浅析玻化微珠保温砂浆各组分对其燃烧性能的影响

1中冶建筑研究总院有限公司  北京  100088；2中国建筑科学研究院有限公司  北京  101119 摘要：玻化微珠保温砂浆是一种无机材料，在建筑外墙保温系统中，具有耐老化耐候性强，优良的吸音、防火、绝热性能，保温效果好，被广泛应用于新旧建筑物墙体保温工程。本文就玻化微珠保温砂浆的主要组成成分的基本性能进行了分析，并对主要组分按照一定配比进行正交试验，通过正交试验得出不同比例玻化微珠保温砂浆基本性能及燃烧性能试验数据。并对试验结果进行了深入的分析，通过相关数据研究分析玻化微珠保温砂浆各组分对其燃烧性能的影响，给出了最优配比。 关键词：玻化微珠；保温砂浆；燃烧性能

          前言         玻化微珠保温砂浆是一种无机材料，属于不燃材料，理化性能十分稳定，在建筑外墙保温系统中，具有耐老化耐候性强，优良的吸音、防火、绝热性能，保温效果好，质量轻，抗压强度比岩棉、玻璃棉大，广泛应用于新旧建筑物墙体保温工程，特别是在保温要求较低的南方地区有比较广泛的使用。         玻化微珠保温砂浆的组成成分有：玻化微珠骨料、水泥、粉煤灰、发泡剂、增强纤维、外加剂等，其基本性能以及对玻化微珠保温砂浆的影响如下：         1）玻化微珠：内部为多孔空腔结构，表面被连续玻璃化，具有防火、耐高温、质轻等优良特点。其掺量对保温砂浆强度、干密度、导热系数、燃烧性能等都有很大影响。         2）水泥：是玻化微珠保温砂浆强度的来源，其掺量对保温砂浆强度、干密度、导热系数都有很大影响。         3）粉煤灰：能在一定程度上降低保温砂浆干密度，但考虑到因此带来的强度损失，在玻化微珠保温砂浆配制过程中粉煤灰取代水泥用量不宜超过45%。[1]         4）发泡剂：掺入适量的发泡剂能在砂浆内部引入封闭、均匀的气泡，提高砂浆拌合物和易性和保水性，降低保温砂浆导热系数和干密度。         5）增强纤维：能克服干缩裂缝，有效改善砂浆的韧性。文献[2]指出纤维掺量的增加会导致保温砂浆和易性变差，燃烧性能变差，增强纤维掺量不宜超过1%。         6）外加剂：常用的有可再分散乳胶粉和纤维素醚。前者能改善砂浆和易性、保水性，并在提高砂浆固化后力学性能、密实度及耐久性能方面也有很大作用。后者主要作用是增强新拌砂浆的保水性。         1、玻化微珠保温砂浆燃烧性能试验研究         选取同一厂家同一批号玻化微珠保温砂浆为研究对象，其实验用玻化微珠堆积密度为80kg/m3～100kg/m3，骨料掺量取80kg/m3、100kg/m3、120kg/m3三个水平；水泥用量分别取70kg/m3、90kg/m3、110kg/m3三个水平；发泡剂稀释比例为0.797%，取2%、4%、6%三个水平，掺量以水泥质量百分比计；其他原料为40kg/m3粉煤灰、4%可再分散乳胶粉、0.4%聚丙烯纤维、0.7%纤维素醚。在保温砂浆拌制过程中，用水量对保温砂浆热工、力学性能的影响比较大，为消除用水量对实验结果的影响，本试验水料比控制为1.10左右，其他改性组分用量按胶凝材料百分比计量。按各因素组合后得到以下配比，见下表。

          2、玻化微珠保温砂浆燃烧性能分析         1.大量试验研究表明[3-5]，随着玻化微珠掺量的增大，保温砂浆干密度降低，导热系数减小。从阻燃、隔热的角度分析，玻化微珠骨料粒径小，内部空腔结构存在着大量的微气孔，由于气体导热率远低于固体介质的导热率，因此这种微气孔结构能大大增强材料在高温下的隔热效果。所以在所有因素当中，骨料掺量对玻化微珠保温砂浆燃烧性能的影响最为显著。         2.当水泥用量取70kg/m3时，骨胶比很大，水泥不能完全包裹骨料或填充骨料之间的空隙，致使材料内部形成连通孔道，在高温情况下容易形成热对流，导致材料高温隔热性能变差，这种现象在第G组实验配方中最为明显，第G组配方实验中尽管骨料用量较大，但其质量损失率和热值均较大；随着水泥用量增加，这种由于材料内部通道形成的热对流逐渐减弱、消失，保温砂浆质量损失率和热值均有所降低。当水泥用量从90kg/m3增加至水平110kg/m3时，保温砂浆温升降低，质量损失率和热值均有所增加，主要可能由于水泥的导热系数远大于骨料和空气的导热系数，水泥用量增加导致保温砂浆导热系数急剧增大，材料导热系数对其高温隔热性能起着决定性作用。         3.试验结果表明，随着发泡剂用量的增多，保温砂浆在火焰高温下的燃烧性能有所提高，但是随着发泡剂用量的继续增大保温砂浆高温燃烧性能迅速降低。         3、结论         笔者在参考已有实验室配方的基础上，通过正交试验研究了玻化微珠保温砂浆各组分对其燃烧性能的影响，并对实验结果进行了深入分析，得出以下结论：         （1）玻化微珠骨料、水泥用量是影响玻化微珠保温砂浆燃烧性能的最主要因素，在一定骨胶比情况下，骨料掺量增大，干密度减小，导热系数降低，燃烧性能提高；水泥用量增加，干密度增大，导热系数增大，燃烧性能降低。         （2）一定掺量发泡剂能有效降低保温砂浆干密度，但发泡剂掺量过多会严重改变保温砂浆内部孔隙结构，使连通孔隙比例增大，在高温作用下易形成热对流，不利于保温砂浆防火，保温砂浆获得最优的燃烧性能时发泡剂掺量约为4%。         （3）由于玻化微珠保温砂浆内部结构及骨料的特殊性质，因此玻化微珠保温砂浆具有良好的防火性能。通过对9组试件燃烧试验的观察分析，不燃性试验后试件整体性好，外表面出现少数条放射性裂缝，但裂缝长度及宽度都比较小，裂缝深度较浅；试件内部均无裂缝产生。         （4）通过借助正交试验研究可知，在不考虑其他因素对保温砂浆燃烧性能的影响时，骨料掺量、水泥掺量、发泡剂掺量三因素对应的最佳水平分别为120kg/m3、90kg/m3、4%；以最佳掺量配比重新做A1级试验，所得到的燃烧温升为3℃、质量损失率为11.8%、热值为0.3 MJ?kg，结果优于上述9组正交试验掺量配比。 参考文献： [1]曾亮，黄少文，胡欣.玻化微珠保温砂浆的性能优化.南昌大学学报，2008，30（4）：342 344 [2]贺智敏，阎成文，张剑锋.膨胀玻化微珠保温砂浆配制技术试验研究.新型建筑材料，2007，34（08）：73 75 [3] 钱晓倩，方明晖.试验方法对保温砂浆及系统测试结果的影响.新型建筑材料，2009，36（2）：50 53 [4] 岳兴国，王培铭，朱永超.引气剂对不同集灰比玻化微珠保温砂浆性能的影响.新型建筑材料，2009，36（11）：8 11 [5] 王海蓉，刘延冬，谢贤军.影响玻化微珠保温砂浆性能的因素.新型建筑材料，2010，37（6）：58 60