保温砌筑砂浆配合比试验分析

保温砌筑砂浆配合比试验分析张长森1，张伟康2，吴其胜1，高如才3（1盐城工学院材料工程学院，江苏盐城224051；2上海华登建材有限公司，上海200126；3盐城市墙改与建筑节能管理办公室，江苏盐城224001）摘要以普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣和炉底渣为主要原料配制保温砌筑砂浆。运用正交设计方法，研究分析了材料因素对保温砌筑砂浆强度、导热系数等性能的影响，由此得出了合适的配合比，所制的保温砌筑砂浆具有质轻、导热系数小、抗冻性好等优点。关键词保温砌筑砂浆；正交设计；性能；配合比中图分类号TQ1776文献标识码A文章编号1001702X（2009）11001103TESTANDANALYSISONMIXPROPORTIONOFTHERMALINSULATIONMORTARZHANGCHANGSEN1，ZHANGWEIKANG2，WUQISHENG1，GAORUCAI3（1SCHOOLOFMATERIALSENGINEERING，YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY，YANCHENG224051，JIANGSU，CHINA；2SHANGHAIWELLTONBUILDERSCOLTD，SHANGHAI200126，CHINA；3YANCHENGWALLREFORMANDBUILDINGENERGYRESERVATIONADMINISTRATIONOFFICE，YANCHENG224001，JIANGSU，CHINA）强节能建筑墙体自保温推广应用的通知”（苏建科2008206号），通知要求加强节能建筑墙体自保温推广应用，引导江苏省建筑节能技术健康发展。节能建筑自保温墙体是指不通过内、外保温技术，其自身的热工指标达到现行国家和地方节能建筑标准要求的墙体结构。节能建筑墙体自保温技术与其它墙体保温技术比较，具有与建筑同寿命、降低造价、施工方便、便于维修改造、安全等优点。节能建筑墙体自保温技术是今后节能墙体材料改革发展的重要方向，对于降低能源消耗、减少环境污染、促进节能减排、实现可持续发展都具有重要的意0前言目前，国家正在大力鼓励发展节能、节地、利废的保温隔热新型墙体材料。江苏省建设厅2008年7月颁布了“关于加基金项目江苏省经贸委课题项目（20085）收稿日期20090625作者简介张长森，男，1957年生，江苏盐城人，教授。蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉蒉表42组保温砂浆性能对比参考文献王培铭，张国防建筑保温砂浆的研究进展C王培铭，张承志商品砂浆的研究进展北京机械工业出版社，20071222俞锡贤浅谈无机隔热保温砂浆及其发展趋势C中国硅酸盐学会房屋建筑材料分会房建材料与绿色建筑，2008147150王伟鉴无机轻集料聚合物保温砂浆配比设计及试验方法研究D杭州浙江大学，2008张欣，覃贤，张清贵，等玻化微珠干混砂浆的研究J硅酸盐通报，2007，2612191223刘宾膨胀珍珠岩保温砂浆改性研究D上海同济大学，2007王鹃EPS保温砂浆性能影响因素D上海同济大学，2006周竹发，王淑梅低导热EPS保温砂浆研究J新型建筑材料，2008（7）2124张国辉，陈亚明，付兴华改善普通水泥耐久性的研究J水泥技导热系数干燥体积抗压强度粘结拉伸干燥收缩/MPA强度/MPA率/1项目/W（/MK）密度（/KG/M）3A5B2007400753603701110013021006002233结论（1）玻化微珠保温砂浆的体积密度、导热系数、力学强度、干燥收缩率均随着集灰比的提高而下降。（2）在相同水灰比的情况下，掺入引气剂可增加砂浆的稠度，降低砂浆密度及导热系数，大幅度改善砂浆的干燥收缩性能。（3）适量掺加引气剂可以在较低的集灰比达到砂浆所需的热工性能，而且砂浆的粘结强度更高，干燥收缩率更小。45678蒉术，2003（4）4144NEWBBBUIILDIINGMATEERIIIALS11张长森，等保温砌筑砂浆配合比试验分析义。自保温墙体通常采用各种非承重、承重轻质保温砌块或保温砖作为墙体材料，轻质保温砌块或保温砖的表观密度一般为450950KG/M3，导热系数为015035W（/MK）。普通砌筑砂浆的表观密度为16001800KG/M3，导热系数为0812W（/MK）。若用普通砌筑砂浆砌筑轻质保温砌块，会导致整个砌体存在“冷桥”现象，由砌筑灰缝引起的能量损失达到25左右，在砌筑灰缝、甚至整个墙面出现结露，且两者之间的干缩系数相差也很多，整个砌体在干湿循环过程中，使砌体的强度受到影响。对此，众多学者开展了研究16，本文从保温砌筑砂浆性能出发，通过正交设计的方法来寻求保温砌筑砂浆的较佳配比。表1正交试验因素水平因素水平炉底渣掺量（A）/矿渣掺量（B）/复合外加剂掺量（C）/1231530451530453572试验结果与讨论21试验数据分析在制备保温砌筑砂浆过程中控制其稠度在6080CM，保温砌筑砂浆的性能试验结果见表2，正交设计结果分析见表3。表2正交试验28D强度/MPA编号导热系数表观密度原材料与试验方法1ABC抗冻性/W（/MK）（/KG/M3）抗压抗折11原材料水泥江苏八菱海螺水泥有限公司生产的325级普通硅酸盐水泥。粉煤灰取自江苏八菱海螺水泥有限公司，符合GB/19562005规定的级灰要求，堆积密度为800KG/M3。炉底渣取自盐城某企业锅炉，粉磨至粒度小于25MM，堆积密度为760KG/M3。矿渣取自江苏省联鑫水泥有限公司，粉磨至粒度小于25MM，堆积密度为1200KG/M3。复合外加剂由工业废渣和化工产品等配制而成。水自来水，作为拌和用水。12试验方法按JGJ7090中规定的方法进行砂浆抗压强度、稠度、收缩率、抗冻性的测试。按GB/T173691998中规定的方法进行砂浆抗折强度的测试。导热系数参照JGJ5190轻集料混凝土技术规程进行测试。干密度参照GB5486385进行测试。13确定配合比为减少工作量，本试验只讨论炉底渣（A）、矿渣（B）、复合外加剂（C）掺量的影响，进行三因素三水平正交试验，见表1。其中炉底渣、矿渣掺量以砂浆细集料体积的百分数计，复合外加剂的掺量以水泥质量的百分数计；掺合料采用粉煤灰，固定为水泥质量的48。123456789A1A2A3A1A2A3A1A2A3B1B1B1B2B2B2B3B3B3C3C1C2C2C3C1C1C2C3782751941982918985119714991449205259231256292268317396298028202760266029902880278034903460327147314691457156615311471163416301623合格合格合格合格合格合格合格合格合格表3正交设计结果分析效果极差最佳结果KKK12398708247977710560961711407112501381710497138055701630A3B3C228D抗压强度259323172813315727202943265733702650056410530293A2B3C228D抗折强度03100275030302880287034100230066A3B1导热系数0301030402990005C322配合比对强度影响分析对砌筑砂浆而言主要考察的是抗压强度。从表3的极差可知，对于28D抗压强度，B的极差最大，C次之，A最小。即表明矿渣为影响保温砌筑砂浆力学性能的主要因素，复合外加剂影响次之，炉底渣影响最小。且矿渣掺入量较多时其砂浆的强度值较大，这是因为矿渣的压碎指标小于炉底渣，其坚固性好；矿渣中的活性SIO2、AL2O3多于炉底渣，它们消耗了部分新型建筑材料20091112图1干密度与导热系数的关系张长森，等保温砌筑砂浆配合比试验分析水化产物CH，促进了水泥水化反应；另外，矿渣具有增塑减水的作用，能有效改善砂浆的和易性，在同样稠度情况下，掺加矿渣的砂浆用水量较少。对于复合外加剂而言，由于外加剂中含有CAO和硫酸根离子，CAO遇水后生成CH，一是提供有效的氢氧根离子，形成较强的碱性环境，促进矿渣和炉底渣中活性SIO2、AL2O3溶蚀，从而提高火山灰反应的速度；二是提供CA2直接参与反应，加速火山灰胶结产物水化硅酸钙和水化铝酸钙的生成；三是在氢氧化钙存在的条件下，硫酸根离子与活性SIO2、AL2O3生成水化硫铝酸钙，从而有利于提高砂浆的强度。23配合比对导热系数影响分析从表3可知，对于保温砌筑砂浆的导热系数，B的极差最大，A次之，C最小。即矿渣是影响保温砌筑砂浆导热系数的相对主要因素，炉底渣的影响次之，外加剂的影响最小。也就是说对砂浆导热系数的影响主要取决于细集料的热工性能，掺炉底渣多的砂浆其导热系数小。因为炉底渣的密度小于矿渣，其孔隙率较矿渣大，孔隙率越大则其导热系数越低，保温隔热效果就越好，则保温性能优于矿渣。也就是说在配制保温砌筑砂浆时，在保证强度的前提下，要优先选用密度小、保温性能好的材料作为细集料。24干表观密度和导热系数关系分析干密度与导热系数有着很大的关系，根据本试验可以得知，干密度越小，导热系数也越小，其热工性能也就越好。保温砌筑砂浆的导热系数与干表观密度的关系见图1。5MPA的情况下，提高其热工性能，即降低导热系数，增加密度小的炉底渣掺入量，对配合比进行了调整，在同等条件下进行试验，砂浆各物料的配合比见表4，试验结果见表5。表4调整后砂浆的配合比KG/M3水泥粉煤灰炉底渣矿渣其它细集料复合外加剂23711348018018012表5调整后砂浆的性能28D强度/MPA导热系数/W（/MK）干表观密度（/KG/M3）抗冻性抗压抗折合格731902341400从表5可以看出，根据调整后的配合比配制的砂浆其强度达到要求，且导热系数降低，总体来讲砂浆的性能有所提高。4结语细集料的密度是影响保温砌筑砂浆的主要因素，在保证砂浆强度的前提下，要获得较好的热工性能，应选取较低密度的材料作为细集料。砂浆的干表观密度与其强度和导热系数存在一定的关系，干密度大的相应强度和导热系数也大，因此，应该注意控制它们之间的关系。我国南北温差大，不同地区对墙体保温的要求也不一样，即对保温砌筑砂浆的要求也不一样。因此，不同地区应根据需要开发适合于本地墙体材料的保温砌筑砂浆，以达到保温节能的目的。保温砌筑砂浆目前尚无统一的国家标准和行业标准，要确保其产品质量有必要制定相关产品的标准和应用技术规程，这将更有利于保温砌筑砂浆的商业推广。国家有关部门应尽快制定出保温砂浆的标准、工程施工及验收规范，确定有关技术性能的指标及其性能检验、工程验收方法等。参考文献肖力光，张慧萍，赵路保温砌筑砂浆的研制J新型建筑材料，2002（11）3538长征，侯浩波，梁静HAS粉煤灰保温砂浆性能的研究J粉煤灰综合利用，2006（3）2528张长森细骨料对保温砌筑砂浆性能的影响J新型建筑材料，2008（5）3840张长森环保型外墙保温砂浆的性能影响因素分析J混凝土，2007（11）1719李崇景，蔡丽朋环境协调型保温砌筑砂浆的试验研究J建筑技术，2002，34（10）760764黄智山，单春伟，杨旭加气混凝土砌块保温砌筑砂浆的研制J12