摘要：本文較系統(tǒng)地研究了外墻外保溫用干粉砂漿的各組分與其性能之間的相關(guān)性。研究表明：1）灰鈣和水泥用量對(duì)砂漿施工性影響較大；2）VAE、MC、水泥用量及它們之間的相互作用對(duì)砂漿物理性能影響較大。3）外保溫抹面砂漿中需要一定量的憎水劑。
關(guān)鍵詞：干粉砂漿外保溫組分性能研究
1引言
外墻外保溫和干粉砂漿的優(yōu)越性，諸多文獻(xiàn)都有敘述；對(duì)可再分散粉在干粉砂漿中的作用，也有不少文章發(fā)表。但對(duì)外墻外保溫用干粉砂漿中各組分與其性能之間的關(guān)系，國(guó)內(nèi)至今少有文章涉及。
本文參考國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，選用部分量小但對(duì)質(zhì)量起關(guān)鍵作用的進(jìn)口原料，同時(shí)利用優(yōu)質(zhì)國(guó)產(chǎn)材料，研究外墻外保溫用干粉砂漿（同時(shí)用作粘結(jié)和保護(hù)砂漿）的性能與其組分間的相關(guān)性。
2原材料及配比范圍
3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果
3.1實(shí)驗(yàn)方法
本實(shí)驗(yàn)參照《外墻外保溫用聚合物砂漿質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ01-63-2002，北京市建材質(zhì)檢站主編）、《外墻外保溫復(fù)合系統(tǒng)（帶底涂）的歐洲技術(shù)驗(yàn)收準(zhǔn)則》（1999年11月版）、《外墻外保溫技術(shù)規(guī)程》（建設(shè)部信息所主編）及專威特有關(guān)技術(shù)規(guī)程。
3.2各組分對(duì)砂漿稠度（施工性）的影響
圖1顯示了在用水量相同時(shí)，部分組分對(duì)砂漿稠度的影響情況，其中S--稠度、C—水泥、CH—灰鈣、MC--保水增稠劑、VAE--VAE膠粉，以下類同。
可見(jiàn)，灰鈣和水泥的用量對(duì)砂漿的稠度影響較大，而在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，VAE的用量影響較小，MC的摻量則對(duì)稠度基本沒(méi)有影響。
灰鈣是經(jīng)過(guò)處理的消化石灰，它在形態(tài)上是一種片狀結(jié)構(gòu)，具有一定的潤(rùn)滑作用，因此，一定的摻量可以增加砂漿的稠度。同時(shí)，由于灰鈣溶于水后直接形成Ca(OH)2堿性溶液，而水泥是通過(guò)水化反應(yīng)逐漸生成Ca(OH)2的，所以摻加灰鈣的砂漿的早期堿度較高，高的堿性使MC等迅速溶解在砂漿中，減少了MC等微粉的團(tuán)聚現(xiàn)象，因而增加灰鈣的砂漿稠度增大、施工性較好。
水泥用量增大，用水量不變時(shí)，W/C減小，起潤(rùn)滑作用的水量相對(duì)減少，因此，砂漿稠度減小、施工性變差是不難理解的。所以，隨著水泥用量的變化，為了保證良好的施工性，砂漿的用水量也要隨之變化。
實(shí)際上，VAE對(duì)砂漿有一定的減水作用，而MC對(duì)砂漿的粘度影響非常大（尤其是不摻或摻量偏大時(shí)，粘度都偏大），但在一定范圍內(nèi)，它們的影響就不明顯了。另外，根據(jù)《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》測(cè)得的稠度，和施工性是不完全一致的，尤其是在MC和VAE共同存在的砂漿中，更是如此。因此，研究砂漿中MC或VAE摻量對(duì)需水量的影響時(shí)，稠度只能作為參考。
試驗(yàn)表明，摻加木質(zhì)纖維和減水劑都能改善砂漿的施工性。
3.3各組分對(duì)砂漿物理性能的影響
圖2、圖3列出了部分組分對(duì)砂漿物理性能的影響情況。圖中，Pc-砂漿與水泥試塊間的粘結(jié)強(qiáng)度，Pp-砂漿與聚苯板間的粘結(jié)強(qiáng)度，其它同上。
由圖3、圖4可以看出：（1）水泥用量對(duì)所有強(qiáng)度的影響都較顯著。（2）膠粉摻量對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響也較為顯著，尤其對(duì)聚苯的粘結(jié)強(qiáng)度幾乎是決定作用。（3）灰鈣摻量對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度影響不大。（4）MC的摻量增大，砂漿與水泥塊間的粘結(jié)強(qiáng)度逐漸增大，而與聚苯板間的粘結(jié)強(qiáng)度則是先增大后減小。
3.3.1水泥用量對(duì)砂漿物理性能的影響
水泥是砂漿中的主要膠凝材料。水泥與水進(jìn)行水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠，它將砂漿中細(xì)集料（砂）等膠結(jié)成一個(gè)整體，并使其在基層（水泥塊）與聚苯板間其橋梁作用。砂漿與水泥塊之間的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度(Pc)主要取決于水泥強(qiáng)度的發(fā)揮，砂漿的抗壓強(qiáng)度（P3）及抗折強(qiáng)度（P2）也是如此（見(jiàn)圖4）。因此，砂漿中的水泥用量不能太低。但水泥用量也不能太高，由圖5可以看出，隨著水量用量增大，砂漿的壓折比逐漸增大（柔性則逐漸降低）。表2為通過(guò)正交試驗(yàn)得出的各因子不同水平時(shí)的抗壓(P3)、抗折強(qiáng)度(P2)及壓/折比的極差（28天）。由表2更能明顯地看出，砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及壓折比的變化幾乎絕對(duì)地取決于水泥用量的變化。所以用量應(yīng)該適度。
水泥品種對(duì)砂漿的性能也是有較大影響的。不同品種水泥的需水量、凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度等都可能不一樣，它們都有可能影響砂漿的性能。比如，實(shí)驗(yàn)表明，某一知名品牌水泥的凝結(jié)時(shí)間就偏短，由其配制的砂漿的施工性就較差，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中就能感覺(jué)到砂漿越來(lái)越粘。另外，同樣配比的砂漿，使用不同品種的水泥時(shí)，其拉伸強(qiáng)度可能相差較大。
3.3.2VAE用量對(duì)砂漿物理性能的影響
水泥砂漿是一種比較剛硬但脆性大、柔性差的材料，所以必須用柔性極好的聚合物（如VAE）對(duì)其改性，才能與作為保溫材料的聚苯板的變形性能相匹配。
VAE膠粉是砂漿中的另一種重要的膠凝材料。VAE是由于自身的干燥成膜作用而增強(qiáng)砂漿的各種強(qiáng)度的，VAE聚合物薄膜象架橋一樣將砂漿中的裂縫、水泥水化物與骨料及聚苯板等連接起來(lái)。隨VAE含量增加，這種架橋作用更為顯著，導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的增加。但VAE含量增加對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度益處不大。一般情況下，VAE含量增大，砂漿壓折比降低，砂漿的柔性隨之提高。（VAE摻量不變，而水泥用量增大時(shí)，砂漿的聚/灰比降低，壓/折比增大，柔性降低）
VAE對(duì)Pc也起重要作用，但相對(duì)而言，VAE對(duì)砂漿與聚苯之間的拉伸強(qiáng)度(Pp)作用更大，不摻VAE的砂漿有時(shí)對(duì)聚苯板的粘結(jié)力基本為零。
過(guò)量VAE的摻入，一方面，成本會(huì)增加，另一方面可能會(huì)引起自身網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不連續(xù)，同時(shí)還可能使得砂漿粘性和保氣性能提高，同樣可使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不連續(xù)，因而拉伸強(qiáng)度可能降低（見(jiàn)表3）。
不同廠家的膠粉，其差異還是不小的，但還在可控制范圍內(nèi)。
3.3.3MC用量對(duì)砂漿物理性能的影響
MC的一個(gè)主要作用是保證水泥進(jìn)一步水化所需的水分。當(dāng)MC摻量不過(guò)高時(shí)，隨MC摻量的增大，砂漿保水性能提高，水泥水化程度提高、風(fēng)化程度降低，因此，Pc、Pp都隨之提高。當(dāng)MC摻量達(dá)到一定值后，它對(duì)水泥的作用可能還在加大，但對(duì)VAE膠粉的作用則相反了，因此，砂漿與聚苯板間的粘結(jié)強(qiáng)度可能不再增加了。
但MC摻量過(guò)高時(shí)，MC的增稠作用顯著增大，砂漿微孔增多、容重減小，而水泥石的強(qiáng)度與孔隙率成反比，同時(shí)VAE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也可能變得不連續(xù)、VAE的干燥成膜速度可能減慢，所以，Pc、Pp都隨之減小（見(jiàn)表4）。
在外保溫用抹面干粉砂漿中，MC的另一個(gè)重要作用是增稠作用，它能使砂漿的保氣性能大大提高。標(biāo)準(zhǔn)砂漿的容重能達(dá)到2300?2500kg/m3，而增加了MC的干粉砂漿，在大量VAE的共同作用下，可以使容重保持在1500?1700kg/m3。微氣孔的引入，可以使砂漿的柔性大幅提高。不過(guò)，抹面干粉砂漿的柔性以與聚苯板的伸縮性相匹配為宜，所以MC的摻量也不能過(guò)高，否則既降低了強(qiáng)度，又會(huì)增加成本。
不同粘度的MC，其摻量的差異較大。如前所述，MC對(duì)砂漿性能的作用是巨大的，其摻量較小而變化的影響又很顯著。因此，MC的選擇和使用應(yīng)特別慎重。
3.3.4其它組分對(duì)砂漿物理性能的影響
1）消泡劑的影響
使用有關(guān)方面提供的消泡劑和和相應(yīng)的摻量，我們進(jìn)行過(guò)大量實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在推薦摻量下，消泡劑是有害無(wú)益的，它雖然可以提高砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度，但它同時(shí)會(huì)使砂漿孔結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，用40?40?160mm三聯(lián)鋼模成型后可發(fā)現(xiàn)明顯的收縮下沉。
2）減水劑的影響
減水劑對(duì)砂漿性能的影響是比較明顯的。在用水量一定時(shí)，隨高效減水劑摻量的增大，砂漿與水泥的粘結(jié)強(qiáng)度(Pc)有顯著提高，但同時(shí)與聚苯板的粘結(jié)強(qiáng)度(Pp)反而下降了，而且砂漿稠度(S)減小了，砂漿的工作性變得很差。因此，減水劑的摻量須控制。如砂漿強(qiáng)度不夠，也應(yīng)從其它方面考慮，不能盲目增加減水劑摻量。
3）砂、憎水劑、木質(zhì)纖維等的影響
砂的粒徑較粗時(shí)，砂的壓、折強(qiáng)度較高。當(dāng)砂的粒徑變細(xì)后，粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)提高一些，施工性也會(huì)好一些（天然砂更好）。
憎水劑需達(dá)到一定摻量（雖然價(jià)格較高）才能保證砂漿的吸水量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。憎水劑的用量對(duì)砂漿與聚苯板的浸水粘結(jié)強(qiáng)度影響尤其明顯，憎水劑不足時(shí)，即使VAE含量較高，砂漿與聚苯板間的浸水粘結(jié)強(qiáng)度也很低，在測(cè)試其拉拔強(qiáng)度時(shí)，要使聚苯板破壞是很難的。這對(duì)抹面砂漿的意義更大。
木質(zhì)纖維主要對(duì)砂漿的施工性有益。我們的實(shí)驗(yàn)表明，它對(duì)砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度幾乎沒(méi)有好處。
某些早強(qiáng)劑能顯著增強(qiáng)砂漿早期的粘結(jié)強(qiáng)度。
3.4關(guān)于養(yǎng)護(hù)問(wèn)題
實(shí)驗(yàn)表明，適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)是非常重要的。如果成型后的試樣放在烈日下，不加任何覆蓋物的會(huì)出現(xiàn)裂紋，并且受水后的試樣有反白現(xiàn)象；加覆蓋物的就好得多。標(biāo)養(yǎng)下的試件則堅(jiān)硬且美觀。
我們還發(fā)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)干粉砂漿的性能是有影響的，其中，與水泥砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，常溫常態(tài)的對(duì)齡期要求不高，7天與14天差別不是很大(配比好的，14天、28天的會(huì)提高；配比不好的，后期粘結(jié)強(qiáng)度可能會(huì)有所降低)；但耐水性能與養(yǎng)護(hù)齡期有很大關(guān)系，比如，起水后陳放2小時(shí)的試塊拉伸強(qiáng)度是很低的，陳放24小時(shí)后則大大提高，陳放7天后的試塊拉伸強(qiáng)度有可能超過(guò)常溫常態(tài)的。
4結(jié)論
1）灰鈣和水泥用量對(duì)砂漿的施工性影響較大。
2）VAE、MC、水泥用量及它們之間的相互作用對(duì)砂漿物理性能影響較大。
3）外保溫抹面砂漿中需要一定量的憎水劑。
4）養(yǎng)護(hù)制度對(duì)砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度有較大影響。