玻化中空微珠防火保温砂浆性能和应用研究

玻化中空微珠防火保温砂浆是以玻化中空微珠为轻骨料，预拌在无机胶凝材料和有机添加剂中，形成单组份保温砂浆。与面层抗裂砂浆、界面处理砂浆及辅助材料一起形成集保温隔热、防火抗裂、防水防渗于一体的完整保温体系。玻化中空微珠防火保温砂浆，与传统的聚苯颗粒保温砂浆及膨胀珍珠岩保温砂浆相比，具有强度高、轻质、保温、隔热、吸水率低、粘结强度高、防火、耐候等诸多优点，可直接作为轻质抹灰砂浆施工于各种基面的墙体材料之上，不空鼓、不开裂、节能、环保弥补了用聚苯颗粒和普通膨胀珍珠岩配制保温砂浆的诸多缺陷和不足，克服了膨胀珍珠岩吸水率大、易粉化、浆料收缩率大、后期强度低和开裂，保温性能降低等现象，同时也弥补了聚苯颗粒易燃、防火性能差、高温产生有害气体及和易性差，施工中反弹性大及收缩开裂等缺点。由于以上优点，玻化中空微珠保温砂浆已被广泛应用于，多层及高层建筑的钢混结构，混凝土加气块墙体及各种砖墙结构围护体的内、外墙抹灰防火保温工程。
玻化中空微珠防火保温砂浆简介
莱克利安玻化中空微珠防火保温砂浆是集自身原材料的资源优势和自主研发优势为一体，具有自主知识产权，经先进的控制技术生产出来的高新技术产品，本产品中保温核心轻骨料——玻化中空微珠，是优选质地优异且含硅量高、杂质较少、易于玻璃化，成型强度高的鄂矿松脂岩为原材料，是生产玻化中空微珠的优质材料。
玻化中空微珠
由玻璃质火山熔岩矿物材料经过高温膨胀，形成玻璃相，然后冷却制成表面玻化封闭，内部多孔空腔结构，呈不规则球状体的颗粒。其技术性能指标如表1所示
表1：
名称 指标
粒度/mm 0.5—1.5
容重/（kg/m3） 80—120
成球率/% 80—95
表面玻化率/% ≥95%
吸水率/%（真空抽滤法） 35—50
1MP压力体积损失率/% 29—40
导热系数 0.035—0.047
耐火度/℃ 1280—1360
使用温度/℃ ＜1000
玻化中空微珠防火保温砂浆
以玻化中空微珠为轻质骨料，预拌在聚合物改性的无机胶凝材料及级配填料中，通过一些功能性添加剂辅助改性精制而成，其性能符合如下表2的性能要求：
表2：
性能名称 单位 标准要求 实测结果
干密度 Kg/m3 ≤300 270.3
浆体密度 Kg/m3 ≤680 528.3
抗压强度 Kpa ≥300 460
抗拉强度 Kpa ≥150 197.9
粘结强度 Kpa ≥100 161.4
导热系数 w/m•k ≤0.07 0.069
线性收缩率 ％ ≤3 0.22
软化系数 —— ≥0.6 0.66
吸水率 g/m2 1000 657
燃烧性能 —— A级 A级
凝结时间 初凝时间h ≥1 1.5
终凝时间h ≤2 2
影响玻化中空微珠保温防火砂浆的主要因素
玻化中空微珠保温防火砂浆的性能与各项原材料的物化性能有着密切的关系，聚合物及无机胶凝材料的选材、玻化微珠自身的物化性能及掺量、功能性添加剂的用量等等，都影响着玻化中空保温砂浆的保温隔热性能和使用性能。
玻化中空微珠自身容重对防火保温砂浆导热系数的影响
玻化中空微珠由于杂质较高或者玻化不充分的情况下，未能被充分膨胀玻化成不规则的球状颗粒，在温度和压力的影响下，自身强度不足以抵挡因温度变化产生的压力增长，致使内部空腔塌陷体积损失过大，从而导致玻化中空微珠致密度增加，自身容重偏高。
玻化微珠的容重是通过影响保温砂浆的干密度的大小来影响保温砂浆导热系数。单因素分析法研究表明，在玻化中空微珠重量比和其他组分配比不变的情况下，玻化微珠的容重与保温砂浆存在正相关。玻化中空微珠容重大将会导致保温砂浆的导热系数高，反之亦然。
玻化中空微珠掺量对保温砂浆的干密度、导热系数的影响
在其他同样的配合比情况下，由同一规格级配的玻化中空微珠制成保温砂浆，考察不同微珠掺量对保温砂浆干密度及导热系数的影响。下图2是玻化中空微珠掺量对保温砂浆的干密度的影响。
随着保温砂浆中玻化中空微珠掺量的增加，保温砂浆的几项主要性能指标随之发生改变。随着掺量增加，保温砂浆的干密度、导热系数、抗拉强度均呈下降趋势，其中保温砂浆的干密度、导热系数下降呈先快后慢趋势，而抗拉强度下降呈先慢后快趋势，掺量在37％～42％范围内时，保温砂浆综合性能在最佳状态，在此范围之下增加时，强度损失不大的情况下，导热系数却居高不下，在此范围之上增加时，保温砂浆将以损失应有强度为代价而降低导热系数，安全性能不能得到保障。因此，选择一个适合的玻化中空微珠参量范围是一个保证保温砂浆上述重要指标平衡的关键所在。
功能性添加剂对玻化中空微珠防火保温砂浆的性能影响
对特种干混砂浆物化性能和施工性能而言，功能性添加剂有着非常重要的影响，现以引起剂及淀粉醚为例加以说明。
引气剂的适量加入，由于可以降低表面张力，定向排列在引入砂浆体系中的微小气泡，并使之定向稳定存在不致破裂形成大气泡，从而增加了砂浆的工作性、塑性和内聚性，实验表明，在相同水量的情况下，参加适量引气剂的保温砂浆流动性得到明显的改善，保水性能明显变好，另外，由于引气剂的加入，导致保温砂浆的适当密度降低，改善了砂浆的保温性能。实验表明，引起剂掺量在0.3％～0.5％时，在不影响强度的情况下，砂浆的稠度、分层度等性能达到最佳，图5为引起剂掺量与砂浆稠度的关系；淀粉醚也是干混砂浆一种重要的添加剂，主要是通过对淀粉的多糖链中引入非离子键，使之能够在强碱体系中保持稳定状态和快速溶解，与甲基纤维素醚的配合使用可起到明显的协同作用，因具有较高的屈服值，而明显提高砂浆的抗垂性和抗滑移性。
无机胶凝材料及纤维的复合作用
无机胶凝材料是提供强度的根本所在，采用纤维配合无机胶凝材料，虽然从长远来看，并不能显著提高保温砂浆的抗压强度，但对于提高保温砂浆的抗折及抗冲击强度却有很大作用，纤维的加入使得在保温砂浆单位体积内大量分布纵横交织纤维，能够吸收或者延缓裂缝的出现，有效的阻止微细裂纹的发展，使得保温砂浆的抗冻性、抗渗性、抗冲击性得到显著提高，然而，纤维的选材极其分散工艺及其重要，武汉莱克利安科技有限公司经过反复实践，通过对市场上不同材质、不同规格的纤维进行横向对比，以经过碱液处理的高弹高模纤维为原材料，针对干混砂浆生产中，纤维易结团成球、分散不均的难题，武汉莱克利安科技有限公司采取针对性措施，对纤维进行预分散处理，并从工艺上很好地解决其分散问题，为成功推广与使用玻化中空微珠保温砂浆铺平了道路。