粉煤灰对外墙保温腻子的性能影响研究

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摘 要：本文介绍了粉煤灰的物理化学性能，分析了粉煤灰对腻子粘接强度、施工性、导热系数的影响，结果表明：腻子的粘结强度随着粉煤灰掺量的增加呈现出逐渐降低的变化趋势；粉煤灰的加入能够缓解腻子膜的强度和打磨性之间的矛盾，有效的改善施工性；随着粉煤灰的增加，腻子的导热系数呈现较为平缓的下降趋势，粉煤灰掺量对提高腻子的保温性能有一定的贡献作用。

关键词：粉煤灰 外墙腻子 粘结强度 导热系数

腻子，即通常所说的批灰或填泥，是涂料粉刷前必不可少的一种产品，是由某种或几种具有粘结性能的基料和大量填料、体质颜料与少量助剂等混合调制而成的柔软膏状物，其功能主要是填平物体表面上的孔洞、裂缝以及其它缺陷，以便于节省涂料和表面美观[1]。粉煤灰又称烟灰，外观为灰白色粉末，是火力发电厂排放的工业废料。利用粉煤灰生产建筑材料是实施可持续发展战略的重要举措。而粉煤灰作为活性掺和料在建筑外墙保温腻子中应用具有许多优势。

一、粉煤灰性能介绍

粉煤灰是煤粉经高温燃烧后形成的一种似火山灰质的混合材料。将煤炭磨制成100μm以下的煤粉，用预热空气器喷入炉膛在1300~1500℃下悬浮燃烧，产生的高温烟气经收尘装置捕集而得到的1~50μm的微细球形颗粒（一般为灰白色或黑色）称为粉煤灰。

粉煤灰的活性包括化学活性和物理活性两个方面。

化学活性是指粉煤灰中的可溶性和可溶性等成分在常温下与水和石灰石进行化学反应，生成水化硅酸钙和水化硅铝酸钙凝胶体，从而使其在空气中或水中进行硬化产生强度的性质。

物理活性是指促进硅酸盐制品的胶凝活性和改善制品的性能（如强度、抗渗性、耐磨性等），是早期活性的主要来源。粉煤灰中的钙含量在3%左右，它对胶凝体的形成是有利的。粉煤灰中少量的MgO、Na2O、K2O等生成较多的玻璃体，在水化反应中会促进碱硅反应[2]。

二、粉煤灰理化分析

本系统粉煤灰选用的是新疆天富热电股份公司生产的Ⅰ级粉煤灰，各项性能见表1、表2。粉煤灰符合GB/T1596-2005《用于水泥及混凝土中的粉煤灰》[3]标准的规定。

表1 粉煤灰化学成分

表2 粉煤灰的物理性能

三、粉煤灰结构分析及粒度分布

图1 粉煤灰红外分析

由图1可知，粉煤灰的红外光谱谱带数比较少，而且大都集中于低频区。H2O伸缩振动吸收峰3433.7cm-1较强，这是因为试样含有吸附水的原因。在1080.1cm-1处的谱带是孤立的[SiO4]4-四面体中Si-O键的非对称伸缩振动吸收峰，而在557.8cm-1处出现的吸收谱带是孤立的 [SiO4]4-四面体中Si-O键的弯曲振动吸收峰。在793.48cm-1处出现的吸收谱带是Ca-O键的伸缩振动吸收峰。在462.9cm-1处的吸收谱带是Al-O键的伸缩振动吸收峰。

图2 粉煤灰粒度分布

由图2可知粉煤灰粒度主要分布3000nm 至5000nm. 其中3580nm的分布强度最大，超过30%，3091nm分布强度为17.91%，4145nm的分布强度为29.04%，4801nm分布强度为17.14%，5560nm分布强度为4.58%. 由以上分析表明粉煤灰粒级分布较窄，体系较为均匀，制备腻子时易于分散和掺和。

四、粉煤灰掺量对腻子粘结强度和施工性的影响

粉煤灰作为一种功能填料，其掺量必然对腻子的性能产生影响，影响最显著的应该是粘结强度，在不改变其它组分的情况下，改变粉煤灰掺量，对标准状态下和冻融后的粘结强度强度进行测试，测试结果如图3。

图3 粉煤灰掺量对腻子粘接强度的影响

从图3可以看出，在不考虑其他因子改变的条件下，腻子的粘结强度总的是随着粉煤灰掺量的增加呈现出逐渐降低的变化趋势，但是粉煤灰掺量的比例不同对腻子粘结强度的影响程度不同，当粉煤灰掺量在40%~60%之间时，腻子粘结强度降低幅度相对较大，而当粉煤灰掺量从70%增加到90%时，腻子粘结强度的降低幅度趋于平稳；粉煤灰掺量到80%以上时粘结强度不论是标准状态还是冻融后均小于0.6Mpa,当粉煤灰掺量10%~40%之间时，腻子粘结强度下降幅度相对较小，而且粘结强度均大于1.5 Mpa。

表3 粉煤灰掺量对腻子施工性的影响

腻子的施工性能是腻子一个重要指标，施工性能主要是指涂刮或喷涂腻子时是否容易并能快速找平，没有卷边或不粘贴等现象，腻子涂干后可以快速打磨平整。从表3可以看出随着粉煤灰掺量的增加腻子的施工性逐渐改善，施工性能变好。由于粉煤灰是球形玻璃微珠，并且表面光滑，对水的吸附力小，需水量少。滚珠效应使得腻子内部摩擦阻力小，有利于提高腻子的流动性即施工性。

五、煤灰掺量对腻子导热系数的影响

图4 粉煤灰掺量对腻子导热系数的影响

从图4可以看出，粉煤灰的掺量对腻子导热系数有一定的影响，随着粉煤灰掺量的增加，腻子的导热系数呈现逐渐下降的趋势，这种下降趋势比较缓慢，下降幅度不是很大，掺量从10%~80%时导热系数下降在0.03W/m・k 左右。粉煤灰的掺量对腻子导热系数的下降有一定的贡献作用，因为粉煤灰是一种微细球形颗粒物，其中含有一定量的多孔轻质的粉煤灰漂珠，这种粉煤灰漂珠一方面本身具有较低的导热系数，可以有效的减少热量的传导，另一方面多孔轻质的粉煤灰漂珠可以有效阻止热量传导。

六、结论

1.粉煤灰是一种工业废料，应用于建筑产品中有利于环保，还能够享受政策上的优惠。具有广阔的市场和巨大的发展前景。

2.粉煤灰的成本很低，比价格最低的其它填料还要便宜，原料充足。

3.腻子的粘结强度随着粉煤灰掺量的增加呈现出逐渐降低的变化趋势。粉煤灰的加入能够缓解腻子膜的强度和打磨性之间的矛盾，改善施工性。

4.随着粉煤灰的增加，腻子的导热系数呈现较为平缓的下降趋势，粉煤灰掺量对提高腻子的保温性能有一定的贡献作用。

参考文献：

[1]莫荣寿.三种腻子配制法[J].中国建材,2000.6-33.

[2]中华人民共和国国家标准GB/T1596-2005[S].用于水泥及混凝土中的粉煤灰.

[3]王亮. 粉煤灰综合利用研究[D] . 天津大学管理学院硕士学位论文, 2006.