聚合物对抹灰砂浆性能的影响

2010-02-23庄梓豪韦江雄余其俊

中国建材科技 2010年4期

庄梓豪王莹韦江雄余其俊

（1深圳市建筑科学研究院有限公司，广东深圳518049；2华南理工大学材料学院，广东广州510641）

0 前言

加气混凝土作为一种新型墙体材料，具有导热系数低、质量轻、施工方便等优点，在工程中得到广泛的应用。然而其作为墙体基材，其吸水性强，易造成表面抹灰砂浆空鼓脱落，影响建筑物的使用功能。传统的水泥抹灰砂浆由于粘结力低、柔性不足等缺点已经难以满足现代建筑的要求，通过在普通水泥砂浆中添加聚合物添加剂改善砂浆的性能，提高与新型墙体材料的适应性，成为抹灰砂浆的一种发展趋势[1-2]。

聚合物的种类和掺量对砂浆的性能起着决定性的作用。本文通过探讨单掺纤维素醚对砂浆的保水性和力学性能的影响，分析纤维素醚对砂浆性能的影响规律；同时探讨复掺纤维素醚、可再分散乳胶粉和改性膨润土对砂浆性能的影响，进一步探讨聚合物对砂浆性能的影响。

1 原材料及实验方法

1.1 原材料

水泥为珠江水泥厂生产的P.II42.5水泥，纤维素醚为上海惠广的羟丙基甲基纤维素醚，乳胶粉为瓦克生产的VINNAPAS 5044可再分散乳胶粉。

1.2 试验方法

保水性试验参照JG/T230-2007《预拌砂浆》进行，实验环境温度为（23±2）℃，相对湿度为45%～70%；抗压和抗折强度参照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》进行，成型好的试样在温度（20±1）℃，相对湿度≥90%的养护箱中先养护24h，之后进行水养至规定龄期；拉伸粘结强度参照《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126-2001进行，试样在温度（23±2）℃，相对湿度50%～60%的环境下养护至规定龄期。

2 试验结果与讨论

2.1 纤维素醚对砂浆拌和物性能的影响

试验灰砂比为1：3，水灰比为0.68，纤维素醚掺量分别为0%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%和0.5%，未掺纤维素醚的基准砂浆流动度为183mm。

2.1.1 纤维素醚对砂浆保水性能的影响

保水性是指新拌砂浆能够保持水分不流失的能力。图1是纤维素醚对砂浆泌水情况的影响，可以发现基准样（未掺纤维素醚）泌水严重，经过振动后粘聚性较差，砂浆有松散坍塌现象；而掺加纤维素醚（0.7%）后砂浆没有泌水的现象，而且粘聚性较好。良好的粘聚性能够提高砂浆的抗下滑性能，提高施工效率。

图1 纤维素醚对抹灰砂浆的影响

图2 纤维素醚的掺量对保水率的影响

图2为砂浆的水灰比分别在0.6和0.7条件下纤维素醚的掺量对砂浆保水性的影响，可以发现随着纤维素醚掺量的增加，砂浆的保水性迅速提高，当纤维素醚的掺量达到0.5%时，其保水率达到99%，而随着纤维素醚掺量的进一步提高，砂浆的保水性趋于稳定。纤维素醚具有很强的保水性是由于其具有很强的包裹水分的能力，并在相当长的一段时间内逐步释放水分，从而能够提高砂浆的保水率[2]。纤维素醚能够保持抹灰砂浆中的水分不被加气混凝土墙体吸走，大部分剩余的水分继续和水泥反应，即使在炎热高温环境下，也有充足的水分和时间发生水化反应，从而保证了砂浆的强度。

2.1.2 纤维素醚对硬化砂浆物理性能的影响

图3为纤维素醚掺量对砂浆体积密度的影响，可以发现随着纤维素醚掺量的增加，其体积密度随之降低，线性拟合方程为：Y=2055.123-426.731（R=83.9）。

图3 纤维素醚对体积密度的影响

由于抹灰砂浆和墙体基材的线性膨胀率不同，当外界温度产生变化时易在砂浆内部产生较大的温度应力而导致砂浆空鼓开裂，因此砂浆必须要有良好的柔韧性以适应不同基材的变化。折压比是指抗折强度和抗压强度的比值，能在一定程度上反应材料的柔韧性，折压比越大，则柔韧性越好。由图4和图5可以发现随着纤维素醚掺量的增加，砂浆的3天和28天抗压强度呈下降趋势；抗折强度也同样随着纤维素醚掺量的增加而降低，但其降低的幅度没有抗压强度显著。图6为纤维素醚掺量对砂浆折压比的影响，可以发现随着纤维素醚掺量的增加，砂浆的折压比也随之增加，表明柔韧性提高，其线性拟和方程为：Y=0.174+0.270X（R=88.1）。

纤维素醚具有一定的引气作用，能够在砂浆中引入少量的空气，降低砂浆的密实程度，多孔的内部结构容易释放应力从而提高柔韧性，减少开裂空鼓等现象[3]。

图4 纤维素醚对抗压强度的影响

2.2 复掺添加剂对砂浆性能的影响

加气混凝土作为新型墙材越来越受到人们的青睐，但目前对加气混凝土与砂浆之间粘结力的研究还比较少，因此本试验采用加气混凝土作为基材，探讨不同添加剂的种类及掺量对粘结强度的影响。砂浆与加气混凝土之间的粘结强度试验结果如图7所示，其中A表示纤维素醚，B表示乳胶粉，百分数表示其占水泥的质量百分比。

图5 纤维素醚对抗折强度的影响

图 6 纤维素醚对折压比的影响

图7 添加剂掺量对拉伸粘结强度的影响

可以发现，随着纤维素醚掺量的增加，砂浆的粘结强度有所增大。基准砂浆的粘结强度为0.21MPa，当纤维素醚掺量为0.2%时，粘结强度提高至0.25MPa，但其增加的幅度不是很明显；随着乳胶粉掺入及掺量的增加，粘结强度增大，维持纤维素醚掺量不变，当乳胶粉掺量为2%时，粘结强度达到0.38MPa，当乳胶粉掺量达到6%时，粘结强度达到0.42MPa。这是由于聚合物干粉加入到水泥中，能在水泥浆内产生化学作用，并改变水泥水化相的形貌、成分和数量，尤其是氢氧化钙相，聚合物颗粒分别填充在水泥颗粒中间，硬化后水化产物聚集在聚合物颗粒周围，在砂浆与加气混凝土之间的界面上形成一层聚合物膜，起到增韧增强的效果，提高砂浆的粘结强度[2]。

纤维素醚和乳胶粉是砂浆的主要添加剂，它们溶解后在水泥水化物间连接形成网状聚合物膜，改善保水性、柔性和粘结强度，提高砂浆与不同基材的适应能力，解决砂浆空鼓脱落等常见问题。