，

(1.許昌學(xué)院 土木工程學(xué)院， 河南 許昌 461000;2.華北水利水電大學(xué) 土木與交通學(xué)院，河南 鄭州 450045)

隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，建筑能耗量已占全國能耗量的四分之一左右[1]，建造綠色建筑，降低建筑能耗對實現(xiàn)我國可持續(xù)發(fā)展道路具有重要的現(xiàn)實意義.建筑外墻是建筑圍護結(jié)構(gòu)中傳熱耗熱量最大的部位，提高外墻的保溫與隔熱性能是目前建筑節(jié)能的有效措施之一.我國最常用的建筑外墻外保溫體系包括有機保溫體系和無機保溫體系.前者主要是以聚苯等有機材料組成，成本低廉，保溫效果較好，但耐火性較差，21世紀初期及以前是我國北方寒冷地區(qū)最常用的外墻保溫材料.但自2009年央視大樓和2010年上海浦東路教師公寓因外墻有機保溫系統(tǒng)燃燒產(chǎn)生重大火災(zāi)事故后，公安部出臺相關(guān)文件規(guī)定：“民用建筑外保溫材料采用燃燒性能為A級的材料”，隨后，以?；⒅榈葻o機材料為主的無機保溫體系脫穎而出，并占據(jù)主要市場[1,2].然而，2018年，鄭州某辦公樓再一次發(fā)生因外墻有機保溫材料燃燒引起重大火災(zāi).經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計，以河南省為主，處于我國夏熱冬冷地區(qū)的建筑外墻外保溫體系仍采用耐火性較差的有機保溫體系，不利于我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展.

關(guān)于?；⒅橥鈮ν獗厣皾{，國內(nèi)學(xué)者已經(jīng)進行了一系列研究.毛小紅研究了以玻化微珠保溫砂漿作為外墻外保溫材料時影響其性能的主要因素[3].李珠等通過正交試驗開展了?；⒅楸厣皾{的配合比研究[4].本研究通過比較不同水灰比條件下?；⒅橥鈮ν獗厣皾{干密度、抗壓強度、抗折強度以及導(dǎo)熱性能方面的變化，為夏熱冬冷地區(qū)建筑外墻使用無機保溫體系提供借鑒.

1 試驗方案

1.1 材料屬性

試驗中?；⒅楸厣皾{是以硅酸鹽水泥為膠凝材料，玻化微珠顆粒為輕骨料，可分散乳膠粉、聚丙烯纖維、羥丙基甲基纖維素醚、發(fā)泡劑為外加劑，按照一定比例配制而成.試驗中原材料都產(chǎn)自于河南地區(qū)，其中硅酸鹽水泥為P·O 42.5水泥，其主要物理性能見表1；?；⒅轭w粒的主要物理性能見表2；可分散性乳膠粉為白色粉末，其主要物理性能見表3；聚丙烯纖維作為有機纖維其抗拉強度500 MPa，斷裂伸長率10%～28%；羥丙基甲基纖維素醚為白色粉末，可保證砂漿的保水性和稠度；發(fā)泡劑發(fā)泡倍數(shù)為20.

表1 水泥的主要物理性能

表2 ?；⒅轭w粒的物理性能

表3 可分散性乳膠粉物理性能

1.2 試驗方法

1.2.1 干密度

干密度的測定方法參照《膨化?；⒅楸馗魺嵘皾{》(GB/T26000-2010).將在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28 d的70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的立方體試塊放在干燥箱里烘干至恒重，并按公式(1)計算，取 6 個試塊測試結(jié)果的算術(shù)平均值為最終干密度值[5].

(1)

式中：ρ0—干密度(kg/m3)；m0—試塊烘干質(zhì)量(g)；V—試塊體積(mm3).

1.2.2 抗壓強度

取干密度測定后的4個試塊，參照《無機硬質(zhì)絕熱制品試驗方法》(GB/T5486-2008)中抗壓強度測定方法進行試驗，并按公式(2)計算，測試結(jié)果取4個試塊抗壓強度的算術(shù)平均值[6].

(2)

式中：σ—抗壓強度(MPa)；P1—試塊破壞荷載(N)；S—試塊受荷面積(mm2).

1.2.3 抗折強度

抗折強度的測定方法依照GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》進行，試塊抗折強度按公式(3)計算，試驗結(jié)果為三個試塊抗折強度的算術(shù)平均值[7,8].

(3)

式中：Rf—抗折強度(MPa)；Ff—試塊折斷時施加于棱柱體中部的荷載(N)；L—抗折試驗機支撐圓柱之間的距離(mm)；b—棱柱體正方形截面的邊長(mm).

1.2.4 導(dǎo)熱系數(shù)

將300 mm×300 mm×40 mm試塊按照干密度測定方法中養(yǎng)護條件和烘干方法進行養(yǎng)護與烘干，采用JTRG-Ⅲ型建筑熱流計式導(dǎo)熱儀直接對試件進行導(dǎo)熱系數(shù)測量，其單位為W/(m·K).

1.3 配合比確定

根據(jù)已有研究以及保溫砂漿拌制時的工作性能,確定玻化微珠外墻外保溫砂漿中各原材料的基本配合比，確保保溫砂漿具有良好的流動性和保水性.通過改變水灰比來研究?；⒅橥鈮ν獗厣皾{的力學(xué)性能變化.不同水灰比的?；⒅橥鈮ν獗厣皾{各材料的質(zhì)量分布見表4.

表4 不同水灰比玻化微珠外墻外保溫砂漿中各原材料的質(zhì)量/g

2 結(jié)果與分析

2.1 水灰比對?；⒅橥鈮ν獗厣皾{干密度的影響

圖1顯示不同水灰比條件下玻化微珠外墻外保溫砂漿干密度的試驗值及分布情況.從試驗數(shù)值來看，4種水灰比條件下，?；⒅楸厣皾{干密度數(shù)值基本符合Ⅱ型無機輕集料保溫砂漿干密度性能指標，適用于外墻外保溫體系[9].另外，從試驗數(shù)值分布來看，隨著水灰比的增大，?；⒅橥鈮ν獗厣皾{干密度隨之下降.這主要是由于水泥含量一定，其凝結(jié)硬化時消耗的水分基本不變，水灰比越大，玻化微珠外墻外保溫砂漿中水分蒸發(fā)的越多，其干密度越小.

2.2 水灰比對?；⒅橥鈮ν獗厣皾{抗壓強度的影響

圖2顯示，隨著水灰比的依次增大，玻化微珠外墻外保溫砂漿抗壓強度分別為2.12、1.89、1.61和0.82 MPa.與編號1試驗組相比，其它編號試驗組抗壓強度分別降低了10.8%、24.1%和61.3%，抗壓強度呈現(xiàn)明顯的下降趨勢.試驗結(jié)果表明，水灰比的改變對?；⒅橥鈮ν獗厣皾{抗壓強度影響較大，主要由于隨著水灰比的增大，?；⒅橥鈮ν獗厣皾{凝結(jié)硬化過程中散失水分越多，孔隙率不斷增大，導(dǎo)致抗壓強度降低[10].根據(jù)JGJT253-2011技術(shù)規(guī)程規(guī)定，本試驗中水灰比為1.4時，?；⒅楸厣皾{抗壓強度小于1.0 MPa，不宜用于外墻外保溫.

圖1 水灰比對干密度的影響

圖2 水灰比對抗壓強度的影響

2.3 水灰比對?；⒅橥鈮ν獗厣皾{抗折強度的影響

圖3為水灰比與?；⒅橥鈮ν獗厣皾{抗折強度試驗值的變化關(guān)系圖.不同水灰比條件下，抗折強度試驗值依次為1.21、0.95、0.7和0.28 MPa，與水灰比為1.1試驗組相比，其它水灰比條件下試驗組抗折強度分別下降了21.5%、42.1%和76.9%.結(jié)合圖2和圖3，水灰比的變化對?；⒅橥鈮ν獗厣皾{抗折強度的影響趨勢與抗壓強度基本一致，但對抗折強度的影響更為明顯.兩圖顯示，水灰比的增大會明顯降低保溫砂漿強度，特別是水灰比為1.4時，試塊強度下降超過50%，因此，在實際工程應(yīng)用中應(yīng)嚴格控制?；⒅橥鈮ν獗厣皾{的水灰比.

2.4 水灰比對?；⒅橥鈮ν獗厣皾{導(dǎo)熱系數(shù)的影響

圖4中當水灰比分別為1.1、1.2、1.3、1.4時，玻化微珠外墻外保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.085 7、0.079 4、0.071 2、0.069 3 W/(m·K).根據(jù)文獻[9]中無機輕集料砂漿導(dǎo)熱系數(shù)性能指標規(guī)定，編號1～4試驗組?；⒅楸厣皾{都適用于外墻外保溫體系.圖中顯示，導(dǎo)熱系數(shù)隨水灰比的增大而減小，主要是由于水灰比越大的?；⒅橥鈮ν獗厣皾{在凝結(jié)硬化后的孔隙率越大，而氣體的導(dǎo)熱系數(shù)低于固體的導(dǎo)熱系數(shù)[2].另外，水灰比1.2試驗組與1.1試驗組相比，導(dǎo)熱系數(shù)下降了7.3%，水灰比1.3試驗組與1.2試驗組相比，導(dǎo)熱系數(shù)下降了10.3%，而水灰比1.4試驗組與1.3試驗組相比，導(dǎo)熱系數(shù)下降了2.6%，導(dǎo)熱系數(shù)下降趨勢明顯減小.表明水灰比一定程度的增大可有效降低?；⒅橥鈮ν獗厣皾{導(dǎo)熱系數(shù)，超出一定范圍，水灰比的改變對?；⒅橥鈮ν獗厣皾{導(dǎo)熱系數(shù)的影響降低.

圖3 水灰比對抗折強度的影響

圖4 水灰比對導(dǎo)熱系數(shù)的影響

3 結(jié)論

(1)隨著水灰比的增大，?；⒅橥鈮ν獗厣皾{的干密度、抗壓強度、抗折強度以及導(dǎo)熱系數(shù)都隨之下降，受其影響較大.

(2)水灰比的增大，對?；⒅橥鈮ν獗厣皾{抗壓強度與抗折強度的折減尤其明顯，水灰比1.4試驗組與1.1試驗組相比，兩個強度值分別下降61.3%與76.9%.而對于導(dǎo)熱系數(shù)，水灰比一定程度的增大可有效降低其值，超出一定范圍，水灰比的增大對?；⒅橥鈮ν獗厣皾{導(dǎo)熱系數(shù)的影響降低.

(3)水灰比為1.4試驗組由于強度降低較多，強度不夠，建議不要用于?；⒅橥鈮ν獗厣皾{或通過改變原材料配合比來提高其強度.