可再分散乳胶粉对干混砂浆性能影响的实验研究

可再分散乳胶粉对干混砂浆性能影响的实验研究朱伶俐1，赵宇2，陈仕国1（1．河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作454000；2．河南理工大学土木工程学院，河南焦作454000）摘要：针对外墙外保温系统中干混砂浆施工和易性差、耐久性不足等问题，详细研究了可分散性乳胶粉掺量对干混砂浆拌合物性能、力学性能、耐久性影响的变化规律．利用SEM 进行测试对可分散性乳胶粉改性干混砂浆性能的机理进行了分析，为聚合物改性干混砂浆性能的进一步研究提供了可靠的实验数据．关键词：可再分散乳胶粉；干混砂浆；外墙外保温中图分类号：TU57+8.12文献标识码：A 文章编号：1673－9787（2011）03－0336－04Tests and studies on the impart of subdivisible sporadic lactoprenepowder on dry －mixed mortar propertiesZHU Ling －li 1，ZHAO Yu 2，CHEN Shi －guo 1（1．School of Material Science and Engineering ，Henan Polytechnic University ，Jiaozuo454000，Henan ，China ；2．School of Civil Engineer-ing ，Henan Polytechnic University ，Jiaozuo 454000，Henan ，China ）Abstract ：For the problems of poor workability and insufficient durability of dry －mixed morter used in the exterior insulation system ，the paper made a thorough inquiry about the variation of the influence that content of subdivisible sporadic lactoprene powder makes on the dry －mixed mortar workability ，mechanical properties and durability．The further analysis of the mechanism of subdivisible sporadic lactoprene powder properties of dry －mixed morter by mears of SEM test ，which provide reliable experimental data for farther studies of the performance of polymer modified dry －mixed morter．Key words ：subdivisible sporadic lactoprene powder ；dry －mixed mortar ；exterior insulation0引言外墙外保温体系是由于其保温方式最简单，效果也最好，所以它是我国目前应用最多的一项建筑保温技术［1］．在实际应用中，应用于体系抹面层的干混砂浆经常出现柔韧性差、和易性不好、耐久性差以及脱落等问题，本文主要针对干混砂浆在实际应用中存在的问题，研究可再分散乳胶粉的掺量对其性能影响的变化规律，通过可再分散乳胶粉对砂浆进行改性，以获得性能更好的复合干混砂浆．1实验原料及方法1.1实验原料水泥：焦作市坚固水泥厂生产的42.5级普通硅酸盐水泥．砂子：细度模数为2.35的中砂，含水第30卷第3期2011年6月河南理工大学学报（自然科学版）JOURNAL OF HENAN POLYTECHNIC UNIVERSITY （NATURAL SCIENCE ）Vol．30No．3Jun．2011收稿日期：2011－02－19基金项目：河南省教育厅科技攻关项目（2007430006）．作者简介：朱伶俐（1979－），女，四川仁寿人，讲师，主要从事新型建筑材料、新型胶凝材料的研究与教学工作．E －mail ：zhull@hpu．edu．cn率为0.5%，含泥量为3.7%．减水剂：河南建材院生产的JKH －1型高效减水剂．可再分散乳胶粉：Wacker 公司生产的RE5044可再分散乳胶粉．纤维素醚：拜耳公司生产的MKX 45000PF20L 纤维素醚．膨胀剂：焦作协力建材生产的TX －AEA 型膨胀剂．1.2实验方法对于应用在外墙外保温系统的干混砂浆而言，其主要性能包括黏结强度、施工和易性、耐久性以及强度等，本次实验主要研究干混砂浆的稠度、保水性、黏结强度和耐久性．其中，耐碱性实验参照《聚合物水泥防水砂浆》（JC /T 984－2005）进行，抗冻性实验在《建筑砂浆基本性能试验方法》（JCJ 70－90）的基础上，进行冻融循环（－15 20ħ）20次．抗压强度、抗折强度实验参照《聚合物改性水泥砂浆试验规程》（DL /T 5126－2001）进行．黏结强度实验参照日本材料学会《非结构用聚合物水泥砂浆的标准试验方法》进行［2］，如图1所示．实验试块尺寸为40mm ˑ40mm ˑ160mm．基准砂浆也采用同样的尺寸，配合比为，水泥ʒ水ʒ砂=1ʒ0.5ʒ2，成型后同胶砂实验，标准养护后，用切割机将试块切成两半，并在砂轮上修正．基准砂浆的黏贴面在浇筑前保持湿润，把新拌的砂浆浇筑到40mm ˑ40mm ˑ80mm 的基准砂浆断面上，成型出40mm ˑ40mm ˑ160mm 的砂浆试块，喷淋洒水薄膜养护3d 后脱模，标准养护至28d ，28d 后按测试抗折强度的方法测定黏结抗折强度．2试验结果及分析在本次实验中，灰砂比为1ʒ2，水灰比为0.47，纤维素醚、膨胀剂、减水剂掺量分别为0.02%，8.5%和1.5%．可再分散乳胶粉先与水泥拌合物混合，然后加砂并搅拌均匀，可再分散乳胶粉的掺量（按水泥质量分数）为0%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%和0.35%．2.1不同的可再分散乳胶粉掺量对砂浆和易性的影响砂浆的和易性称为“砂浆的工作性”，砂浆的工作性主要通过稠度和保水性2个指标体现．从图2可看出，砂浆的稠度随可再分散乳胶粉掺量的增加先增大后减小，稠度变化在75 105mm ，当掺量为0.20%时达到最大值．因为可再分散乳胶粉是大分子颗粒状粉末，溶于水后，黏度很大，当掺量达到一定值后，导致砂浆黏聚性很强，流动性降低．砂浆保水性是指砂浆拌和物保持水分不易析出能力．砂浆在浇捣的过程中，随着骨料下沉，则水分极易上浮到砂浆的表面，这就是通常所说的泌水现象．如果砂浆的保水性能差，泌水现象就会严重，对砂浆的质量影响也会增大．砂浆的保水性与可再分散乳胶粉掺量的关系如图3所示，虽然乳胶粉掺量为0.20%时，砂浆的泌水率达到最大值，但不超过1.20%．砂浆的泌水率很低，即保水性较好．综上可知，在干混砂浆中掺加适量的可再分散乳胶粉可以明显地提高砂浆的稠度和保水性，达到改善砂浆的施工和易性的目的．733第3期朱伶俐，等：可再分散乳胶粉对干混砂浆性能影响的实验研究2.2不同的可再分散乳胶粉掺量对砂浆黏结强度的影响从图4可以看出，随着可再分散乳胶粉量的增加，在掺量为0.12%时黏结强度达到最大值，比掺量为0%时增加了3.23MPa，提高了近3倍．随后黏结强度下降，当掺量超过0.20%时变化不大，约为掺量为0%时的2.7倍．虽然掺量超过0.12%时黏结强度有所下降，但相对于不掺加可再分散乳胶粉而言，黏结强度明显得到提高，说明可再分散乳胶粉在砂浆中起到了增加黏聚性的作用，提高了砂浆的黏结性能．2.3不同的可再分散乳胶粉掺量对砂浆耐久性的影响耐久性是材料抵抗自身和自然环境双重因素长期破坏作用的能力，即保证其经久耐用的能力．耐久性越好，材料的使用寿命越长．耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等．从图5的数据可以看出，砂浆经过碱溶液侵蚀后，较对比组强度明显有不同程度降低，并且，随着可再分散乳胶粉量的增加，强度呈下降趋势．但当掺量达到0.25%时，对比组、耐碱性强度基本稳定，而且略有升高．由图6分析得出，抗冻实验组的强度低于对比组，随着可再分散乳胶粉量的增加，强度也随之下降．当掺量超过0.3%时，强度略有提高．从图5、图6可知，在本次实验的掺量范围内，砂浆的强度随乳胶粉量的增加而降低，当可再分散乳胶粉掺量达到一定值后，强度都略有增加，如果继续增加可再分散乳胶粉的掺量，其耐久性可能会提高．3机理分析研究发现，当干混砂浆加水搅拌时，聚合物自行分散，并不会同水泥黏聚［3］．一方面，由于可再分散乳胶粉颗粒之间的润滑效应，使砂浆的组分能够单独流动；另一方面，可在分散乳胶粉对空气有诱导效应，赋予砂浆可压缩性，因此可以提高砂浆的稠度和保水性，改善它的施工和易性．另外，可再分散乳胶粉通常是砂浆含气量提高对砂浆的施工起到了润滑的作用，以及胶粉尤其是保护胶体分散时对水的亲和以及随后的稠度和施工砂浆内聚力的提高从而改善了和易性［4］．为进一步研究可分散性乳胶粉对干混砂浆性能影响的变化规律，对普通砂浆和添加可纺性乳胶粉的砂浆进行了SEM照片分析，图7（a）、（b）是普通砂浆的水泥水化产物SEM照片，图7（c）是普通砂浆内部孔的SEM照片，图7（d）是加入可分散性乳胶粉后，砂浆内部孔的SEM照片，图7（a）和（b）主要描述胶凝材料水化产物，其中在图7（a）中，水泥水化产物SEM下大量片层状为Ca（OH）2晶体；图7（b）中大量的团絮状为C－S－H凝胶，柱状为AFt晶体．图7（c）和（d）主要描述砂浆内部孔隙结构的形貌，从图7（c）可以看出，在砂浆的内部孔隙中有大量的柱状或针状AFt晶体生成，图7（d）是加入SEAL80后，砂浆内部孔隙的结构，与图7（c）作对比，图7 833河南理工大学学报（自然科学版）2011年第30卷（d ）中砂浆内部的孔隙没有生成大量的柱状或针状AFt 晶体，而是有一层膜状物．这层膜状物即为可再分散乳胶粉经过分散后形成的膜．由于可再分散乳胶粉的柔性，形变能力远高于如水泥等形成的刚性结构，砂浆的可变形性得以提高，分散应力的作用大幅度提高，从而提高了砂浆的抗裂能力．随着可再分散乳胶粉掺量的提高，整个体系的塑性得到提升分布于界面上的可再分散乳胶粉经过分散后形成的膜增加了对所接触材料的黏结性．耐久性主要取决于砂浆的孔结构和孔隙率［5－10］．提高耐久性，应提高硬化砂浆的密实度、降低其孔隙率、改善孔径分布和孔结构，阻止侵蚀介质深入内部．沈春林等认为，掺加可再分散乳胶粉可起到分散作用，且会导致砂浆拌合物大量引气，由于引入的气泡结构不佳，使得孔径和孔结构分布不合理，增加了砂浆的孔隙率，致使强度随可再分散乳胶粉量的增加而降低［6］．在本次实验的掺量范围内，可再分散乳胶粉对提高砂浆耐久性没有起到显著的作用．4结论（1）适当增加可再分散乳胶粉的掺量，可以提高干混砂浆的稠度和保水性，即改善它的施工和易性，同时也增强了砂浆的黏结性．（2）砂浆的耐久性随可再分散乳胶粉量的增加呈下降趋势，最后又略有上升，所以在本次实验的掺量范围内，可再分散乳胶粉对提高砂浆耐久性的作用不显著．参考文献：［1］苏超，蒋登高，王训遒．建筑外墙外保温系统概述［J ］．广西轻工业，2006（5）：53－55．［2］张义顺，朱伶俐．聚合物改型防水干混砂浆的试验研究［J ］．混凝土，2006（10）：85－93．［3］裴勇兵，谢德龙，张心亚，等．可再分散乳胶粉的作用机理与制备研究进展［J ］．混凝土，2007（8）：58－60．［4］王新民，李颂．新型建筑干拌砂浆指南［M ］．北京：中国建筑工业出版社，2004：81－82．［5］沈威．水泥工艺学［M ］．武汉：武汉理工大学出版社，2008：220－225．［6］沈春林．聚合物水泥防水砂浆［M ］．北京：化学工业出版社，2007：97－98．［7］罗树琼，赵军，管学茂，等．加气混凝土专用抹灰砂浆的综合性能研究［J ］．河南理工大学学报：自然科学版，2008，27（6）：706－710．［8］赵文杰，张会轩，张宝砚．水灰比和聚灰比对改性砂浆性能和微观结构的影响［J ］．东北大学学报：自然科学版，2010，30（2）：236－240．［9］刘权，李东旭．聚合物砂浆的研究进展［J ］．材料导报，2006（6）：67－70．［10］李亚梅，彭家惠，徐春桃．聚丙烯纤维对外保温系统抗裂砂浆性能的影响［J ］．新型建筑材料，2008（3）：81－84．（责任编辑李文清）933第3期朱伶俐，等：可再分散乳胶粉对干混砂浆性能影响的实验研究。