严兴李   章银祥

随着我国建筑行业的发展以及政府相关部门对建筑节能政策的不断贯彻和实施，在科研院所、保温材料生产施工单位的共同努力下，建筑保温逐渐被人们所认识、熟知。尤其是外墙外保温的诸多优点，已使其成为建筑节能重要发展方向之一。目前在很多方面不再是建筑工程要不要做外保温的问题，而是要做哪种体系的外保温更加合理的问题。
外保温体系的种类较多，但每种体系中都需要保护层。外保温厚抹灰砂浆就是用于外墙外保温系统中主体保温材料外面且厚度大于7~8mm的保护层，结构示意图见图1。外保温厚抹灰砂浆是由无机和有机胶凝材料、砂以及其它外加剂等配制而成，其性能对外保温体系的安全性、稳定性及耐久性影响都很大。

    影响砂浆性能的因素较多，通过各因素对砂浆性能影响的正交试验L9（34）得到主要影响因素，分别为无机类胶结料、聚合物胶粉、砂的细度模数、纤维等，再对各因素进行单独的材料选择和配比实验。
1、原材料选择
     水泥：采用符合GB175－99要求的普硅42.5型水泥。
     粉煤灰：选用电厂干排灰，符合GB1596－91的Ⅱ级要求。
     砂：采用复配砂和天然砂，满足BG/T14684-2001的中砂技术要求。
     其它外加剂：包括增塑剂、保水剂、增稠剂、纤维、聚合物胶粉等均为市售产品。
     实验方法参考DBJ 01-63-2002《外墙外保温技术规程用聚合物砂浆质量检验标准》。
2、原材料配比及其对砂浆性能的影响
2.1 胶结料配比
     胶结料主要为水泥、粉煤灰、石灰等，配合比的原则是：机械强度适中、施工性能好、价格低。利用正交试验方法得到较好的实验配比（见表1）。


2.2 砂的细度模数
     实验中砂选用了天然砂和复制砂，胶结料见表1，其他外加剂为某一固定掺量。考虑到砂浆在保温材料表面涂抹厚度，我们对砂子的最大粒径进行限制。选择了不同细度模数的中砂进行实验。实验结果见表2。

    从实验结果可以看出：随着砂子细度模数的增大，砂浆的抗压强度增大，抗折强度变化较小，而压折比明显增大，砂浆硬化体变得更脆。而B组实验结果比A组实验结果更加明显。这主要是因为随着砂子细度模数的增加，砂浆中相对较粗砂子增多，涂抹一定厚度砂浆时砂浆的操作性能相对变好，易于施工。粗颗粒增多也可以增加砂浆的抗压强度，同时由于其它外加剂的存在使得砂浆的抗折强度变化较小，从而压折比明显增大。另外，复配砂存在形态效果，颗粒之间接触点更多、更密实，表现出来的砂浆抗压强度更高。
     而砂浆与水泥试块的粘结强度（常温、耐水）却在A2、B3处出现最大值。这是因为砂浆随着砂子细度模数的变化，存在一个最佳级配。这种级配下砂子的空隙率最小，胶粉料可以充分地包裹砂子，增加砂浆硬化体的密实度，从而使砂浆与水泥试块间的粘结性良好。
     在外保温中，保温材料表面保护砂浆主要受干湿交替和温度应变作用，因此砂浆的耐水和耐温粘结强度指标非常重要。考虑到砂浆的施工性、柔性、粘结性能，因此砂子的细度模数和种类选择表2中的B2。
2.3 聚合物胶粉料对砂浆性能的影响
     砂浆中添加聚合物胶粉料对水泥基材料进行改性，降低砂浆硬化体的刚性，增加砂浆的柔性以及与基层的粘结性，提高系统的稳定性。
实验中我们选择了国内性能较好的一种胶粉料，其他原材料如上所述为一定量。试验结果如图2、图3。

       图2中砂浆随着聚合物胶粉掺量的增加，砂浆与水泥试块粘结强度变化趋势产生明显差异：原强度和耐温粘结强度都呈明显上升。这主要是因为砂浆硬化后，胶粉颗粒在砂浆中形成连续的孔状聚合物膜，同时聚合物膜也跟基层相连，使得砂浆粘结强度明显提高。而胶粉本身对耐温性能进行改性后，聚合物膜的耐温性能也得到改善，因此基本不受温度的影响。但是，胶粉耐水性能没有较好的改性，聚合物膜和砂浆的吸水性能都相对较差（从图3可以看出），从而砂浆的耐水和耐冻融粘结强度几乎不随胶粉掺量的增加而提高，甚至还略有降低。
       图3中A为只掺胶粉，B、D为掺胶粉和两种进口有机硅粉末，C为掺胶粉和国产有机硅粉末。从图中可以看出：只掺胶粉的砂浆4h吸水量即使是胶粉掺量在很大的情况下（3％）也达不到要求（不大于500g/m2）。当砂浆中掺入分散性好的改性有机硅后，有机硅在砂浆的孔隙中形成一层薄膜，增大砂浆的接触角θ。根据Laplace方程：

    当 >90o时， >0，附加压力大于 时水才能进入砂浆硬化体中，砂浆的毛细孔越细，砂浆的表面张力就越大，水泥进入砂浆内的附加压力也就越大。分散性好的有机硅的加入，改变砂浆的表面性能，使其由亲水性转变成憎水性，从而提高砂浆硬化体的耐水性能。
2.4其它外加剂对砂浆性能的影响
2.4.1 增塑剂的作用
    增塑剂的主要作用是增加砂浆的和易性，改善砂浆的施工性能，加速活性粉煤灰的水化速度，明显改善固体颗粒在水中的分散性和润湿性，从而使砂浆的内部结构更加致密、强度明显提高。
2.4.2 保水剂的作用
     由于施工时，基底的吸水以及环境水分的挥发，容易造成料浆中水分的损失，致使料浆不能正常水化，出现质量问题。
2.4.3 纤维的作用
     纤维在砂浆内部形成一种乱向分布、立体结构的网状体系，有效增加砂浆硬化过程中微裂缝的产生和加剧，明显改善砂浆的抗裂性能。
3 砂浆的性能
     通过各种原材料的选择、掺量实验，得到较好的实验配比，对砂浆的综合性能测试结果见下表3。

从试验结果可以看出，砂浆各项性能指标良好，施工性能也较好。
4 结论
1、外墙外保温砂浆刚性适中即可，应有一定柔韧性。胶结料的掺量不宜过大。
2、为保证砂浆抹灰层厚度和质量，使用的级配砂最大粒径应满足一定要求，砂子的细度模数存在一最佳值。
3、应通过添加有机聚合物对水泥基材料进行改性，以改善砂浆的性能。

参考文献
1、DBJ 01-63-2002《外墙外保温技术规程用聚合物砂浆质量检验标准》［S］。
2、王新民等，新型建筑干拌砂浆指南.中国建筑工业出版社，2004年12月。