摘要：本文较系统地研究了外墙外保温用干粉砂浆的各组分与其性能之间的相关性。研究表明：1）灰钙和水泥用量对砂浆施工性影响较大；2）VAE、MC、水泥用量及它们之间的相互作用对砂浆物理性能影响较大。3）外保温抹面砂浆中需要一定量的憎水剂。
关键词：干粉砂浆外保温组分性能研究
1引言
外墙外保温和干粉砂浆的优越性，诸多文献都有叙述；对可再分散粉在干粉砂浆中的作用，也有不少文章发表。但对外墙外保温用干粉砂浆中各组分与其性能之间的关系，国内至今少有文章涉及。
本文参考国内外的先进技术，选用部分量小但对质量起关键作用的进口原料，同时利用优质国产材料，研究外墙外保温用干粉砂浆（同时用作粘结和保护砂浆）的性能与其组分间的相关性。
2原材料及配比范围
3实验内容及结果
3.1实验方法
本实验参照《外墙外保温用聚合物砂浆质量检验评定标准》（DBJ01-63-2002，北京市建材质检站主编）、《外墙外保温复合系统（带底涂）的欧洲技术验收准则》（1999年11月版）、《外墙外保温技术规程》（建设部信息所主编）及专威特有关技术规程。
3.2各组分对砂浆稠度（施工性）的影响
图1显示了在用水量相同时，部分组分对砂浆稠度的影响情况，其中S--稠度、C—水泥、CH—灰钙、MC--保水增稠剂、VAE--VAE胶粉，以下类同。
可见，灰钙和水泥的用量对砂浆的稠度影响较大，而在实验范围内，VAE的用量影响较小，MC的掺量则对稠度基本没有影响。
灰钙是经过处理的消化石灰，它在形态上是一种片状结构，具有一定的润滑作用，因此，一定的掺量可以增加砂浆的稠度。同时，由于灰钙溶于水后直接形成Ca(OH)2碱性溶液，而水泥是通过水化反应逐渐生成Ca(OH)2的，所以掺加灰钙的砂浆的早期碱度较高，高的碱性使MC等迅速溶解在砂浆中，减少了MC等微粉的团聚现象，因而增加灰钙的砂浆稠度增大、施工性较好。
水泥用量增大，用水量不变时，W/C减小，起润滑作用的水量相对减少，因此，砂浆稠度减小、施工性变差是不难理解的。所以，随着水泥用量的变化，为了保证良好的施工性，砂浆的用水量也要随之变化。
实际上，VAE对砂浆有一定的减水作用，而MC对砂浆的粘度影响非常大（尤其是不掺或掺量偏大时，粘度都偏大），但在一定范围内，它们的影响就不明显了。另外，根据《建筑砂浆基本性能试验方法》测得的稠度，和施工性是不完全一致的，尤其是在MC和VAE共同存在的砂浆中，更是如此。因此，研究砂浆中MC或VAE掺量对需水量的影响时，稠度只能作为参考。
试验表明，掺加木质纤维和减水剂都能改善砂浆的施工性。
3.3各组分对砂浆物理性能的影响
图2、图3列出了部分组分对砂浆物理性能的影响情况。图中，Pc-砂浆与水泥试块间的粘结强度，Pp-砂浆与聚苯板间的粘结强度，其它同上。
由图3、图4可以看出：（1）水泥用量对所有强度的影响都较显著。（2）胶粉掺量对粘结强度的影响也较为显著，尤其对聚苯的粘结强度几乎是决定作用。（3）灰钙掺量对粘结强度影响不大。（4）MC的掺量增大，砂浆与水泥块间的粘结强度逐渐增大，而与聚苯板间的粘结强度则是先增大后减小。
3.3.1水泥用量对砂浆物理性能的影响
水泥是砂浆中的主要胶凝材料。水泥与水进行水化反应生成水化硅酸钙凝胶，它将砂浆中细集料（砂）等胶结成一个整体，并使其在基层（水泥块）与聚苯板间其桥梁作用。砂浆与水泥块之间的拉伸粘结强度(Pc)主要取决于水泥强度的发挥，砂浆的抗压强度（P3）及抗折强度（P2）也是如此（见图4）。因此，砂浆中的水泥用量不能太低。但水泥用量也不能太高，由图5可以看出，随着水量用量增大，砂浆的压折比逐渐增大（柔性则逐渐降低）。表2为通过正交试验得出的各因子不同水平时的抗压(P3)、抗折强度(P2)及压/折比的极差（28天）。由表2更能明显地看出，砂浆的抗压强度、抗折强度及压折比的变化几乎绝对地取决于水泥用量的变化。所以用量应该适度。
水泥品种对砂浆的性能也是有较大影响的。不同品种水泥的需水量、凝结时间和强度等都可能不一样，它们都有可能影响砂浆的性能。比如，实验表明，某一知名品牌水泥的凝结时间就偏短，由其配制的砂浆的施工性就较差，在实验过程中就能感觉到砂浆越来越粘。另外，同样配比的砂浆，使用不同品种的水泥时，其拉伸强度可能相差较大。
3.3.2VAE用量对砂浆物理性能的影响
水泥砂浆是一种比较刚硬但脆性大、柔性差的材料，所以必须用柔性极好的聚合物（如VAE）对其改性，才能与作为保温材料的聚苯板的变形性能相匹配。
VAE胶粉是砂浆中的另一种重要的胶凝材料。VAE是由于自身的干燥成膜作用而增强砂浆的各种强度的，VAE聚合物薄膜象架桥一样将砂浆中的裂缝、水泥水化物与骨料及聚苯板等连接起来。随VAE含量增加，这种架桥作用更为显著，导致拉伸强度和抗折强度的增加。但VAE含量增加对砂浆抗压强度益处不大。一般情况下，VAE含量增大，砂浆压折比降低，砂浆的柔性随之提高。（VAE掺量不变，而水泥用量增大时，砂浆的聚/灰比降低，压/折比增大，柔性降低）
VAE对Pc也起重要作用，但相对而言，VAE对砂浆与聚苯之间的拉伸强度(Pp)作用更大，不掺VAE的砂浆有时对聚苯板的粘结力基本为零。
过量VAE的掺入，一方面，成本会增加，另一方面可能会引起自身网络结构不连续，同时还可能使得砂浆粘性和保气性能提高，同样可使得网络结构不连续，因而拉伸强度可能降低（见表3）。
不同厂家的胶粉，其差异还是不小的，但还在可控制范围内。
3.3.3MC用量对砂浆物理性能的影响
MC的一个主要作用是保证水泥进一步水化所需的水分。当MC掺量不过高时，随MC掺量的增大，砂浆保水性能提高，水泥水化程度提高、风化程度降低，因此，Pc、Pp都随之提高。当MC掺量达到一定值后，它对水泥的作用可能还在加大，但对VAE胶粉的作用则相反了，因此，砂浆与聚苯板间的粘结强度可能不再增加了。
但MC掺量过高时，MC的增稠作用显著增大，砂浆微孔增多、容重减小，而水泥石的强度与孔隙率成反比，同时VAE的网络结构也可能变得不连续、VAE的干燥成膜速度可能减慢，所以，Pc、Pp都随之减小（见表4）。
在外保温用抹面干粉砂浆中，MC的另一个重要作用是增稠作用，它能使砂浆的保气性能大大提高。标准砂浆的容重能达到2300?2500kg/m3，而增加了MC的干粉砂浆，在大量VAE的共同作用下，可以使容重保持在1500?1700kg/m3。微气孔的引入，可以使砂浆的柔性大幅提高。不过，抹面干粉砂浆的柔性以与聚苯板的伸缩性相匹配为宜，所以MC的掺量也不能过高，否则既降低了强度，又会增加成本。
不同粘度的MC，其掺量的差异较大。如前所述，MC对砂浆性能的作用是巨大的，其掺量较小而变化的影响又很显著。因此，MC的选择和使用应特别慎重。
3.3.4其它组分对砂浆物理性能的影响
1）消泡剂的影响
使用有关方面提供的消泡剂和和相应的掺量，我们进行过大量实验。结果表明，在推荐掺量下，消泡剂是有害无益的，它虽然可以提高砂浆的粘结强度，但它同时会使砂浆孔结构不稳定，用40?40?160mm三联钢模成型后可发现明显的收缩下沉。
2）减水剂的影响
减水剂对砂浆性能的影响是比较明显的。在用水量一定时，随高效减水剂掺量的增大，砂浆与水泥的粘结强度(Pc)有显著提高，但同时与聚苯板的粘结强度(Pp)反而下降了，而且砂浆稠度(S)减小了，砂浆的工作性变得很差。因此，减水剂的掺量须控制。如砂浆强度不够，也应从其它方面考虑，不能盲目增加减水剂掺量。
3）砂、憎水剂、木质纤维等的影响
砂的粒径较粗时，砂的压、折强度较高。当砂的粒径变细后，粘结强度会提高一些，施工性也会好一些（天然砂更好）。
憎水剂需达到一定掺量（虽然价格较高）才能保证砂浆的吸水量满足标准要求。憎水剂的用量对砂浆与聚苯板的浸水粘结强度影响尤其明显，憎水剂不足时，即使VAE含量较高，砂浆与聚苯板间的浸水粘结强度也很低，在测试其拉拔强度时，要使聚苯板破坏是很难的。这对抹面砂浆的意义更大。
木质纤维主要对砂浆的施工性有益。我们的实验表明，它对砂浆的粘结强度几乎没有好处。
某些早强剂能显著增强砂浆早期的粘结强度。
3.4关于养护问题
实验表明，适当的养护是非常重要的。如果成型后的试样放在烈日下，不加任何覆盖物的会出现裂纹，并且受水后的试样有反白现象；加覆盖物的就好得多。标养下的试件则坚硬且美观。
我们还发现养护龄期对干粉砂浆的性能是有影响的，其中，与水泥砂浆的拉伸粘结强度，常温常态的对龄期要求不高，7天与14天差别不是很大(配比好的，14天、28天的会提高；配比不好的，后期粘结强度可能会有所降低)；但耐水性能与养护龄期有很大关系，比如，起水后陈放2小时的试块拉伸强度是很低的，陈放24小时后则大大提高，陈放7天后的试块拉伸强度有可能超过常温常态的。
4结论
1）灰钙和水泥用量对砂浆的施工性影响较大。
2）VAE、MC、水泥用量及它们之间的相互作用对砂浆物理性能影响较大。
3）外保温抹面砂浆中需要一定量的憎水剂。
4）养护制度对砂浆的粘结强度有较大影响。