玻化微珠—珍珠岩复合骨料保温砂浆的研究

陈小敏

摘要:玻化微珠保温砂浆是一种新型保温隔热材料，具有强度高、质轻、保温、隔热好、电绝缘性能好、耐磨、耐腐蚀、防辐射等显著特点。在本文中将就不同掺量膨胀珍珠岩代替玻化微珠颗粒组成的复合骨料的粒径、容重登因素对砂浆的物理力学性能及耐久性的影响进行分析，通过试验对比，确定出较为合理的复合骨料颗粒粒径级配形式及膨胀珍珠岩的最佳取代量。

关键词:玻化微珠；膨胀珍珠岩；保温砂浆；骨料级配；力学性能；保温性能；耐久性能

Abstract: In this article, with different contents of expanded perlite instead of the aggregate size of glass beads of particle composition, bulk density Teng factors to analyze the physical and mechanical properties and durability of mortar, by the comparison test to determine more reasonable particle size of the composite aggregate gradation form and the substitution of expanded perlite.Key words: glass beads; expanded perlite; insulation mortar; aggregate gradation; mechanical properties; insulation performance; durability

中图分类号：TU57+8.1文献标识码： A 文章编号：

前言

建筑节能的主要途径是采用隔热保温材料，随着建筑节能的提出，保温砂浆的研制已受到越来越多人的重视，玻化微珠保温砂浆因此应运而生。

玻化微珠保温砂浆是一种新型保温隔热材料，与用聚苯颗粒和普通膨胀珍珠岩作轻质骨料的保温砂浆相比，具有强度高、质轻、保温、隔热好、电绝缘性能好、耐磨、耐腐蚀、防辐射等显著特点。

然而，现今我国生产的大部分玻化微珠都存在着一定的问题，用作保温骨料的玻化微珠大多玻化度不够，球形度差，闭孔少，吸水率较高。而玻化度较大、球形度好的微珠则密度较大，不能满足保温砂浆干密度的要求，且价格昂贵。我国南方地区利用玻化微珠作骨料配制的保温砂浆干密度普遍偏高，使其保温性能大受影响。因此制备玻化微珠保温砂浆时设法降低产品的干密度，成为优化玻化微珠保温砂浆性能的关键。

1 玻化微珠—珍珠岩复合骨料保温砂浆

玻化微珠因形成表面玻璃体薄壳，堆积密度通常大于普通膨胀珍珠岩，更是远大于聚苯颗粒，使其保温性能受到较大影响。这一缺点成为玻化微珠保温砂浆技术竞争中的软肋。设法降低玻化微珠保温砂浆的干密度，进一步改善其保温效果成为决定该产品发展前景的技术关键。目前市场普遍采用的玻化微珠粒径都较小，表面积大，级配范围窄，单一使用玻化微珠作保温骨料，需要较多的胶结料浆来包裹，造成砂浆的干密度较大，施工性能差。而膨胀珍珠岩具有相对较大的粒径和较宽的颗粒级配范围。利用膨胀珍珠岩与玻化微珠进行复合，有可能形成较合理的颗粒级配，实现砂浆综合性能的优化。

在本文中将就不同掺量膨胀珍珠岩代替玻化微珠颗粒组成的复合骨料的粒径、容重登因素对砂浆的物理力学性能及耐久性的影响进行分析，通过试验对比，确定出较为合理的复合骨料颗粒粒径级配形式及膨胀珍珠岩的最佳取代量。

2 试验方案

试验所用材料每100kg无机胶结料由水泥35kg粉煤灰50kg，灰钙粉10kg重钙粉5kg组成;胶骨比为1:1.5；每100kg无机胶结料外掺纤维素醚、乳胶粉、引气剂、聚丙烯纤维、木质纤维分别为0.6kg、2kg、0.4kg、0.3kg、0.3kg；水料比为1.65。

固定胶骨比后，骨料总量不变，将玻化微珠与膨胀珍珠岩按不同质量比例组合。玻化微珠与膨胀珍珠岩的颗粒级配见表2-1，两种骨料按不同比例配合后的堆积密度见表2-2，配合后的骨料颗粒级配见表2-3。

本文中的实验按照以下相关试验标准和方法制备保温砂浆试块并测试材料的物理力学性能。对应骨料编号G-1、G-2、G-3、G-4、G-5的保温砂浆的编号分别取为MG-l、MG-2、MG-3、MG-4、MG-5。

①抗压强度测定，参照GB/T5486.2-2001《无机硬质绝热制品实验方法力学性能》进行测试，试件规格70.7mm×70.7mm×70.7mm。试件成型后用聚乙烯薄膜覆盖，在实验室温度下养护2d后去掉覆盖物，在实验室标准条件下继续养护至28d，放入(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，冷却至室温，测试抗压强度。

②抗折强度测定，参照GB/T5486.2-2001《无机硬质绝热制品实验方法力学性能》进行测试，试件规格40mm×40mm×160mm，试件成型后用聚乙烯薄膜盖，在实验室温度下养护2d后去掉覆盖物，在实验室标准条件下继续养护至28d，放入(105±5)℃的烘箱中烘干至恒重，冷却至室温，测试抗折强度。

③粘结强度测定，参照JGJ110-1997《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》进行，将砂浆抹在规格为10Omm×100mm的表面粗糙有条文的瓷砖上，厚度为20mm。在实验室标准条件下养护28d后，放入(105±5)℃的烘箱中烘至恒重，冷却至室温，测试粘结强度。

3 试验结果及讨论

3.1 骨料级配对保温砂浆力学性能的影响

为了使砂浆与基层之间的粘结牢固，砂浆除了要有良好的和易性外，还要具有较高的力学性能，包括抗压强度、抗折强度和粘结强度，以保证长期使用不致出现空鼓甚至脱落现象，测试了不同级配的复合骨料保温砂浆的力学性能，结果见表3-1。

由表3-1和图3-1中可知，保温砂浆的抗压、抗折强度随掺入珍珠岩比例增加而逐渐增加，当珍珠岩与玻化微珠各占50%时，强度最高，随后强度稍有下降。由图3-2可见，保温砂浆的粘结强度随珍珠岩比例的增加而显著提高，当比例为50%时，粘结强度增加幅度减缓。上述结果均表明玻化微珠保温砂浆中掺入珍珠岩可以提高砂浆的强度。珍珠岩取代玻化微珠比例为50%时强度最高，同时也可以认为此时保温砂浆骨料的颗粒级配最好。

3.2 骨料接配对保温砂浆保温性能的影响

隔热保温是保温砂浆的最终目标，必须保证保温砂浆具有良好的保温隔热性能的基础上兼顾其它性能。保温砂浆的干密度与其保温效果有很好的相关性，干密度越大其保温性能越差，相反则越好。不同级配的复合骨料保温砂浆的干密度和导热系数测定结果见表3-2。

由表3-2及图3-3可知，保温砂浆的导热系数在骨料掺入珍珠岩30%时最小，随后又随着珍珠岩掺量的增加而增大，在砂浆中全部为珍珠岩时，砂浆的导热系数和干密度达到最大。这表明掺入少量的膨胀珍珠岩会改善砂浆的保温性能，但当珍珠岩掺量在30%后，砂浆的干密度会有所增加。这可能是由于砂浆的珍珠岩和玻化微珠组成的骨料颗粒级配较好，砂浆中的空隙较少，从而会增大其干密度。但是当珍珠岩过多时，由于在砂浆充分搅拌后膨胀珍珠岩的体积会有一定程度收缩，使砂浆干密度呈上升趋势。由图3-3可以看出，如果从保温性的角度考虑，要取得最好的保温效果，珍珠岩占骨料比例以30%最佳。

3.3 骨料级配对保温砂浆耐久性的影响

试验对不同级配的玻化微珠一珍珠岩保温砂浆的耐水性、耐候性以及抗冻性的影响等进行了研究，以判断玻化微珠一珍珠岩保温砂浆的耐久性能否满足外保温的要求。

(l)耐水性(软化系数)

外保温砂浆由于经常要受到雨淋、日晒及环境温度和湿度变化的影响，砂浆经常处于干湿交替的环境中。恶劣的环境不但影响保温砂浆的耐久性，也影响其热工性能。所以要保证砂浆能够用于外保温就要保证其具有良好的耐水性。砂浆耐水性的高低一般是通过软化系数来衡量。软化系数是指砂浆分别处于饱水状态和干燥状态时抗压强度之比。表3-3给出了不同级配的复合骨料保温砂浆的软化系数。

表3-3及图中可知，各试样的软化系数值均大于GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》规定(不小于0.50)的要求，当珍珠岩和玻化微珠所占比例各占50%时，保温砂浆的软化系数值最大。说明玻化微珠与膨胀珍珠岩复合后砂浆具有更好的耐水性能，更适合于外墙外保温的应用要求。

(2)耐候性(干湿循环)

外保温砂浆由于经常受到干湿交替作用的影响，它与基体之间的粘结性能以及其本身的强度与体积都会发生变化，从而造成砂浆的失效或脱落。对复合骨料保温砂浆试体按第二章设计的方法测试干湿循环条件下砂浆试体的强度损失率，以评价砂浆的耐侯性。测试结果见表3-4。

表3-4不同级配的复合骨料

从表3-4及图3-5可以看出，经30次干湿循环后各不同骨料级配保温砂浆的强度损失率均小于9%。其中，以玻化微珠和珍珠岩各占50%的试样(MG-3)损失率最小，净玻化微珠试样损失率最大。由试样外观观察，掺加珍珠岩后的试样在经受干湿循环后的完整性有明显改善，表面剥落程度明显减轻。

(3)抗冻性

外墙外保温砂浆的抗冻性是衡量其耐候性的一个重要指标。不同颗粒级配复合骨料保温砂浆的抗冻性(冻融循环)试验制度为：气冻4h，水融4h，如此反复20个循环。试验结果见表3-5。

从表3-5中可以看出，保温砂浆都具有良好的其抗冻性。经过20次冻融循环后，都能充分满足抗压强度损失小于巧%、质量损失小于5%的要求，且其外观不受影响

图3-4~图3-6分别显示了掺不同比例珍珠岩对保温砂浆耐水性、30次干湿循环的强度质量损失、20次冻融循环强度质量损失的影响。可以看出当珍珠岩比例为50%，保温砂浆的耐水性最好，抗冻性以及干湿循环强度损失率最低，而全掺玻化微珠保温砂浆的耐水性最差、抗冻性和干湿循环强度损失率也最高。这一结果表明，利用适宜比例的玻化微珠与膨胀珍珠岩复合骨料制备的保温砂浆具有更好的耐久性能。通过对保温砂浆耐久性的分析可见，玻化微珠保温砂浆的耐水性、抗冻性以及耐候性的之间是互相影响的，它们的改善与提高使得不同级配的复合骨料保温砂浆具有了很好的耐久性，可以满足GB/T0473-2006建筑保温砂浆国家标准的要求。

4 结论

(1)、珍珠岩取代玻化微珠比例为50%时砂浆具有最高的强度，说明此时保温砂浆骨料的颗粒级配最好。保温砂浆的粘结强度随珍珠岩比例的增加而显著提高，当比例为50%时，粘结强度增加幅度减缓。

(2)、不同珍珠岩掺量保温砂浆均具有较低的线收缩率和较小的压折比，完全可以满足外墙外保温砂浆的抗裂性要求，当珍珠岩取代玻化微珠量为30~50%时其抗裂性最好。

(3)、珍珠岩与玻化微珠组合成复合骨料，可以优化骨料级配，减少骨料之间的空隙率，从而提高砂浆的强度并改善砂浆的耐水性、抗冻性和和耐侯性。试验表明当珍珠岩与玻化微珠比例各为50%时，砂浆的力学性能和耐久性能最好。

参考文献

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。