铁正检测科技有限公司 250014
摘要：保温砂浆是以复掺PU-E、VM和水泥为主要原料，通过加入几种外加剂制备而成。由于不同外加剂的引入对砂浆的粘结性能、干密度和强度等性能影响很大，因此本文采用正交表L9（34）来研究引气剂、纤维素醚、改性聚合物沥青和可再分散乳胶粒四个因素的复配，获得合适的水泥浆体稠度保证砂浆的和易性，最终得到外加剂复配的最佳配比。
关键词：引气剂；改性聚合物沥青；可分散乳胶粒；纤维素醚
1 前言
如今，能源危机已经成为各行各业所面临的重要问题，对于建筑行业这种劳动密集型、高能耗的行业而言，其所面临的形势更为严峻。随着我国节能减排的大力实施，过去环保性能差的保温材料逐渐被新型环保材料替代，有机材料比例不断下降，逐渐向着复合型发展。而研究利用环保材料与复合型掺料的结合是未来的发展趋势。
近年来关于保温砂浆的研究逐渐增多，其中，张巨松等（2010）研究了萹蓄热材料添加剂对于保温砂浆的热能力的影响，通过研究发现了添加剂对于砂浆比热容以及导热系数的改善[1]；李珠（2011）、陈晓莉（2012）采用正交试验的方法，通过对玻化微珠保温砂浆各主要成分掺量的变化，获得导热系数和抗压强度的变化规律，并进行了机理分析[2-3]；李雯丽等（2014）提出一种基于资质优质硅气凝胶粉体复配的新型保温砂浆[4]；吴开胜等（2018）就复合砂浆的轻质化展开了研究，并提出了一种体积密度小、抗压强度大、导热系数小的轻质材料[5]。
纵观上述研究，无论添加剂为何种材料，对于保温砂浆研究的核心问题在于添加剂的最佳掺杂分数。因此，本文就保温砂浆中引气剂、纤维素醚、改性聚合物沥青和可再分散乳胶粒等材料的复配比例展开深入研究，试图找出复配的最佳比例，为保温砂浆性能的提高提供数据支持。
2 原材料与试样制备
2.1原材料
本实验所用材料为：
（1）砂浆胶材：PO42.5，初凝时间为5400s，终凝时间为9000s；
（2）骨料（PU-E）：标准型聚氨酯泡沫PU与EPS通过1：4混合得到的PU-E复配材料；粒径3.0-8.0mm、堆积密度18.6kg/m3、表观密度4.22kg/m3、导热系数0.031W/（m•K）。
（3）玻化微珠、废弃造纸污泥纤维（VM），粒径0.15-0.50mm、堆积密度11.9kg/m3、表观密度79kg/m3、导热系数0.053W/（m•K）、吸水率34.1%。
（4）外加剂：JS-1标准型聚羧酸高效减水剂（固含量18.31％，减水率为25%），以及CON型引气剂（固含量5％）。
2.2试样制备
将废弃造纸污泥纤维与水混合搅拌均匀240s。然后将外加剂加入到上述混合液体中，再将剩余材料加入混合材料中搅拌180s。将拌合物加入到标准模具中（温度控制20±2℃，湿度为95±3%的条件下养护3d，模具尺寸为40mm×40mm×160mm）。
为了结合PU的硬质低导热以及EPS的防火优点因而通过手工搅拌的方式将两种材料按照1：4的方式进行混合搅拌，直到搅拌均匀，搅拌温度20℃，搅拌速度为公转125r/min、自转285r/min，搅拌时间5min。
3结果与讨论
3.1 正交实验设计
采用正交表L9（34）来研究在不同掺量下的宏观表现对于整体性能的影响，其主要目的是通过微孔的增多来降低其干密度，同时增加其拌和状态。设计的正交试验方案如表1所示，采用正交表L9（34），探讨养护周期为7d时，各因素对复合外墙保温材料性能的影响。
表1 正交试验方案设计
3.2 实验结果及分析
通过标准的正交比对，可以得到对于不同掺量下复配保温材料的综合性能数据比对以及数理统计角度的正交极差分析等等。整个过程中所采用的配比为固定：水灰比为0.55，灰泡比为8.5，玻化微珠的比率为0.65，同时都必须掺入0.6%的减水剂来使得拌合物和易性良好，然后对CON、纤维素醚、改性聚合物沥青等原材进行正交比对来探究最为合适的配比。
表2 正交试验结果
表3为正交试验的数据极差分析，其主要目的是通过对于极差的结果找到不同条件对于整体性能的影响大小，最终将所有因素进行主次考虑等等。
通过对PU-E/玻化微珠复配保温材料的最终分析可以发现对于其影响的最为主要因素是引气剂，主要原因是随着引气剂掺量增加，拌合物表面活性变大，微孔数量体积都增大，力学强度下降，韧性降低；但是由于微孔的关系使得干密度显著下降，和易性更好。除此之外，结合社会上保温材料对于轻质、以及廉价等要求发现这是非常具有潜力以及应用价值的。但是也不得不承认由于微孔增加使得围观区域变薄导致其抗渗、耐水的能力稍有降低但影响并不剧烈。
其次当CON型引气剂掺量一定的情况下，改性聚合物沥青对于复配保温砂浆材料的影响较大，特别是砂浆试块的吸水率以及软化系数影响显著。主要表现为改性聚合物沥青的掺量与砂浆试块强度和干密度成曲线关系，即随着掺量增加强度与干密度下降，在超过9％之后变缓，差别不大。这与之前单因素研究时所得到的结果相吻合，但是相矛盾的是软化系数以及吸水率这两个方面，软化系数越高，就意味着在吸水状态下砂浆保温材料力学强度会下降的越小，但是结合本材料性能可以判断其主要原因是因为保温材料本身的含水率很低，当试块遇水时会发生吸水继续水化反应，进而增加延长搅拌时间，同时使力学强度升高。
表3 正交试验极差分析
4结论
通过对比几组实验的数据不难发现，4、9两个编号的保温砂浆稠度是最大的，分别为83mm和79mm，同时结合其他组分掺量可以发现其和易性优良，利于在工程中的应用。除此之外，4、7、9三组实验的干密度相同的情况下，由于4的引气剂掺量最小，且强度较高，同时比较保温材料的其它性能，可以比较明显地发现4的保温砂浆的配比中的外加剂掺量适中，且各方面性能均较优。因此，最终选定4作为最终选定配比：引气剂掺量0.25%，纤维素醚掺量0.10%，改性聚合物沥青掺量9%，胶粒掺量3%。
参考文献：
[1]张巨松，鞠成，王喜林，等.新型保温砂浆性能的实验[J].沈阳建筑大学学报：自然科学版，2010，026（005）：930-934.
[2]李珠，李赟婷.玻化微珠保温砂浆配合比研究及机理分析[J].新型建筑材料，2011.
[3]陈晓莉，吕渊.玻化微珠保温砂浆配合比的正交试验研究[J].混凝土与水泥制品，2012（02）：54-56.
[4]李雯丽，王晶，耿刚强.新型复合保温砂浆配方的优化设计[J].材料导报，2014，2：356-359.
[5]吴开胜，郭锋，宋云娟.轻质复合砂浆在建筑内隔墙保温中的应用[J].墙材革新与建筑节能，2018，000（002）：59-61.