王全省 黄伟堂 蒋斌
舟山亿邦新型建材有限公司 316000
摘要：自2007年商务部联合公安部、建设部、交通部、质检总局、环保总局发布商改发[2007]205号文，要求全国127个城市在规定时间内完成“禁止工地现场搅拌砂浆，发展预拌砂浆”，预拌普通砂浆尤其是干混普通砂浆在我国得到了快速发展。在调研干混普通砂浆发展现状的基础上，阐述了干混普通砂浆的研制与应用关键技术。
关键词：干混普通砂浆；外加剂；骨料级配；开裂；砂浆离析
1普通抹灰砂浆研发关键问题分析
1.1普通抹灰砂桨增塑剂的选型与应用
纤维素醚保水性好，是抹灰砂浆增塑剂不可或缺的一部分，但其掺量和勃度对砂浆强度影响较大。纤维素醚勃度相同时，其掺量对砂浆强度的影响见表1。勃度分别为40，75，200Pa.s的纤维素醚（分别记为HPMCI、HPMC2、HPMC3）。
表1掺量对砂浆强度的影响
在普通砂浆中，随着纤维素醚掺量的增加，砂浆勃稠度增大，抗压强度明显下降，强度损失率增大。从表1可以看出，掺加纤维素醚后，砂浆的7d和28 d抗压强度损失率变化基本一致，当纤维素醚的掺量不超过0.02%时，抗压强度损失约为10%；纤维素醚掺量为0.03%一0.15%时，砂浆抗压强度损失为20%—25%，而掺量为0.20%时，抗压强度损失高达40%。当纤维素醚掺量不超过0.02%时，砂浆的抗折强度损失约为5%0综合比较砂浆的操作性能、强度损失和经济成本，建议普通砂浆中纤维素醚掺量不宜超过0.03%。
随着纤维素醚乳度增大，砂浆的强度损失总体也呈增加的趋势，从砂浆的操作性能和强度要求出发，建议普通砂浆中纤维素醚勃度控制在100 Pa"s以下。值得注意的是，不同厂家相同成份、相同薪度的纤维素醚对砂浆强度影响并不一样，在使用前应通过验证试验确定最佳掺量。
纤维素醚能增加砂浆薪稠性、保水率，降低泌水率，提高抹灰砂浆的拉伸粘结强度，但纤维素醚会降低砂浆的抗压、抗折强度，因此普通砂浆可以用纤维素醚，但不能只用纤维素醚。本文对普通抹灰砂浆的物理性能和力学性能进行了比较，结果见表2。
1.2胶凝材料用量对抹灰砂浆影响研究
自2013年4月开始，我们相继对普通砂浆生产企业进行了调研，发现各企业的相同强度标号普通砂浆（散装为主）的胶砂比差别较大，从17%—25%都有，使用机制砂的企业因为石粉含量波动，通过率甚至在30%以上。石粉对砂浆的影响已有研究表明，石粉能改善砂浆和易性，提高砂浆标稠用水量，在适量添加范围内，石粉对砂浆强度有一定增强。需要引起注意的是，GB/T 14684-2011《建设用砂》要求的骨料中石粉含量上限为10%，使用机制砂的砂浆生产企业也会交流砂中石粉含量，但机制砂中最大石粉含量是随砂浆中机制砂用量而变化的，若机制砂用量小，其所含石粉含量可适当放宽，但砂浆中石粉总含量不得超过7%，否则会造成砂浆强度的下降和收缩率的显著增大。
表2通抹灰砂浆的物理性能和力学性能
对于全部使用天然砂的砂浆生产企业，鉴于各地胶砂比差异较大，固定水泥用量、骨料级配、外加剂的种类和用量，研究了掺合料用量对抹灰砂浆物理性能和抗压强度的影响，结果见表3。
表3掺合料用量对抹灰砂浆物理性能和抗压强度的影响
从表3可以看出，从总体来说，掺合料用量越大，砂浆的和易性越好，泌水率下降，保水率上升，因砂浆需水量增加，抗压强度下降。
1.3骨料级配对抹灰砂浆影响研究
目前，业内对砂子级配的研究多见于特种砂浆中，普通砂浆中砂子级配研究较少。在抹灰砂浆机械化施工大面积应用之前，对普通砂浆的骨料引入Fulle：曲线，或在生产线中对砂子进行三级筛分，然后互配使用，会极大地影响企业生产效率。但控制骨料的细度模数是大多数企业可以做到的。我们在对各地骨料进行抽样检查中发现，普通抹灰砂浆的骨料级配在1.82.8波动。
砂子的细度模数对砂浆性能影响明显，砂子的细度模数越小，砂浆用水量越大，在细度模数小于2.3时，砂浆的保水率下降明显，泌水率上升，抗压强度下降。砂子的细度模数为2.5时，砂浆的物理性能表现较好，抗压强度最高。
2普通抹灰砂浆在应用中常见问题分析
2.1强度标号偏高、骨料级配不合理引起抹灰砂浆开裂
将普通抹灰砂浆分为M5、M10、M15和M20共4个强度等级，其中M10为常用标号，其次是MS。从走访各地质检站情况来看，目前抹灰砂浆的抗压强度富余量普遍偏大，特别是与加气混凝土砌块配套的MS抹灰砂浆，抗压强度实测值多在10 MPa以上。如采用普通抹灰砂浆进行内墙找平，蒸压加气混凝土砌块墙与混凝土墙2种基层的配套产品分别为MS和M10的抹灰砂浆，施工前2种基层上都会进行界面处理，但加气混凝土砌块表面粗糙、界面处理+淋水预湿处理后，砂浆与砌块的附着力强；而混凝土表面光滑。因此，虽然配套抹灰砂浆的强度标号均偏高，但加气混凝土基层上开裂后空鼓少，而混凝土基层开裂后多数空鼓。
骨料级配对抹灰砂浆影响较大，但生产企业受限于原砂级配或为提高产量，对骨料级配的可控度较差。调研发现，对级配较重视的企业会在砂子“去粗去细”处理后，进行一级筛分，适当控制骨料级配。但不少企业在生产任务重的季节会直接使用烘干后的原砂，导致同一个企业在一段时间内生产的产品，骨料级配在2.0~2.6间波动，而产品的配方未作相应调整。
普通抹灰砂浆出现发丝纹、龟裂等现象原因较多，但骨料级配不合理是关键原因之一。随着国家节能减排、保护环境要求的提高，劳动力成本的不断上升，抹灰砂浆机械化喷涂将逐步在国内推开，砂浆高层泵送技术对骨料级配要求较高，这将给国内普通抹灰砂浆生产带来新的思考。
2.2骨料烘干温度过高引起抹灰砂桨塑性收缩开裂
目前，干混砂浆用砂的预处理方式有2种：对于矿山资源丰富、天然砂紧缺的地区，主要使用机制砂，因此采用碎石制备机制砂的免烘干工艺应用较多；另一种是河沙、海砂资源丰富的城市，天然砂是干混砂浆用砂主要来源，因此砂烘干工艺应用较广泛。
在砂的烘干过程中，当砂含水率在1.0%以上时，主要是去除砂表面附着水分，当砂含水量从1.0%降到0：5%时，砂表面己基本不存在水分，剩余水分干燥开始变得困难，物料温度也会快速上升，因此，将砂从1.0%含水率烘干至0.5%以下含水率能耗最高。在砂烘干流程设计中，一般将砂含水率从1.0%干燥至0.5%的环节放在冷却段，而非干燥段，这样既可节约能源，也可以降低砂的出料温度。
在原砂含水率较高的砂浆生产旺季（如7~9月份），砂的烘干效率会下降，生产企业为保证砂浆供应，会提高干燥段热风温度，导致砂出料温度高于65 ℃。对于砂烘干后直接进入计量秤上的原料仓储存使用的企业，砂浆成品的出料温度在夏天会高于50 ℃。而普通砂浆在旺季的周转较快，一般24 h内便可使用完毕，因此自工地散装筒仓下连续混浆机取得的湿砂浆，温度可高于40℃。经试验室测试，这种砂浆的1h稠度损失率下降最快，数值超过20%，接近2h稠度损失率，这种砂浆施工上墙后，无论是剪力墙基层还是砌块墙基层，都会在1h内出现开裂。
骨料温度过高导致砂浆出现塑性阶段开裂，原因有2个：一是砂浆混合过程中，起增稠保水作用的外加剂遇到70℃以上骨料，性能发生改变，导致保水性能变差，砂浆在硬化前失水过快，出现塑性开裂；二是骨料温度过高，微观结构中非表面吸附水也会失去，再次遇水时，骨料内部结构会吸收部分水分，导致砂浆塑性收缩大，出现开裂。为查找原因，砂浆曾去掉抹灰砂浆中的有机外加剂，分别用自然晾干的砂子和烘干砂生产抹灰砂浆，并在厂内施工应用，发现前者1h稠度损失率为8.7%，2 h稠度损失率为11.3%，在硬化前未出现开裂；后者1h稠度损失率为15.9%，2 h稠度损失率为19.2%并在1h内相继出现宽而短的裂缝。
3.3散装干混砂浆存在不同程度离析
在干混砂浆的生产、物流与运输过程中，离析不可避免的存在。对于散装干混砂浆而言，砂浆自出混合机始，离析便己经产生。
在对散装干混砂浆的生产、物流与使用环节进行全程实时取样后研究发现，如果使用合格的运输车，并将运输距离控制在50 km以内，散装干混砂浆出现不可忽略离析的设备或环节分别是筒仓（包括工厂的成品筒仓和散装砂浆移动筒仓）、运输车的出料环节
干混砂浆是由水泥、石膏等胶凝材料与砂、掺合料、外加剂、纤维等散粒体组成，各种原材料在密度、粒径、流动性等材料性质上相差较大，因此散装砂浆运输车的出料过程一般为气悬浮状态，可有效避免砂浆离析，但卸料压力的大小决定了砂浆进入移动筒仓后离析的严重程度。对于设计合理的移动筒仓，为控制物料由下而上落料，导料管上的出料阀门打开压力由下而上逐渐变大。但国内的移动筒仓很少有这样的设计。因此运输车的卸料压力一旦超过0.13 MPa，导料管的上下端同时落料，砂浆出现离析，目前运输车的卸料压力一般不超过0.15 MPa。卸料压力小，砂浆的出料速度变慢，25 t荷载的砂浆运输车至少需要30 min方可卸料完毕，与SB/T 10546-2009中不小于1.4 min的卸料速度要求相差甚远。
总结
（1）我国普通砂浆生产企业有别于特种砂浆生产企业，并且仅有不足10%的企业能同时成功经营普通砂浆和特种砂浆。普通砂浆生产企业的研发水平不高，缺乏对胶凝材料、骨料级配、外加剂的正确选用等知识的了解，导致抹灰砂浆强度标号偏高、砂子偏细，上墙后易出现空鼓、开裂。
（2）普通抹灰砂浆用纤维素醚的勃度不宜超过100 Pa"s，掺量不宜超过0.03%，如与膨润土、减水剂、引气剂复合，能在成本适宜的前提下得到和易性好、强度高的普通抹灰砂浆。
（3）在散装干混砂浆生产中，应加强对砂子烘干温度和砂浆出机温度的控制，避免砂浆在凝结硬化前因失水过快而出现塑性开裂。
（4）散装干混砂浆离析已成为干混砂浆行业的通病，建议各地方加强对干混砂浆移动筒仓质量控制，目前所采用的“不放空筒仓，以料头混合料尾弥补离析”方法并不是最佳解决方案。
论文作者:王全省,黄伟堂,蒋斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/28
标签：砂浆论文; 骨料论文; 纤维素论文; 抗压强度论文; 强度论文; 筒仓论文; 砂子论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;