濕拌砂漿存在的問題及砂漿外加劑的改進(jìn)應(yīng)對(duì)措施

王海濤，徐錦富，賈雷，劉萬(wàn)昊，王劍，劉陽(yáng)，洪強(qiáng)，霍向陽(yáng)

（1. 天津市飛龍砼外加劑有限公司，天津 300400；2. 天津市宏發(fā)混凝土有限公司，天津 300304）

0 引言

預(yù)拌砂漿是隨著建筑業(yè)科技的進(jìn)步和文明施工發(fā)展起來(lái)的一種新型建筑材料，也是國(guó)家建筑節(jié)能要求及建筑現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，是節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、保證建筑工程質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)資源綜合利用，促進(jìn)文明施工的一項(xiàng)重要手段。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，水泥砂漿的需求量日益增加，為了節(jié)能降耗、優(yōu)化成本、提升企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也促使很多商品混凝土攪拌站增加產(chǎn)能生產(chǎn)濕拌砂漿。

相比干混砂漿，濕拌砂漿在設(shè)備投入方面，攪拌站只要獨(dú)立加裝一套篩砂機(jī)器設(shè)備就可以生產(chǎn)濕拌砂漿，達(dá)到一站兩用的目的；原材料選擇余地大，集料可以采用干料，也可以采用濕料且不用烘干，因而可以降低生產(chǎn)成本。運(yùn)輸和儲(chǔ)存方面，干混砂漿分為散裝運(yùn)輸與袋裝運(yùn)輸，散裝運(yùn)輸施工現(xiàn)場(chǎng)還應(yīng)配備儲(chǔ)存罐（維修、配件等費(fèi)用），在運(yùn)輸、人力、物力上投入較大。相比干混砂漿，新型濕拌砂漿以混凝土的生產(chǎn)方式生產(chǎn)，采用商品混凝土集中生產(chǎn)，濕拌砂漿可以選擇同混凝土攪拌站現(xiàn)有車輛共用統(tǒng)一調(diào)度協(xié)調(diào)，集中配送，有效解決了生產(chǎn)成本高、設(shè)備損耗嚴(yán)重的經(jīng)營(yíng)模式，濕拌砂漿在運(yùn)輸和使用環(huán)節(jié)投資較小。從綜合成本考慮，將天津及周邊市場(chǎng)同類型干粉砂漿和濕拌砂漿進(jìn)行對(duì)比，折算成噸的話，按現(xiàn)有原材料和預(yù)拌砂漿配比工藝成本結(jié)合砂漿到工地的價(jià)格，每噸濕拌砂漿比干粉便宜 40 多元，延續(xù)到后期的砂漿施工成本的話，濕拌砂漿比干粉砂漿每平米施工成本便宜 1 元左右。但濕拌砂漿在生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中，因受限于原材料濕砂篩分和對(duì)機(jī)制砂的特點(diǎn)、對(duì)級(jí)配沒有充分認(rèn)識(shí)了解及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度造成凝結(jié)時(shí)間的影響，如失水快、柔韌性差、脆性大、強(qiáng)度低、抗裂效果差，加上攪拌站砂漿配合比和現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程的管控不到位，與干拌砂漿相比，濕拌砂漿附著力差、粘接力不牢固，易形成空鼓、裂縫與脫落等缺陷，造成質(zhì)量不穩(wěn)定、材料浪費(fèi)大等問題。因此目前濕拌砂漿主要適用于抹灰砂漿低強(qiáng)度等級(jí)中應(yīng)用，這些問題給濕拌砂漿的推廣及應(yīng)用施工帶來(lái)很大的負(fù)面影響。通過(guò)對(duì)濕拌砂漿外加劑技術(shù)的提升和根據(jù)濕拌砂漿現(xiàn)場(chǎng)原材料的變化及時(shí)調(diào)整外加劑的配方，可有效解決濕拌砂漿生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在的問題。

1 影響濕拌砂漿質(zhì)量的原料特征描述、存在的質(zhì)量問題及相應(yīng)調(diào)整思路

1.1 原材料

集料，起到骨架、填充料、防止體積變化的作用，目前天然砂資源越來(lái)越緊張，已逐漸被機(jī)制砂替代。早在 2013 年時(shí)機(jī)制砂所占比重已達(dá) 76%，天然砂的日益緊缺使得機(jī)制砂逐漸成為濕拌砂漿的主要研究對(duì)象。機(jī)制砂的特點(diǎn)：有棱角、不圓潤(rùn)、孔隙率高、級(jí)配不合理、呈啞鈴狀、石粉含量高。機(jī)制砂種類：石灰?guī)r、玄武巖、花崗巖、大理巖、砂巖、鵝卵石、石英巖、尾礦砂。由于機(jī)制砂整形后，外形不圓潤(rùn)、孔隙率高，砂漿的流動(dòng)性不好調(diào)整，工人不愿意接受。

在天津及周邊主要用石灰?guī)r和尾礦砂機(jī)制砂，石灰?guī)r機(jī)制砂（圖 1）的主要特點(diǎn)為：砂子硬度低、石粉含量高且不穩(wěn)定。配制出來(lái)的砂漿發(fā)粘，解決砂漿發(fā)粘的問題成為關(guān)鍵。尾礦機(jī)制砂（圖 2）的特點(diǎn)為：砂子硬度高、級(jí)配較差、比重高。配制出來(lái)的砂漿發(fā)散不包漿，解決砂漿發(fā)散問題成為關(guān)鍵。機(jī)制砂在粒形特征、級(jí)配、石粉含量等物理性質(zhì)方面有別于天然砂，不同產(chǎn)地的機(jī)制砂粒狀、顆粒表面粗糙程度、石粉含量不同，其和砂漿外加劑的適應(yīng)性也有著較大差異。天然砂質(zhì)量不穩(wěn)定，機(jī)制砂更加不穩(wěn)定，隨時(shí)發(fā)生變化，機(jī)制砂的整形不好，配制不好會(huì)出現(xiàn)砂眼、劃痕。

圖1 石灰?guī)r機(jī)制砂

圖 2 鐵礦尾礦砂

膠凝材料。濕拌砂漿用水泥作為主要膠凝材料，預(yù)拌砂漿常用 425 水泥。水泥不安定因素有：氧化鈣、氧化鎂、石膏。

另外，濕拌砂漿主要使用的摻合料有：礦渣微粉、粉煤灰、石粉等。粉煤灰氧化鈣含量不能超過(guò) 10%，起到活性、填充、形態(tài)效應(yīng)，用粉煤灰來(lái)平衡砂子粗細(xì)的變化。

濕拌砂漿外加劑根據(jù)其他原料變化、不同工地要求的保塑時(shí)間和隨著溫度變化和濕拌砂漿配合比的變化，及時(shí)調(diào)整內(nèi)部保水和緩凝成分比例。

1.2 濕拌砂漿存在的質(zhì)量問題及原因分析

（1）開裂：級(jí)配不合理、砂細(xì)、粉料多、含泥量大、加水多、保水不好、過(guò)了初凝時(shí)間施工、搓毛時(shí)間掌握不好、墻體打水太多太少、施工層太厚太薄等。圖3 為保水不好、失水太快造成的剪力墻砂漿開裂照片。

（2）空鼓：級(jí)配不合理、粘接力不夠、柔韌性差、配比不合理、沒有調(diào)出砂漿塑性、外加劑劑應(yīng)用不合理、容重太小、砂漿透氣性差等因素。

（3）強(qiáng)度低：水泥應(yīng)用不當(dāng)、砂子偏細(xì)、級(jí)配不合理、砂漿保水不好、后期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)取?/p>

⑥鄭石橋、劉慶堯:《〈審計(jì)法〉涉及的若干基礎(chǔ)性問題的再思考——基于十九大報(bào)告的視角》，《南京審計(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)》2018年第1期。

（4）浮砂：砂子級(jí)配不好、砂子偏細(xì)、粉料少等因素。

1.3 針對(duì)濕拌砂漿存在的問題調(diào)整思路

（1）砂子越粗，比表面越小，砂子越細(xì)，比表面積越大。隨著比表面積的變化要調(diào)整灰砂比。調(diào)整灰砂比要注意，1）如果砂子變粗，要注意濕拌砂漿的和易性和劃痕問題的出現(xiàn)，2）如果砂子變細(xì)，要注意砂漿粘度高和開裂問題。

（2）對(duì)濕拌砂漿質(zhì)量影響最大的變量就是摻合料的成分變化，粉煤灰和礦渣粉最佳比例按成分做些微調(diào)，確定水泥和粉煤灰比例至關(guān)重要。

（3）確定濕拌砂漿外加劑的種類和數(shù)量，配方不固定，需隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，動(dòng)態(tài)找平。每天篩砂子級(jí)配，根據(jù)砂子級(jí)配變化調(diào)整濕拌砂漿配方和濕拌砂漿外加劑的內(nèi)部保水、引氣和保塑成份比例。夏季水泥水化速度加快，提高緩凝劑用量，注意高溫條件下砂漿強(qiáng)度的變化；冬季施工，水泥的水化速度慢，用防凍劑，常用的甲酸鈣、亞硝酸鈉。嚴(yán)格按照 DB/T 29—130—2015《預(yù)拌砂漿技術(shù)規(guī)程》和 JGJ/T 223—2010《預(yù)拌砂漿應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。

2 研究?jī)?nèi)容

針對(duì)濕拌砂漿目前存在的問題，通過(guò)濕拌砂漿外加劑技術(shù)提升來(lái)達(dá)到改善和提高濕拌砂漿質(zhì)量和優(yōu)化成本的目的。

新型專用濕拌砂漿外加劑研發(fā)機(jī)理：根據(jù)聚羧酸聚合物聚合時(shí)可通過(guò)預(yù)設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，調(diào)整聚合工藝設(shè)定目標(biāo)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)和分子量獲得一種濕拌砂漿專用保水劑，該類保水劑是與聚羧酸減水劑協(xié)同作用而研發(fā)的一種水溶性高分子保水劑，并與其他功能性材料復(fù)配而成的一種抗開裂、高保水性濕拌砂漿外加劑。

區(qū)別于傳統(tǒng)的濕拌砂漿外加劑，本產(chǎn)品是憑借其在濕拌砂漿中獨(dú)特的功能性，使其成為一種稠度、保塑時(shí)間可調(diào)、保水能力特別強(qiáng)的功能型外加劑。該產(chǎn)品中有大量親水性基團(tuán)，這些親水性基團(tuán)形成大量的微交聯(lián)結(jié)構(gòu)，這種分子網(wǎng)絡(luò)可以吸附大量的水分子，在缺水的環(huán)境中又可以將水分子釋放出來(lái)。區(qū)別于傳統(tǒng)單一的纖維素醚類、膠粉類、淀粉分解產(chǎn)物類保水劑，該產(chǎn)品可明顯改善濕拌砂漿的保水性，提高濕拌砂漿的工作性，使?jié)癜枭皾{拌合物在流動(dòng)性、稠度、抗開裂性、可塑性、保水性之間形成一種良好的平衡。本產(chǎn)品根據(jù)濕拌砂漿工作性原理，針對(duì)砂中粘土、石粉對(duì)濕拌砂漿造成的不良影響，結(jié)合水泥水化機(jī)理，將各功能性組分復(fù)配而成的一種抗開裂、高保水性適應(yīng)性更廣的功能性濕拌砂漿外加劑。

3 功能型濕拌砂漿外加劑的制備及性能檢測(cè)試驗(yàn)

3.1 合成聚醚砂漿保水劑母液制備過(guò)程

在帶有攪拌和溫度計(jì)的三口燒瓶中加入一定量去離子水，加入 5～10 份丙烯基磺酸鈉，5～10 份丙烯酰胺，加入 0.3～0.5 份雙氧水，攪拌 30 分鐘內(nèi)勻速滴加10 份丙烯酸和同份數(shù)去離子水稀釋好的溶液，同時(shí)滴加 0.1～0.5 份巰基丙酸＋同份數(shù)去離子水溶液和 0.1～0.2 份還原劑 VC，在 25℃ 保溫 1 小時(shí)，用液堿氫氧化鈉調(diào)節(jié) pH 值至 8～9，即可制得淡黃色透明聚羧酸砂漿專用保水劑。反應(yīng)方程式如下：

3.2 功能型 JFL-W306 砂漿外加劑成品制備

高分散性聚羧酸外加劑：5～10 份，聚羧酸類保水劑：5～10份，緩凝劑：5～10份，增稠劑：1～1.5份，專用引氣劑 0.1～0.5 份，自來(lái)水 68～83.9 份。物料全部加入后繼續(xù)攪拌 30 分鐘即可制得一種抗開裂、高保水性、保塑時(shí)間可調(diào)整的濕拌砂漿外加劑。

注：（1）高分散性聚羧酸外加劑濃度 40%；（2）聚羧酸類保水劑（砂漿專用類）濃度 10%；（3）緩凝劑：葡萄糖酸鈉、白糖；（4）增稠劑：可溶性膠粉、纖維素類；（5）引氣劑：砂漿專用類。

3.3 濕拌砂漿外加劑功能型 JFL-306-1/2 制備

在帶有攪拌的三口燒瓶中加入 70.5～87.8 份的自來(lái)水，在攪拌時(shí)按不同比例和順序依次加入高分散性聚羧酸外加劑：5～10 份，聚羧酸類保水劑：5～10 份，緩凝劑：2～8 份，增稠劑：0.1～0.5 份，專用引氣劑0.1～1 份，物料全部加入后繼續(xù)攪拌 30 分鐘即可制得針對(duì)機(jī)制砂專用濕拌砂漿外加劑。

3.4 試驗(yàn)說(shuō)明

試驗(yàn)依據(jù) JG/T 426—2013《抹灰砂漿增塑劑》，GB/T 25181—2019《預(yù)拌砂漿》，JG/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

（1）試驗(yàn)材料：P·O42.5水泥；攪拌站現(xiàn)場(chǎng)用細(xì)度模數(shù) 2.4～2.6 中砂；Ⅱ級(jí)粉煤灰；S95 級(jí)礦渣粉；混凝土用水。

（2）保塑時(shí)間是指濕拌砂漿的可使用時(shí)間（從砂漿生產(chǎn)到砂漿開始失去和易性這段時(shí)間或者是在作業(yè)面的可操作時(shí)間），天津周邊正常做到 8～24 小時(shí)。

（3）濕拌砂漿外加劑同固含量、同樣摻量、同條件進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 1 和表 2，其中表 2 第1～3 組為試驗(yàn)用石灰?guī)r機(jī)制砂，第 4～6 組試驗(yàn)為尾礦砂。

表1 摻不同類型濕拌砂漿外加劑與基準(zhǔn)濕拌砂漿技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

從表 2 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，功能型砂漿外加劑 2 型針對(duì)機(jī)制砂從稠度損失率和保水率損失方面有明顯改善，濕拌砂漿和易性好，手感潤(rùn)滑，上墻成型粘接力好，不起砂不開裂，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期跟蹤觀察沒有空鼓現(xiàn)象。

表2 濕拌砂漿外加劑在不同機(jī)制砂中對(duì)濕拌砂漿性能的影響

圖4 和圖 5 為濕拌砂漿試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)照片。

圖4 剪力墻砂漿開裂（保水不好失水太快）

圖5 濕拌砂漿外加劑稠度損失測(cè)定

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)預(yù)設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，調(diào)整聚合工藝設(shè)定目標(biāo)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)和分子量獲得一種濕拌砂漿中聚羧酸類保水劑，根據(jù)客戶的現(xiàn)場(chǎng)施工要求及濕拌砂漿其他原材料的變化，通過(guò)物理復(fù)配一些增稠組分、緩凝組分和引氣組分，達(dá)到一種具有抗開裂，保水效果優(yōu)越的功能性濕拌砂漿外加劑。

圖6 上墻手感、塑滑性及流掛性能測(cè)試

（2）新型 JFL-306 型濕拌砂漿外加劑應(yīng)用在機(jī)制砂的濕拌砂漿中，能明顯增強(qiáng)水泥砂漿的抗壓、抗折強(qiáng)度，同時(shí)施工塑滑性、增稠性、抗流掛性比較突出。其適應(yīng)性廣、生產(chǎn)簡(jiǎn)單，保塑時(shí)間根據(jù)砂子及其他原材變化調(diào)整方便有效，該產(chǎn)品制備常溫物理混合即可，配合解決客戶因地材變化造成的成本造價(jià)高，有效避免因?yàn)橘|(zhì)量問題引起的工程質(zhì)量事故，綜合效益高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（3）影響濕拌砂漿質(zhì)量的因素很多，一個(gè)因素的變化引起系統(tǒng)的崩潰，機(jī)制砂的情況非常復(fù)雜，含泥量、含粉量的不同，調(diào)整方法不同，變量太大，要隨時(shí)調(diào)整配方；從制砂開始到砂漿上墻是一個(gè)系統(tǒng)問題，而不是一個(gè)配方的問題。