AHP在墻體保溫用聚合物改性砂漿研制中的應(yīng)用

　　摘要:研制了一種新型墻體保溫用聚合物改性砂漿，并采用層次分析(Analytic Hierarchy Process，AHP)法解決了墻體保溫用聚合物改性砂漿研制中采用正交試驗(yàn)難以對(duì)多評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)定的問(wèn)題。通過(guò)正交試驗(yàn)與AHP相結(jié)合對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)及結(jié)果分析，得到了理想的配方，并成功應(yīng)用于天津文鑫小區(qū)的樣板工程中。 

　　關(guān)鍵詞:墻體保溫；聚合物改性砂漿 層次分析；正交試驗(yàn) 
　　 
　　外墻外保溫相對(duì)于外墻內(nèi)保溫具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但這同時(shí)也為外保溫層的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝等提出了更高層次的要求，如其必須耐凍融、耐曝曬、抗風(fēng)化、抗降解、耐老化；必須導(dǎo)熱系數(shù)低，熱穩(wěn)定性能好；必須憎水性好，透氣性強(qiáng)，能有效避免水蒸氣遷移過(guò)程中出現(xiàn)墻體內(nèi)部的結(jié)露現(xiàn)象等性能。在采用傳統(tǒng)的外墻粘結(jié)苯板以及近年來(lái)逐步發(fā)展起來(lái)的聚苯顆粒保溫漿料的外墻外保溫體系中，關(guān)鍵點(diǎn)在于如何處理好發(fā)泡聚苯乙烯有機(jī)物質(zhì)與混凝土、磚等無(wú)機(jī)材料之間的界面問(wèn)題。只有將二者之間的界面問(wèn)題處理好，才能夠充分發(fā)揮外墻外保溫的優(yōu)勢(shì)。本文采用AHP法綜合考慮各種指標(biāo)得到了理想的聚合物改性砂漿配方，并成功應(yīng)用于天津文鑫小區(qū)樣板工程中。 
　　 
　　一、PMM原材料的選擇與配比設(shè)計(jì) 
　　 
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　　聚苯乙烯的臨界表面張力γc＝33mn/m，很顯然，聚苯乙烯屬低能表面，而水泥砂漿、磚、砌塊、混凝土等屬于高能表面，一般而言，高能表面臨界表面張力γc>粘合劑的γLV，從而可選膠粘劑的限制較少。由以上所述可知，所選取的膠粘劑γLV應(yīng)盡量靠近或小于聚苯乙烯的γC。另外還須加入一定的增塑劑以及增稠劑。 

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　　水泥采用P·O 42.5水泥，砂的粒徑為0.16～0.63mm?？紤]到砂漿的體積穩(wěn)定性，采用粉煤灰(Ⅱ級(jí))，取代量為20%。干粉型PMM改性組分為：RDP乳膠粉、BJM醚、MF纖維素、SPF及海川路威纖維（6mm），采用采用正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，見(jiàn)表1。 

　　二、試驗(yàn)結(jié)果分析 
　　 
　　試驗(yàn)中對(duì)PMM共進(jìn)行了吸水率、壓折比、抗裂性、透水性、剪切強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度(粘苯板與不粘苯板的常態(tài)、耐水、耐溫、凍融)13種性能指標(biāo)的測(cè)試。 

　　對(duì)于本試驗(yàn)考核13個(gè)性能指標(biāo)的EIFS用PMM，必須綜合考慮材料的各方面的性能，同時(shí)必須突出主次矛盾，才能夠給出合理的、正確的結(jié)論。這是很難通過(guò)正交試驗(yàn)分析方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為此，我們必須對(duì)各種配比的多種性能進(jìn)行綜合評(píng)判，這種綜合評(píng)判的過(guò)程可分為3步：(1) 確定出所考核指標(biāo)相對(duì)于綜合性能指標(biāo)的權(quán)重；(2)將各考核指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果規(guī)范化；(3)運(yùn)用所求得的權(quán)重對(duì)規(guī)范化的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，得到綜合性能指標(biāo)；[4]再利用正交試驗(yàn)的方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。這種方法突出主要矛盾，同時(shí)能夠?qū)υS多類(lèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行規(guī)范化，更加準(zhǔn)確的找到合理的配比。必須指出：以上所講的綜合評(píng)判方法，本質(zhì)是一建模過(guò)程，這種模型對(duì)多指標(biāo)正交設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)分析是一種完善。 

　?。ㄒ唬┚C合性能指標(biāo)的處理 

　　綜合性能常用的綜合評(píng)價(jià)函數(shù)總與權(quán)向量相關(guān)，層次分析法(Analytic Hierarchy Process常記為AHP)[1～4]是確定權(quán)向量行之有效的方法。層次分析法是20世紀(jì)70年代由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)教授T.L.Saaty提出的。Saaty采用列表的方法將因素的重要性量化(稱(chēng)之為比率標(biāo)度)，本試驗(yàn)共考慮的因素有：剪切強(qiáng)度、粘苯板的常態(tài)、耐水、耐溫、凍融強(qiáng)度、粘砂漿的常態(tài)、耐水、耐溫、凍融強(qiáng)度、吸水率、透水性、壓折比、抗裂性，根據(jù)Saaty的評(píng)價(jià)表格可以得到判斷矩陣。判斷矩陣中的對(duì)比次序(按行)依次為粘苯板常態(tài)抗拉強(qiáng)度、粘苯板耐水抗拉強(qiáng)度、粘苯板耐溫抗拉強(qiáng)度、粘苯板凍融抗拉強(qiáng)度、不粘苯板常態(tài)抗拉強(qiáng)度、不粘苯板耐水抗拉強(qiáng)度、不粘苯板耐溫抗拉強(qiáng)度、不粘苯板凍融抗拉強(qiáng)度、與砂漿件粘結(jié)的剪切強(qiáng)度、吸水率、透水性、壓折比、抗裂性。 

　　對(duì)于給定的判斷矩陣A＝，可令 
　　(1) 
　　并以作為權(quán)向量。由()，可取 
　　(2) 

　　從而得到權(quán)重。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的規(guī)范化，可以得到綜合性能指標(biāo)。 

　　（二）綜合性能指標(biāo)的正交試驗(yàn)分析 

　　將T作為對(duì)13個(gè)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)后的指標(biāo)，利用正交實(shí)驗(yàn)分析該結(jié)果，即可得到理想配比，分析結(jié)果見(jiàn)表2。 

　　從表中18次試驗(yàn)結(jié)果看第8號(hào)試驗(yàn)的綜合性能指標(biāo)最高，相應(yīng)的水平組(A3=5%,B2=0.4%,C3=0.6%,D2=0.06%,E1=0.05%,F3=40,G1=55)是當(dāng)前最好的配比，但它不一定就是最佳配比。 

　　根據(jù)表中的極差大小，可以判斷外墻外保溫用PMM的綜合性能影響因素的主次順序是：A→B→D→F→C→G→E，即：可再分散乳膠粉 BJM醚 SPF纖維 水泥 MF纖維素 砂 海川路威纖維?？稍俜稚⑷槟z粉摻量越高，PMM的綜合性能越好，在本試驗(yàn)中以5%為最好；BJM醚摻量為0.4%時(shí)，PMM的綜合性能最好；SPF纖維摻量為0.06%時(shí)，PMM的綜合性能最好；P.O42.5水泥用量為35時(shí)，PMM的綜合性能最好；MF纖維素、海川路威纖維以及砂作為影響PMM性能的次要因素，也體現(xiàn)出一定的規(guī)律性，即隨著摻量的提高，PMM的綜合性能越來(lái)越好。隨著砂子體積分?jǐn)?shù)的增加,聚合物改性砂漿中的聚合物傾向于向砂子表面轉(zhuǎn)移，能夠起到改善細(xì)集料界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)的作用。其中MF纖維素在摻量由0.4%增至0.5%時(shí)，對(duì)PCM的綜合性能影響不大。 
　　 
　　三、結(jié)論 
　　 
　　采用安排7組分3水平的PMM性能測(cè)試試驗(yàn)，應(yīng)用AHP法彌補(bǔ)了正交試驗(yàn)評(píng)價(jià)多指標(biāo)的不足。綜合而言，當(dāng)可再分散乳膠粉摻量為5％、BJM醚摻量為0.4％、SPF纖維摻量為0.06％、水泥用量為35、MF纖維素為0.6％、砂用量為65、海川路威纖維摻量為0.2％時(shí)，PMM的綜合性能最好，即理想配比為。 
　　 
　　參考文獻(xiàn) 

　　[1]T. L. Satty. The Analytic Hierarchy Process, McGrawHill, lnc, 1980 

　　[2]劉思峰,郭無(wú)榜. 灰色系統(tǒng)理論及應(yīng)用. 河南大學(xué)出版社, 1991 

　　[3]常大勇,張麗麗. 經(jīng)濟(jì)管理中的模糊數(shù)學(xué)方法. 北京經(jīng)濟(jì)學(xué)院出版社, 1995:146 

　　[4]王寶民,王立久. 基于模糊層次分析法的混凝土生命過(guò)程與環(huán)境共融性評(píng)價(jià). 混凝土