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保温砌筑砂浆配合比试验分析

   编辑:文武  邮箱:info@mortar.cn
2020-06-18 10:44:14 保护色:默认白 牵牛紫 苹果绿 沙漠黄 玫瑰红 字体:小字 中字 大字 点击数:0

摘要:目前,国家正在大力鼓励发展节能、节地、利废的保温隔热新型墙体材料。江苏省建设厅2008 年7 月颁布了“关于加强节能建筑墙体自保温推广应用的通知”(苏建科〔2008〕206号),通知要求加强节能建筑墙体自保温推广应用,引导

目前,国家正在大力鼓励发展节能、节地、利废的保温隔热新型墙体材料。江苏省建设厅2008 年7 月颁布了“关于加强节能建筑墙体自保温推广应用的通知”(苏建科〔2008〕206号),通知要求加强节能建筑墙体自保温推广应用,引导江苏省建筑节能技术健康发展。节能建筑自保温墙体是指不通过内、外保温技术,其自身的热工指标达到现行国家和地方节能建筑标准要求的墙体结构。节能建筑墙体自保温技术与其它墙体保温技术比较,具有与建筑同寿命、降低造价、施工方便、便于维修改造、安全等优点。节能建筑墙体自保温技术是今后节能墙体材料改革发展的重要方向,对于降低能源消耗、减少环境污染、促进节能减排、实现可持续发展都具有重要的意义。
自保温墙体通常采用各种非承重、承重轻质保温砌块或保温砖作为墙体材料,轻质保温砌块或保温砖的表观密度一般为450~950 kg/m3,导热系数为0.15~0.35 W/(m·K)。普通砌筑砂浆的表观密度为1600~1800 kg/m3,导热系数为0.8~1.2W/(m·K)。若用普通砌筑砂浆砌筑轻质保温砌块,会导致整个砌体存在“冷桥”现象,由砌筑灰缝引起的能量损失达到25%左右,在砌筑灰缝、甚至整个墙面出现结露,且两者之间的干缩系数相差也很多,整个砌体在干湿循环过程中,使砌体的强度受到影响。对此,众多学者开展了研究[1-6],本文从保温砌筑砂浆性能出发,通过正交设计的方法来寻求保温砌筑砂浆的较佳配比。
试 验
1.1 原材料
水泥:江苏八菱海螺水泥有限公司生产的32.5 级普通硅酸盐水泥
粉煤灰:取自江苏八菱海螺水泥有限公司,符合GB/ 1956-2005 规定的Ⅱ级灰要求,堆积密度为800 kg/m3。
炉底渣:取自盐城某企业锅炉,粉磨至粒度小于2.5 mm,堆积密度为760 kg/m3。
矿渣:取自江苏省联鑫水泥有限公司,粉磨至粒度小于2.5mm,堆积密度为1200 kg/m3。
复合外加剂:由工业废渣和化工产品等配制而成。
水:自来水,作为拌和用水。
1.2 试验方法
按JGJ 70-90 中规定的方法进行砂浆抗压强度、稠度、收缩率、抗冻性的测试。
按GB/T 17369-1998 中规定的方法进行砂浆抗折强度的测试。
导热系数参照JGJ 51-90《轻集料混凝土技术规程》进行测试。
干密度参照GB 5486.3-85 进行测试。
1.3 确定配合比
为减少工作量,本试验只讨论炉底渣(A)、矿渣(B)、复合外加剂(C)掺量的影响,进行三因素三水平正交试验,见表1。其中炉底渣、矿渣掺量以砂浆细集料体积的百分数计,复合外加剂的掺量以水泥质量的百分数计;掺合料采用粉煤灰,固定为水泥质量的48%。
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2.1 试验数据分析
在制备保温砌筑砂浆过程中控制其稠度在6.0~8.0 cm,保温砌筑砂浆的性能试验结果见表2,正交设计结果分析见表3。
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2.2 配合比对强度影响分析
对砌筑砂浆而言主要考察的是抗压强度。从表3 的极差可知,对于28 d 抗压强度,B 的极差最大,C 次之,A 最小。即表明矿渣为影响保温砌筑砂浆力学性能的主要因素,复合外加剂影响次之,炉底渣影响最小。且矿渣掺入量较多时其砂浆的强度值较大,这是因为矿渣的压碎指标小于炉底渣,其坚固性好;矿渣中的活性SiO2、Al2O3 多于炉底渣,它们消耗了部分水化产物CH,促进了水泥水化反应;另外,矿渣具有增塑减水的作用,能有效改善砂浆的和易性,在同样稠度情况下,掺加矿渣的砂浆用水量较少。
对于复合外加剂而言,由于外加剂中含有CaO 和硫酸根离子,CaO 遇水后生成CH,一是提供有效的氢氧根离子,形成较强的碱性环境,促进矿渣和炉底渣中活性SiO2、Al2O3 溶蚀,从而提高火山灰反应的速度;二是提供Ca2+直接参与反应,加速火山灰胶结产物水化硅酸钙和水化铝酸钙的生成;三是在氢氧化钙存在的条件下,硫酸根离子与活性SiO2、Al2O3生成水化硫铝酸钙,从而有利于提高砂浆的强度。
2.3 配合比对导热系数影响分析
从表3 可知,对于保温砌筑砂浆的导热系数,B 的极差最大,A 次之,C 最小。即矿渣是影响保温砌筑砂浆导热系数的相对主要因素,炉底渣的影响次之,外加剂的影响最小。也就是说对砂浆导热系数的影响主要取决于细集料的热工性能,掺炉底渣多的砂浆其导热系数小。因为炉底渣的密度小于矿渣,其孔隙率较矿渣大,孔隙率越大则其导热系数越低,保温隔热效果就越好,则保温性能优于矿渣。也就是说在配制保温砌筑砂浆时,在保证强度的前提下,要优先选用密度小、保温性能好的材料作为细集料。
2.4 干表观密度和导热系数关系分析
干密度与导热系数有着很大的关系,根据本试验可以得知,干密度越小,导热系数也越小,其热工性能也就越好。保温砌筑砂浆的导热系数与干表观密度的关系见图1。
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从图1 可以看出,保温砌筑砂浆的导热系数随着干密度的增大而增大。从保温砌筑砂浆回归方程来看,相关系数R为0.9623,接近于1,说明导热系数与干密度基本成线性关系(其线性方程见图1)。由导热系数与干表观密度的关系可得出,只要对砌筑保温砂浆的干密度做出相应的调整,就可以保证导热系数在所要求的控制范围之内。
3最佳配比条件下保温砌筑砂浆的性能
根据正交试验的结果,在保证保温砌筑砂浆的强度大于5 MPa 的情况下,提高其热工性能,即降低导热系数,增加密度小的炉底渣掺入量,对配合比进行了调整,在同等条件下进行试验,砂浆各物料的配合比见表4,试验结果见表5。
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从表5 可以看出,根据调整后的配合比配制的砂浆其强度达到要求,且导热系数降低,总体来讲砂浆的性能有所提高。
结 语
细集料的密度是影响保温砌筑砂浆的主要因素,在保证砂浆强度的前提下,要获得较好的热工性能,应选取较低密度的材料作为细集料。砂浆的干表观密度与其强度和导热系数存在一定的关系,干密度大的相应强度和导热系数也大,因此,应该注意控制它们之间的关系。我国南北温差大,不同地区对墙体保温的要求也不一样,即对保温砌筑砂浆的要求也不一样。因此,不同地区应根据需要开发适合于本地墙体材料的保温砌筑砂浆,以达到保温节能的目的。

保温砌筑砂浆目前尚无统一的国家标准和行业标准,要确保其产品质量有必要制定相关产品的标准和应用技术规程,这将更有利于保温砌筑砂浆的商业推广。国家有关部门应尽快制定出保温砂浆的标准、工程施工及验收规范,确定有关技术性能的指标及其性能检验、工程验收方法等。 

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来源:中国保温网
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