摘要：本文較系統地研究了外墻外保溫用干粉砂漿的各組分與其性能之間的相關性。研究表明：1）灰鈣和水泥用量對砂漿施工性影響較大；2）VAE、MC、水泥用量及它們之間的相互作用對砂漿物理性能影響較大。3）外保溫抹面砂漿中需要一定量的憎水劑。
關鍵詞：干粉砂漿外保溫組分性能研究
1引言
外墻外保溫和干粉砂漿的優越性，諸多文獻都有敘述；對可再分散粉在干粉砂漿中的作用，也有不少文章發表。但對外墻外保溫用干粉砂漿中各組分與其性能之間的關系，國內至今少有文章涉及。
本文參考國內外的先進技術，選用部分量小但對質量起關鍵作用的進口原料，同時利用優質國產材料，研究外墻外保溫用干粉砂漿（同時用作粘結和保護砂漿）的性能與其組分間的相關性。
2原材料及配比范圍
3實驗內容及結果
3.1實驗方法
本實驗參照《外墻外保溫用聚合物砂漿質量檢驗評定標準》（DBJ01-63-2002，北京市建材質檢站主編）、《外墻外保溫復合系統（帶底涂）的歐洲技術驗收準則》（1999年11月版）、《外墻外保溫技術規程》（建設部信息所主編）及專威特有關技術規程。
3.2各組分對砂漿稠度（施工性）的影響
圖1顯示了在用水量相同時，部分組分對砂漿稠度的影響情況，其中S--稠度、C—水泥、CH—灰鈣、MC--保水增稠劑、VAE--VAE膠粉，以下類同。
可見，灰鈣和水泥的用量對砂漿的稠度影響較大，而在實驗范圍內，VAE的用量影響較小，MC的摻量則對稠度基本沒有影響。
灰鈣是經過處理的消化石灰，它在形態上是一種片狀結構，具有一定的潤滑作用，因此，一定的摻量可以增加砂漿的稠度。同時，由于灰鈣溶于水后直接形成Ca(OH)2堿性溶液，而水泥是通過水化反應逐漸生成Ca(OH)2的，所以摻加灰鈣的砂漿的早期堿度較高，高的堿性使MC等迅速溶解在砂漿中，減少了MC等微粉的團聚現象，因而增加灰鈣的砂漿稠度增大、施工性較好。
水泥用量增大，用水量不變時，W/C減小，起潤滑作用的水量相對減少，因此，砂漿稠度減小、施工性變差是不難理解的。所以，隨著水泥用量的變化，為了保證良好的施工性，砂漿的用水量也要隨之變化。
實際上，VAE對砂漿有一定的減水作用，而MC對砂漿的粘度影響非常大（尤其是不摻或摻量偏大時，粘度都偏大），但在一定范圍內，它們的影響就不明顯了。另外，根據《建筑砂漿基本性能試驗方法》測得的稠度，和施工性是不完全一致的，尤其是在MC和VAE共同存在的砂漿中，更是如此。因此，研究砂漿中MC或VAE摻量對需水量的影響時，稠度只能作為參考。
試驗表明，摻加木質纖維和減水劑都能改善砂漿的施工性。
3.3各組分對砂漿物理性能的影響
圖2、圖3列出了部分組分對砂漿物理性能的影響情況。圖中，Pc-砂漿與水泥試塊間的粘結強度，Pp-砂漿與聚苯板間的粘結強度，其它同上。
由圖3、圖4可以看出：（1）水泥用量對所有強度的影響都較顯著。（2）膠粉摻量對粘結強度的影響也較為顯著，尤其對聚苯的粘結強度幾乎是決定作用。（3）灰鈣摻量對粘結強度影響不大。（4）MC的摻量增大，砂漿與水泥塊間的粘結強度逐漸增大，而與聚苯板間的粘結強度則是先增大后減小。
3.3.1水泥用量對砂漿物理性能的影響
水泥是砂漿中的主要膠凝材料。水泥與水進行水化反應生成水化硅酸鈣凝膠，它將砂漿中細集料（砂）等膠結成一個整體，并使其在基層（水泥塊）與聚苯板間其橋梁作用。砂漿與水泥塊之間的拉伸粘結強度(Pc)主要取決于水泥強度的發揮，砂漿的抗壓強度（P3）及抗折強度（P2）也是如此（見圖4）。因此，砂漿中的水泥用量不能太低。但水泥用量也不能太高，由圖5可以看出，隨著水量用量增大，砂漿的壓折比逐漸增大（柔性則逐漸降低）。表2為通過正交試驗得出的各因子不同水平時的抗壓(P3)、抗折強度(P2)及壓/折比的極差（28天）。由表2更能明顯地看出，砂漿的抗壓強度、抗折強度及壓折比的變化幾乎絕對地取決于水泥用量的變化。所以用量應該適度。
水泥品種對砂漿的性能也是有較大影響的。不同品種水泥的需水量、凝結時間和強度等都可能不一樣，它們都有可能影響砂漿的性能。比如，實驗表明，某一知名品牌水泥的凝結時間就偏短，由其配制的砂漿的施工性就較差，在實驗過程中就能感覺到砂漿越來越粘。另外，同樣配比的砂漿，使用不同品種的水泥時，其拉伸強度可能相差較大。
3.3.2VAE用量對砂漿物理性能的影響
水泥砂漿是一種比較剛硬但脆性大、柔性差的材料，所以必須用柔性極好的聚合物（如VAE）對其改性，才能與作為保溫材料的聚苯板的變形性能相匹配。
VAE膠粉是砂漿中的另一種重要的膠凝材料。VAE是由于自身的干燥成膜作用而增強砂漿的各種強度的，VAE聚合物薄膜象架橋一樣將砂漿中的裂縫、水泥水化物與骨料及聚苯板等連接起來。隨VAE含量增加，這種架橋作用更為顯著，導致拉伸強度和抗折強度的增加。但VAE含量增加對砂漿抗壓強度益處不大。一般情況下，VAE含量增大，砂漿壓折比降低，砂漿的柔性隨之提高。（VAE摻量不變，而水泥用量增大時，砂漿的聚/灰比降低，壓/折比增大，柔性降低）
VAE對Pc也起重要作用，但相對而言，VAE對砂漿與聚苯之間的拉伸強度(Pp)作用更大，不摻VAE的砂漿有時對聚苯板的粘結力基本為零。
過量VAE的摻入，一方面，成本會增加，另一方面可能會引起自身網絡結構不連續，同時還可能使得砂漿粘性和保氣性能提高，同樣可使得網絡結構不連續，因而拉伸強度可能降低（見表3）。
不同廠家的膠粉，其差異還是不小的，但還在可控制范圍內。
3.3.3MC用量對砂漿物理性能的影響
MC的一個主要作用是保證水泥進一步水化所需的水分。當MC摻量不過高時，隨MC摻量的增大，砂漿保水性能提高，水泥水化程度提高、風化程度降低，因此，Pc、Pp都隨之提高。當MC摻量達到一定值后，它對水泥的作用可能還在加大，但對VAE膠粉的作用則相反了，因此，砂漿與聚苯板間的粘結強度可能不再增加了。
但MC摻量過高時，MC的增稠作用顯著增大，砂漿微孔增多、容重減小，而水泥石的強度與孔隙率成反比，同時VAE的網絡結構也可能變得不連續、VAE的干燥成膜速度可能減慢，所以，Pc、Pp都隨之減小（見表4）。
在外保溫用抹面干粉砂漿中，MC的另一個重要作用是增稠作用，它能使砂漿的保氣性能大大提高。標準砂漿的容重能達到2300?2500kg/m3，而增加了MC的干粉砂漿，在大量VAE的共同作用下，可以使容重保持在1500?1700kg/m3。微氣孔的引入，可以使砂漿的柔性大幅提高。不過，抹面干粉砂漿的柔性以與聚苯板的伸縮性相匹配為宜，所以MC的摻量也不能過高，否則既降低了強度，又會增加成本。
不同粘度的MC，其摻量的差異較大。如前所述，MC對砂漿性能的作用是巨大的，其摻量較小而變化的影響又很顯著。因此，MC的選擇和使用應特別慎重。
3.3.4其它組分對砂漿物理性能的影響
1）消泡劑的影響
使用有關方面提供的消泡劑和和相應的摻量，我們進行過大量實驗。結果表明，在推薦摻量下，消泡劑是有害無益的，它雖然可以提高砂漿的粘結強度，但它同時會使砂漿孔結構不穩定，用40?40?160mm三聯鋼模成型后可發現明顯的收縮下沉。
2）減水劑的影響
減水劑對砂漿性能的影響是比較明顯的。在用水量一定時，隨高效減水劑摻量的增大，砂漿與水泥的粘結強度(Pc)有顯著提高，但同時與聚苯板的粘結強度(Pp)反而下降了，而且砂漿稠度(S)減小了，砂漿的工作性變得很差。因此，減水劑的摻量須控制。如砂漿強度不夠，也應從其它方面考慮，不能盲目增加減水劑摻量。
3）砂、憎水劑、木質纖維等的影響
砂的粒徑較粗時，砂的壓、折強度較高。當砂的粒徑變細后，粘結強度會提高一些，施工性也會好一些（天然砂更好）。
憎水劑需達到一定摻量（雖然價格較高）才能保證砂漿的吸水量滿足標準要求。憎水劑的用量對砂漿與聚苯板的浸水粘結強度影響尤其明顯，憎水劑不足時，即使VAE含量較高，砂漿與聚苯板間的浸水粘結強度也很低，在測試其拉拔強度時，要使聚苯板破壞是很難的。這對抹面砂漿的意義更大。
木質纖維主要對砂漿的施工性有益。我們的實驗表明，它對砂漿的粘結強度幾乎沒有好處。
某些早強劑能顯著增強砂漿早期的粘結強度。
3.4關于養護問題
實驗表明，適當的養護是非常重要的。如果成型后的試樣放在烈日下，不加任何覆蓋物的會出現裂紋，并且受水后的試樣有反白現象；加覆蓋物的就好得多。標養下的試件則堅硬且美觀。
我們還發現養護齡期對干粉砂漿的性能是有影響的，其中，與水泥砂漿的拉伸粘結強度，常溫常態的對齡期要求不高，7天與14天差別不是很大(配比好的，14天、28天的會提高；配比不好的，后期粘結強度可能會有所降低)；但耐水性能與養護齡期有很大關系，比如，起水后陳放2小時的試塊拉伸強度是很低的，陳放24小時后則大大提高，陳放7天后的試塊拉伸強度有可能超過常溫常態的。
4結論
1）灰鈣和水泥用量對砂漿的施工性影響較大。
2）VAE、MC、水泥用量及它們之間的相互作用對砂漿物理性能影響較大。
3）外保溫抹面砂漿中需要一定量的憎水劑。
4）養護制度對砂漿的粘結強度有較大影響。