随之提高。(VAE掺量不变,而水泥用量增大时,砂浆的聚/灰比降低,压/折比增大,柔性降低)
VAE对Pc也起重要作用,但相对而言,VAE对砂浆与聚苯之间的拉伸强度(Pp)作用更大,不掺VAE的砂浆有时对聚苯板的粘结力基本为零。
过量VAE的掺入,一方面,成本会增加,另一方面可能会引起自身网络结构不连续,同时还可能使得砂浆粘性和保气性能提高,同样可使得网络结构不连续,因而拉伸强度可能降低(见表3)。
不同厂家的胶粉,其差异还是不小的,但还在可控制范围内。
3.3.3 MC用量对砂浆物理性能的影响
MC的一个主要作用是保证水泥进一步水化所需的水分。当MC掺量