建筑砂漿可噴涂性能影響因素研究

翁曉東(上海市松江區(qū)建筑建材業(yè)管理中心，上海 201613 )

建筑砂漿機械化施工的迅速發(fā)展對新拌砂漿的性能提出了新的要求，同時也對科研工作者提出許多新的課題。機噴砂漿性能指標(biāo)的不完善，直接影響到機械化施工的推廣。由于缺乏參照標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)拌砂漿生產(chǎn)廠家和施工單位都迫切需要科學(xué)可行的評價建筑砂漿機噴性能的指標(biāo)和方法，以解決目前存在的問題。

建筑砂漿可機噴性能的優(yōu)劣，直接影響硬化后砂漿的耐久性的優(yōu)劣。評價砂漿或混凝土的可泵性，目前國際上尚無統(tǒng)一方法。砂漿的可噴涂性是一個非常復(fù)雜的概念，用某種單一指標(biāo)來衡量機噴砂漿的可噴涂性是不合適的。鑒于此，本文探討了普通砂漿可噴涂性優(yōu)劣的影響因素，為機噴砂漿的研制提供一定參考。

1 試驗原材料和試驗方法

1.1 試驗原材料

水泥，采用上海萬安 P·O 42.5 水泥，部分性能見表1；粉煤灰，采用石洞口 Ⅱ 級低鈣灰，化學(xué)成分及物理性質(zhì)見表2；添加劑，T 1、T 2、T3及 T4分別為上海市建筑科學(xué)研究院的普通稠化粉、市售稠化粉、建科院研制的高效稠化粉、建科院研制機噴砂漿專用添加劑，性能見表3。砂，采用中砂河砂，細(xì)度模數(shù) 2.3，顆粒級配見表4。

表1 萬安水泥廠 42.5 P·O 水泥物理性質(zhì)

表2 粉煤灰化學(xué)性質(zhì) %

表3 建科院研制高效稠化粉性能

表4 砂顆粒級配

1.2 試驗方法

基本物理性能參照標(biāo)準(zhǔn) JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》規(guī)定測試。

輸送力測試方法采用建科院研制的機噴砂漿輸送力測定裝置來衡量機噴砂漿工作性優(yōu)劣的差異，更好地表征砂漿在噴涂管內(nèi)溢出難易程度，即噴涂難易度。

(1)試驗儀器：輸送力測定儀(自制設(shè)備)，該儀器主要包括三部分：試樣筒、推進(jìn)器和數(shù)顯面板。推進(jìn)器由推進(jìn)桿(頂端擋板 48 mm)、傳感器和導(dǎo)軌3部分組成，傳感器量程為 0～500 N。試樣筒長 250 mm，內(nèi)徑 50 mm，在距靠近傳感器一端 50 mm 處刻有標(biāo)線，另一端配有鋼制封口，中心開 30 mm 圓孔。

(2)試驗步驟：① 試樣筒座于玻璃板上，裝入 200 mm高砂漿拌合物(即至標(biāo)線處)，利用插刀插數(shù)次，消除空隙部位，然后放入由不吸水材料制成的直徑為 48 mm 薄墊片(防止物料在傾斜過程倒掉)。② 將試樣筒送入固定卡環(huán)，調(diào)整推進(jìn)桿與墊片接觸。尾端擰上封端，并在其下方放一淺盤接盛物料。③ 數(shù)顯面板調(diào)零，旋動手柄，勻速前進(jìn)推進(jìn)桿。并注意觀察控制面板讀數(shù)變化和筒內(nèi)試樣狀態(tài)。當(dāng)物料推出困難，數(shù)據(jù)接近 450 N 時應(yīng)立即停止試驗。④ 當(dāng)推進(jìn)端前進(jìn)至距離端口 50 mm 左右時，停止推進(jìn)，面板顯示過程中的最大阻力，記錄數(shù)據(jù)。

(3)試驗原理：砂漿輸送力試驗是模仿砂漿機噴實際施工過程的一種有效試驗?zāi)M方法，輸送阻力越大，則機噴時砂漿和易性不佳，對機械磨損大，噴涂效果差。

1.3 砂漿配合比

表5 為試驗所涉及的機噴砂漿配合比。

表5 機噴砂漿配合比 kg/m3

2 試驗結(jié)果和分析

按表5 配合比成型的機噴砂漿性能指標(biāo)見表6。

表6 機噴砂漿的性能指標(biāo)

2.1 保水性對建筑砂漿機械噴涂效果的影響

機噴砂漿由于噴涂的開放時間要求較高，故保水率宜略高于一般普通砂漿保水率。高保水性保證了砂漿可噴涂的開放時間，同時使得砂漿在可塑期充分水化，防止其干縮引起的空鼓開裂現(xiàn)象。建議嚴(yán)格控制機噴砂漿的保水率。機噴砂漿采用優(yōu)質(zhì)稠化粉可滿足一定條件下的機械噴涂要求。使用機噴砂漿專用添加劑可使砂漿具有更高的保水性和更好的可噴涂性。

2.2 密度對建筑砂漿機械噴涂效果的影響

保水性是機噴砂漿可噴涂性能的重要影響因素。砂漿保水性差，則砂漿容易泌水離析，分層度增大。傳統(tǒng)的解決方法是往基層上澆水，但其無法保證基層均勻濕潤，表面往往存在明水，且由于氣溫、澆水時間、澆水均勻度的不同，而使基層的吸水量嚴(yán)重離散：基層若本身吸水率高含水量低，則會繼續(xù)吸收砂漿中水分，影響水泥水化和水化產(chǎn)物向基體滲透；基層吸水量低，砂漿中水分向基層中遷移速度慢，甚至在砂漿與基體之間形成一個富水層，同樣影響?zhàn)そY(jié)強度。因此，提高砂漿的保水性較基層澆水的辦法更為有利。

由表6 可知，砂漿保水性與機械可噴涂性存在明顯相關(guān)。配方1未添加任何保水增稠材料，保水率并不滿足標(biāo)準(zhǔn) 88% 的要求。在輸送力試驗中，砂漿出現(xiàn)嚴(yán)重的加壓泌水、離析現(xiàn)象，不適用于機噴。配方3砂漿同樣出現(xiàn)嚴(yán)重的泌水離析現(xiàn)象，其采用了市售稠化粉 T 2，說明稠化粉的產(chǎn)品品質(zhì)對砂漿的保水性影響較大，進(jìn)而影響砂漿的可噴涂性。配方4采用高效稠化粉保水率為 93%，比較適合機噴。配方5測得保水率為 92%，其采用了機噴專用添加劑，適合機噴。

1 配方和3配方測得輸送力都為最大值 500 N，密度＞ 2000 kg/m3，說明密度 2000 kg/m3以上的配方的機噴阻力很大，對管壁造成的磨損大，不適用于機噴砂漿。2 配方密度下降到 2000 kg/m3，對應(yīng)的初始輸送力值下降為101 N。4 配方的密度下降為 1900 kg/m3，測得的輸送力數(shù)值下降為 85 N，砂漿初始輸送效果較好。5 配方密度下降為1740 kg/m3，測得的輸送力初始數(shù)值下降為 26 N。

說明采用機噴專用添加劑的砂漿密度變輕，輸送值變小，噴涂效果好。由上可知，采用不同添加劑的建筑砂漿測得的密度各不相同，與建筑砂漿的輸送力有直接的對應(yīng)關(guān)系。機噴砂漿的密度對輸送力有一定影響，應(yīng)嚴(yán)格控制機噴砂漿的密度。

2.3 輸送力對建筑砂漿機械噴涂效果的影響

由表6 可知，隨時間變化，不同機噴砂漿配方的輸送力數(shù)值變化情況。1 配方未添加任何添加劑，在模擬噴涂時輸送壓力短時間即達(dá)峰值 500 N，砂漿泌水離析，無法輸送；2 配方采用建科院舊稠化粉，測試輸送力峰值為 100 N，稍有泌漿，可較為順利完成輸送，但是 60 min 時輸送力數(shù)值已達(dá)峰值 500 N，說明舊稠化粉對機噴砂漿的穩(wěn)塑效果一般；3 配方采用市售稠化粉，測試輸送力時初始值即為峰值500 N，噴涂效果與1配方未采用添加劑類似，說明該稠化粉無法提高砂漿的和易性；4 配方采用建科院高效稠化粉，5 配方采用機噴專用添加劑，兩個配方的輸送力初始數(shù)值都在 100 N 以下，采用專用添加劑的機噴砂漿的可噴涂開放時間大幅延長。

機噴砂漿輸送力值的大小代表砂漿噴涂阻力大小，摩擦阻力的大小主要取決于砂漿的飽和狀態(tài)。一般來說，超過一定數(shù)值的輸送阻力越大，則該建筑砂漿機械噴涂性不佳，對機械磨損大，噴涂效果差。輸送阻力越小，則該建筑砂漿機械噴涂性越好。

3 結(jié) 語

經(jīng)過分析，影響普通建筑砂漿機械科噴涂效果的因素主要包括保水率、輸送力、密度等。

(1)有效的機噴添加劑可以提高砂漿的保水率，防止砂漿泌水、離析，同時防止砂漿上墻后快速失水造成的水化不充分及干縮開裂等問題。保水性與機噴效果存在一定的正相關(guān)性，為保證一定的噴涂效果，應(yīng)嚴(yán)格控制機噴砂漿的保水率。

(2)輸送力與機噴效果存在一定的負(fù)相關(guān)性。隨著時間延長，砂漿和易性下降，顆粒感變強，體現(xiàn)為輸送力值不斷增大，直至失去輸送性。專用機噴添加劑可噴涂性的開放時間較長，可保證一定的噴涂效果。集料級配、集料細(xì)度模數(shù)、膠凝材料含量、含氣量等都會影響輸送力值的大小，建議以后加強該方面內(nèi)容的研究，鑒于文章篇幅所限，本文未加解析。

(3)密度與機噴效果存在一定負(fù)相關(guān)性。密度是砂漿密實度的表征，與輸送力有直接的對應(yīng)關(guān)系。砂漿在保證強度的前提下，保持一定密實度會使測得的輸送力值恒定在較低范圍，易于機噴。采用不同添加劑的建筑砂漿測得的密度各不相同，為保證一定的噴涂效果，應(yīng)嚴(yán)格控制機噴砂漿的密度。

(4)本文僅從幾個角度對建筑砂漿可噴涂性的影響因素進(jìn)行研究，實際進(jìn)行產(chǎn)品研制和添加劑選擇時還應(yīng)綜合考慮機噴砂漿的強度等指標(biāo)。