本文主要研究了小型搅拌机容量（5L和30L）、搅拌时间对玻化微珠保温砂浆性能的影响。试验结果表明：在相同水灰比下，新拌保温砂浆的稠度和体积密度随搅拌时间的延长而增加，经过一定时间后趋于稳定；在相同稠度下，5L搅拌机制备的保温砂浆与30L搅拌机制备的相比，其体积密度较大、强度较高、干缩较大、导热系数也较大。随着集灰比的增加，两者的差异减小。
随着对无机轻集料保温砂浆研究的深入，各地标准以及国家标准陆续出台。但是各标准之间所规定的搅拌器械和搅拌时间不尽相同，而不同的搅拌器械和搅拌时间会给无机轻集料保温砂浆的性能带来影响。实验室中常用的砂浆搅拌器械有5L和30L的行星式搅拌机两种，前者有快速和慢速两种转速，后者只有慢速一种转速。本文将从实验室用搅拌机入手，在相同的转速下对比研究这两种制备方式对保温砂浆性能的影响。
2 试验
2.1 原材料
胶凝材料：52.5级普通硅酸盐水泥。
集料：膨胀玻化微珠，容重110g/L。
聚合物干粉：羟乙基甲基纤维素醚、乙烯基共聚物、淀粉醚等。
2.2 试验方案
在确定了保温砂浆的配比范围后，首先固定砂浆的集灰比（玻化微珠与水泥的质量比）为0.6并改变搅拌时间，参照JGJ70—90 《建筑砂浆基本性能试验方法》和GB/T 20473—2006《建筑保温砂浆》搅拌成砂浆，通过对比搅拌时间与新拌砂浆体积密度和稠度的关系，确定适当的搅拌时间。然后固定这一搅拌时间，改变集灰比（0.6～1.0）进行保温砂浆的制备，测定保温砂浆的新拌砂浆体积密度、硬化体积密度、抗压强度、粘结拉伸强度、软化系数、线性收缩率以及导热系数。其中，在确定搅拌时间时固定同一水灰比（控制为1.5）；在测定其他性能时固定同一稠度（控制为60±5mm）。
3 结果分析与讨论
3.1 搅拌时间的确定
搅拌时间是制备方式中的一项重要参数，图1 显示了集灰比为0.6，水灰比为1.5 时，新拌砂浆
体积密度随搅拌时间的变化趋势。对于5L 搅拌机制备的砂浆，其新拌体积密度在2min 内从760 g/L
上升至810 g/L，并稳定下来，而30L 的则需要3min 才稳定下来，从630 g/L 上升到720 g/L。这主
要是由于玻化微珠在搅拌过程中受到机械力的破坏，颗粒粒径变小的缘故[1]。至于稠度的变化，如
图2 所示，两者在前期都增长很快，在3min 内从30mm 和20mm 都上升至80mm 以上；但3min 后，
两者的稠度增长减缓，到14min 时均才增加到110mm 左右。据此，其他试验中将搅拌时间控制为
2min。
图1 新拌体积密度随搅拌时间的变化 图2 稠度随搅拌时间的变化
3.2 单位体积用水量和新拌体积密度
图3 显示的是，当稠度控制为60±5mm 时，使用两种搅拌机搅拌的砂浆其单位体积用水量随集
灰比的变化趋势。从中可以看出，随着集灰比的增加，5L 搅拌机制备的砂浆其单位体积用水量从387g
上升到410g，而30L 的从310g 上升到322g，可见5L 搅拌机制备同样工作性的砂浆需要更多的拌
合水。图4 显示的是新拌砂浆体积密度随集灰比的变化趋势。总体上，5L 搅拌机制备的砂浆其新拌
体积密度比30L 的高，随着集灰比的增加，前者的新拌体积密度从800g/L 下降到710 g/L，降低了
90 g/L，后者的新拌体积密度从660g/L 下降到540g/L，降低了120 g/L。
图3 单位体积用水量随集灰比的变化 图4 新拌体积密度随集灰比的变化
3.3 硬化后体积密度和干燥体积密度
由图5 和图6 可以看出，5L 搅拌机制备的保温砂浆其硬化和干燥体积密度都比30L 搅拌机制备
的大，但是随着集灰比的增加，两者的差距逐渐缩小。以干燥体积密度为例，随集灰比的增加，前
者的干燥体积密度从500g/L 下降至360g/L，后者干燥体积密度从420g/L 下降至350g/L，在1.0 集
灰比时相差无几。
图5 硬化体积密度随集灰比的变化 图6 干燥体积密度随集灰比的变化
3.4 抗压强度
对于轻骨料砂浆，其抗压强度与干燥体积密度存在确定的非线性相关性[2]。如图6 和图7 所示：
随着集灰比的增加，两者的干燥体积密度减小，抗压强度也随之降低。总体上，5L 搅拌机制备的砂
浆抗压强度高于30L 的，但是随着集灰比的增加，两者的差距减小。在0.6 集灰比时，两者的抗压
强度分别为2.5 MPa 和1.4 MPa，5L 的比30L 的高1.1MPa；而在1.0 集灰比时，两者分别为1.1 MPa
和 0.8 MPa，仅仅高出0.3MPa 左右。
3.5 粘结拉伸强度
如图8 所示，5L 搅拌机制备的砂浆粘结强度大于30L 的，并且两者都随集灰比增加而减小。即
分别从0.6 集灰比时的0.40MPa 和0.23MPa 降至1.0 集灰比时的0.13MPa 和0.07MPa。需要说明的
是，测试中，试件在内部断裂时，可以认为保温砂浆与基材的粘结强度高于其自身强度，测定的结
果相当于本体抗拉强度。
图7 抗压强度随集灰比的变化 图8 粘结强度随集灰比的变化
3.6 线性收缩率
图9 所示的是保温砂浆28 天线性收缩率随集灰比的变化趋势，两者的线性收缩率都随集灰比的
增加而减小。在0.6 集灰比时，5L 搅拌机制备的砂浆线性收缩率为0.113%，远远小于30L 的0.216%，
不过随着集灰比的增加，在大于0.7 以后，两者差距变小，但5L 的仍然小于30L 的。
3.7 导热系数
有研究表明，在一定的干燥体积密度范围内，聚合物保温砂浆的导热系数和干燥体积密度存在
明显的线性相关性[3]。如图6 和图10 所示：当集灰比增加时，两者的干燥体积密度减小，导热系数
也随之降低，并且两者的差距也逐渐减小。在0.6 集灰比时，导热系数分别为0.101W/mK 和
0.094W/mK；在1.0 集灰比时，两者都降至0.074W/mK。可以发现，在高集灰比时，两者已经相等，
这与干燥体积密度（图6）的趋势相一致。
结论
1. 在一定的搅拌时间范围内，保温砂浆的稠度和新拌体积密度随搅拌时间的延长而增加，随后
趋于稳定。
2. 控制相同稠度时，在0.6 至1.0 集灰比的范围内，5L 搅拌机制备的砂浆与30L 搅拌机制备的
相比，其体积密度较大、强度较高、干缩较大。随着集灰比的增加，两者硬化后性能上的差异减小。
其中，在低集灰比时，5L 搅拌机制备的保温砂浆导热系数明显较大；而在高集灰比时，导热系数受
搅拌方式的影响很小，这与干燥体积密度的趋势相一致。
3. 在制备无机轻集料保温砂浆时，应选用适当的搅拌设备并控制一定的搅拌时间。
随着对无机轻集料保温砂浆研究的深入，各地标准以及国家标准陆续出台。但是各标准之间所规定的搅拌器械和搅拌时间不尽相同，而不同的搅拌器械和搅拌时间会给无机轻集料保温砂浆的性能带来影响。实验室中常用的砂浆搅拌器械有5L和30L的行星式搅拌机两种，前者有快速和慢速两种转速，后者只有慢速一种转速。本文将从实验室用搅拌机入手，在相同的转速下对比研究这两种制备方式对保温砂浆性能的影响。
2 试验
2.1 原材料
胶凝材料：52.5级普通硅酸盐水泥。
集料：膨胀玻化微珠，容重110g/L。
聚合物干粉：羟乙基甲基纤维素醚、乙烯基共聚物、淀粉醚等。
2.2 试验方案
在确定了保温砂浆的配比范围后，首先固定砂浆的集灰比（玻化微珠与水泥的质量比）为0.6并改变搅拌时间，参照JGJ70—90 《建筑砂浆基本性能试验方法》和GB/T 20473—2006《建筑保温砂浆》搅拌成砂浆，通过对比搅拌时间与新拌砂浆体积密度和稠度的关系，确定适当的搅拌时间。然后固定这一搅拌时间，改变集灰比（0.6～1.0）进行保温砂浆的制备，测定保温砂浆的新拌砂浆体积密度、硬化体积密度、抗压强度、粘结拉伸强度、软化系数、线性收缩率以及导热系数。其中，在确定搅拌时间时固定同一水灰比（控制为1.5）；在测定其他性能时固定同一稠度（控制为60±5mm）。
3 结果分析与讨论
3.1 搅拌时间的确定
搅拌时间是制备方式中的一项重要参数，图1 显示了集灰比为0.6，水灰比为1.5 时，新拌砂浆
体积密度随搅拌时间的变化趋势。对于5L 搅拌机制备的砂浆，其新拌体积密度在2min 内从760 g/L
上升至810 g/L，并稳定下来，而30L 的则需要3min 才稳定下来，从630 g/L 上升到720 g/L。这主
要是由于玻化微珠在搅拌过程中受到机械力的破坏，颗粒粒径变小的缘故[1]。至于稠度的变化，如
图2 所示，两者在前期都增长很快，在3min 内从30mm 和20mm 都上升至80mm 以上；但3min 后，
两者的稠度增长减缓，到14min 时均才增加到110mm 左右。据此，其他试验中将搅拌时间控制为
2min。
图1 新拌体积密度随搅拌时间的变化 图2 稠度随搅拌时间的变化
3.2 单位体积用水量和新拌体积密度
图3 显示的是，当稠度控制为60±5mm 时，使用两种搅拌机搅拌的砂浆其单位体积用水量随集
灰比的变化趋势。从中可以看出，随着集灰比的增加，5L 搅拌机制备的砂浆其单位体积用水量从387g
上升到410g，而30L 的从310g 上升到322g，可见5L 搅拌机制备同样工作性的砂浆需要更多的拌
合水。图4 显示的是新拌砂浆体积密度随集灰比的变化趋势。总体上，5L 搅拌机制备的砂浆其新拌
体积密度比30L 的高，随着集灰比的增加，前者的新拌体积密度从800g/L 下降到710 g/L，降低了
90 g/L，后者的新拌体积密度从660g/L 下降到540g/L，降低了120 g/L。
图3 单位体积用水量随集灰比的变化 图4 新拌体积密度随集灰比的变化
3.3 硬化后体积密度和干燥体积密度
由图5 和图6 可以看出，5L 搅拌机制备的保温砂浆其硬化和干燥体积密度都比30L 搅拌机制备
的大，但是随着集灰比的增加，两者的差距逐渐缩小。以干燥体积密度为例，随集灰比的增加，前
者的干燥体积密度从500g/L 下降至360g/L，后者干燥体积密度从420g/L 下降至350g/L，在1.0 集
灰比时相差无几。
图5 硬化体积密度随集灰比的变化 图6 干燥体积密度随集灰比的变化
3.4 抗压强度
对于轻骨料砂浆，其抗压强度与干燥体积密度存在确定的非线性相关性[2]。如图6 和图7 所示：
随着集灰比的增加，两者的干燥体积密度减小，抗压强度也随之降低。总体上，5L 搅拌机制备的砂
浆抗压强度高于30L 的，但是随着集灰比的增加，两者的差距减小。在0.6 集灰比时，两者的抗压
强度分别为2.5 MPa 和1.4 MPa，5L 的比30L 的高1.1MPa；而在1.0 集灰比时，两者分别为1.1 MPa
和 0.8 MPa，仅仅高出0.3MPa 左右。
3.5 粘结拉伸强度
如图8 所示，5L 搅拌机制备的砂浆粘结强度大于30L 的，并且两者都随集灰比增加而减小。即
分别从0.6 集灰比时的0.40MPa 和0.23MPa 降至1.0 集灰比时的0.13MPa 和0.07MPa。需要说明的
是，测试中，试件在内部断裂时，可以认为保温砂浆与基材的粘结强度高于其自身强度，测定的结
果相当于本体抗拉强度。
图7 抗压强度随集灰比的变化 图8 粘结强度随集灰比的变化
3.6 线性收缩率
图9 所示的是保温砂浆28 天线性收缩率随集灰比的变化趋势，两者的线性收缩率都随集灰比的
增加而减小。在0.6 集灰比时，5L 搅拌机制备的砂浆线性收缩率为0.113%，远远小于30L 的0.216%，
不过随着集灰比的增加，在大于0.7 以后，两者差距变小，但5L 的仍然小于30L 的。
3.7 导热系数
有研究表明，在一定的干燥体积密度范围内，聚合物保温砂浆的导热系数和干燥体积密度存在
明显的线性相关性[3]。如图6 和图10 所示：当集灰比增加时，两者的干燥体积密度减小，导热系数
也随之降低，并且两者的差距也逐渐减小。在0.6 集灰比时，导热系数分别为0.101W/mK 和
0.094W/mK；在1.0 集灰比时，两者都降至0.074W/mK。可以发现，在高集灰比时，两者已经相等，
这与干燥体积密度（图6）的趋势相一致。
结论
1. 在一定的搅拌时间范围内，保温砂浆的稠度和新拌体积密度随搅拌时间的延长而增加，随后
趋于稳定。
2. 控制相同稠度时，在0.6 至1.0 集灰比的范围内，5L 搅拌机制备的砂浆与30L 搅拌机制备的
相比，其体积密度较大、强度较高、干缩较大。随着集灰比的增加，两者硬化后性能上的差异减小。
其中，在低集灰比时，5L 搅拌机制备的保温砂浆导热系数明显较大；而在高集灰比时，导热系数受
搅拌方式的影响很小，这与干燥体积密度的趋势相一致。
3. 在制备无机轻集料保温砂浆时，应选用适当的搅拌设备并控制一定的搅拌时间。
