王娟

（上海市建筑科學(xué)研究院，上海 201108）

建筑砂漿機(jī)械化施工關(guān)鍵指標(biāo)研究

王娟

（上海市建筑科學(xué)研究院，上海 201108）

隨著建筑業(yè)勞動(dòng)力成本逐年增加、建設(shè)工程質(zhì)量要求不斷提高等因素的推動(dòng)，普通建筑砂漿的機(jī)械化施工由于具備環(huán)保、效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、工程質(zhì)量好以及材料損耗少等優(yōu)點(diǎn)，顯示出強(qiáng)有力的市場競爭性。但由于建筑砂漿機(jī)械化施工關(guān)鍵指標(biāo)等研究的滯后阻礙了機(jī)噴砂漿的發(fā)展。從多角度研究普通建筑砂漿機(jī)噴效果的影響因素，提出機(jī)噴砂漿的優(yōu)異噴涂性能控制要點(diǎn)，為機(jī)械化施工的普通砂漿配方研制提供一定參考。

機(jī)械化施工；建筑砂漿；關(guān)鍵指標(biāo)；保水率；輸送力

0 前言

隨著建筑業(yè)勞動(dòng)力成本逐年增加、建設(shè)工程質(zhì)量要求不斷提高等因素的推動(dòng)，傳統(tǒng)建筑砂漿作業(yè)方式逐步顯現(xiàn)出滯后于時(shí)代發(fā)展的特點(diǎn)，建筑砂漿的作業(yè)方式必定向機(jī)械化、自動(dòng)化方式轉(zhuǎn)變。從發(fā)達(dá)國家發(fā)展經(jīng)驗(yàn)看，相比傳統(tǒng)手工施工，機(jī)械化施工具有效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、工程質(zhì)量好、環(huán)保、材料損耗少等優(yōu)點(diǎn)，顯示出強(qiáng)有力的市場競爭性，國外的機(jī)噴設(shè)備及砂漿配方等都有了長足發(fā)展[1-2]。

國內(nèi)的普通砂漿機(jī)械化施工也進(jìn)行了許多嘗試，但由于機(jī)械化施工是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及人、機(jī)、料三大因素和特殊國情，一直沒有得到很好的推廣。首先砂漿機(jī)械化施工的噴涂設(shè)備對產(chǎn)品的粒型和施工性要求不一，國內(nèi)承建商由于受成本限制往往不能接受國外配方和噴漿設(shè)備，又由于噴涂性和施工性差不能接受國內(nèi)配方。其次，專業(yè)抹灰施工方普遍專業(yè)素質(zhì)不高，未體驗(yàn)機(jī)噴砂漿利潤優(yōu)勢，無動(dòng)力培養(yǎng)專業(yè)施工隊(duì)伍。同時(shí)，國內(nèi)至今還沒有統(tǒng)一的測試和評價(jià)機(jī)械化噴涂砂漿的方法及其標(biāo)準(zhǔn)，砂漿機(jī)械化施工理論研究一直滯后，一般普通砂漿生產(chǎn)企業(yè)并不了解普通砂漿機(jī)械化施工關(guān)鍵指標(biāo)，其產(chǎn)品無法達(dá)到泵送、噴涂的機(jī)械化施工要求，產(chǎn)品和機(jī)械裝備之間存在嚴(yán)重脫節(jié)，影響了機(jī)械化施工在國內(nèi)的發(fā)展。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

水泥：萬安水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量27.4%，3 d抗折、抗壓強(qiáng)度分別為6.63、34.99 MPa。

砂：采用3種砂，中砂（S1）為河砂，細(xì)度模數(shù)2.3，顆粒級(jí)配見表1，此外還采用8目砂（S2）及40目～80目砂（S3）。

表1 實(shí)驗(yàn)用中砂的顆粒級(jí)配

粉煤灰：寶鋼Ⅱ級(jí)低鈣灰，需水量比103%，細(xì)度18.5%，化學(xué)成分見表2。

表2 粉煤灰的化學(xué)成分%

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 基本性能測試方法

預(yù)拌砂漿的保水率、抗壓和抗折強(qiáng)度等性能參照J(rèn)GJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行測試。

1.2.2 輸送力測試方法

為量化機(jī)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，筆者模擬實(shí)際機(jī)噴砂漿噴涂過程，研制輸送力測定裝置（專利號(hào)201510976974.8），如圖1所示。

圖1 砂漿輸送力測定儀

砂漿輸送力實(shí)驗(yàn)是模仿機(jī)噴砂漿實(shí)際噴涂過程的一種嚴(yán)格測試方法。一般來說，超過一定數(shù)值的輸送阻力越大，該建筑砂漿機(jī)械噴涂的流動(dòng)性不佳，對機(jī)械磨損大，噴涂效果差。輸送阻力越小，則該建筑砂漿機(jī)械噴涂的流動(dòng)性越好。

1.3 機(jī)噴砂漿的配合比（見表3）

表3 機(jī)噴砂漿的配合比

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

按表3配合比成型的機(jī)噴砂漿性能指標(biāo)見表4。

（b）The house that I used to live in has been knocked down.

表4 機(jī)噴砂漿的性能指標(biāo)

2.1 保水率對建筑砂漿機(jī)械噴涂效果的影響

砂漿的保水性對砂漿的和易性影響較大，純水泥砂漿由于缺乏保水材料，砂漿保水性差，表現(xiàn)為砂漿泌水量和分層度都很大。砂漿過多失水會(huì)影響砂漿的正常凝結(jié)硬化，降低砂漿與基底的粘結(jié)強(qiáng)度，使砂漿不容易涂抹，保水性不好，泌水離析現(xiàn)象嚴(yán)重。

由表4可以看出，保水性與機(jī)噴效果存在一定的正相關(guān)性。1#配方未添加任何保水增稠材料，保水率為86%，在模擬噴涂效果的輸送實(shí)驗(yàn)時(shí)，砂漿出現(xiàn)嚴(yán)重的加壓泌水、離析現(xiàn)象，無法用于機(jī)噴施工。3#配方采用市售稠化粉T2，保水率為89%，砂漿同樣出現(xiàn)嚴(yán)重的泌水離析現(xiàn)象，說明稠化粉的品質(zhì)對砂漿的保水性影響較大，進(jìn)而對砂漿和易性產(chǎn)生較大影響。2#和7#配方的保水率都為90%，輸送力實(shí)驗(yàn)表明，砂漿在一定時(shí)間內(nèi)可以滿足機(jī)噴施工要求。8#和9#配方采用機(jī)噴專用添加劑，保水率分別為91%、92%，輸送力實(shí)驗(yàn)表明其適于機(jī)械噴涂。

機(jī)噴砂漿由于施工性要求較高，故保水率較一般普通砂漿略高。通過以上實(shí)驗(yàn)可知，機(jī)噴砂漿的保水率不宜低于90%。優(yōu)質(zhì)稠化粉是一種用于普通砂漿的性價(jià)比極高的無機(jī)保水增稠材料，可使普通砂漿具有良好的保水性，從而保證砂漿的施工性能，機(jī)噴砂漿采用優(yōu)質(zhì)稠化粉可滿足一定條件下的機(jī)械噴涂要求。使用專用添加劑可使砂漿具有更好的膠體性質(zhì)，提高新拌砂漿的保水性，既可以防止砂漿離析，又可以在養(yǎng)護(hù)初期防止水分過分散失，有利于水泥充分水化。

2.2 輸送力對建筑砂漿機(jī)械噴涂流動(dòng)性的影響

砂漿輸送力實(shí)驗(yàn)是模仿機(jī)噴砂漿實(shí)際噴涂過程的一種嚴(yán)格測試方法。由表4可見，1#配方未添加任何保水增稠材料，在模擬噴涂時(shí)輸送壓力短時(shí)可達(dá)峰值500 N，砂漿泌水離析，無法輸送。2#配方添加普通稠化粉，測試輸送力峰值為101 N，稍有泌漿，可較為順利完成輸送。3#配方添加市售稠化粉，測試輸送力短時(shí)可達(dá)峰值500 N，噴涂效果與1#配比類似，說明該稠化粉并未提高砂漿的和易性。4#～7#配方采用高效稠化粉，4#配方采用14%水泥及中砂，5#配方采用細(xì)砂為主的級(jí)配砂，6#采用粗砂為主的級(jí)配砂，7#配方采用12%水泥及中砂，4個(gè)配方的輸送力數(shù)值都在100 N以下，在一定時(shí)間內(nèi)都較適合機(jī)械噴涂，水泥摻量降低2%使輸送力數(shù)值稍有提高，細(xì)砂為主的級(jí)配砂使輸送力數(shù)值略有降低，結(jié)果表明，一定條件下水泥摻量與集配細(xì)砂的增加可提高砂漿的噴涂效果。8#與9#配方都采用機(jī)噴專用添加劑，9#配方水泥摻量較8#提高1%，二者輸送力數(shù)值有較大幅度下降，9#配方的輸送力為40 N，機(jī)噴時(shí)間可大幅延長。10#配方為市售成熟的機(jī)噴石膏配方，測試輸送力值為28 N。

由以上分析可知，輸送力實(shí)驗(yàn)可很好地表征不同配方的機(jī)噴砂漿流動(dòng)性優(yōu)劣，可作為衡量機(jī)噴砂漿噴涂效果的指標(biāo)之一。一般來說，超過一定數(shù)值的輸送阻力越大，該建筑砂漿機(jī)械噴涂的流動(dòng)性不佳，對機(jī)械磨損大，噴涂效果差。輸送阻力越小，則建筑砂漿機(jī)械噴涂的流動(dòng)性越好。但不代表輸送力數(shù)值越小的配方就一定是適合機(jī)械噴涂的配方，機(jī)噴砂漿噴涂后上墻效果同樣重要，因此應(yīng)同時(shí)觀察砂漿的黏聚力、黏性等指標(biāo)。2.3建筑砂漿密度對機(jī)械噴涂效果的影響

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。由表4可見，1#和3#配方的密度都大于2000 kg/m3，輸送力則可達(dá)峰值500 N，說明密度2000 kg/m3以上的配方的機(jī)噴阻力很大，對機(jī)械磨損大，不適用于機(jī)噴砂漿。2#、4#～7#配方的密度在1900～2000 kg/m3，測得的輸送力為70～105 N，在一定時(shí)間內(nèi)砂漿輸送效果較好，但隨時(shí)間延長，輸送力不斷增大，因此對噴涂機(jī)械的選擇和施工時(shí)間有一定的要求。8#、9#配方密度為1810 kg/m3，測得的輸送力分別為50、40 N，說明砂漿采用機(jī)噴專用添加劑，噴涂效果好，開放時(shí)間長。

由以上可知，機(jī)噴砂漿的密度對輸送力有一定影響，密度宜控制在1850 kg/m3以下，對機(jī)械噴涂效果有利。

2.4 不同種類添加劑對機(jī)噴砂漿強(qiáng)度的影響

強(qiáng)度是機(jī)噴砂漿最基本的物理性能，不同種類的添加劑對機(jī)噴砂漿強(qiáng)度影響各有不同，在滿足機(jī)噴砂漿噴涂效果前提下要保證砂漿的強(qiáng)度。

由表4可見，未添加任何保水增稠材料的1#配方28 d抗壓強(qiáng)度可達(dá)30 MPa以上，但并不適用于機(jī)械噴涂。添加市售稠化粉的3#配方具有類似性能。4#～7#配方添加高效稠化粉，28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)15MPa以上，其中采用粗砂為主級(jí)配砂的6#配方28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)20MPa。8#配方采用機(jī)噴砂漿專用添加劑，12%的水泥摻量下28 d抗壓強(qiáng)度略大于10 MPa，強(qiáng)度富余值不高，說明采用此有機(jī)添加劑應(yīng)適當(dāng)提高水泥摻量。9#配方采用13%的水泥摻量，其28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)15 MPa以上。

綜上，在保證機(jī)噴效果前提下，采用T3稠化粉的機(jī)噴砂漿冬季配方在12%水泥摻量時(shí)即可滿足DPM10要求。采用機(jī)噴砂漿專用添加劑T4的機(jī)噴砂漿冬季配方在13%水泥摻量時(shí)可滿足DPM10要求。

3 結(jié)論

（1）保水率是機(jī)噴砂漿機(jī)噴性能的重要指標(biāo)，機(jī)噴砂漿保水性不好，泌水離析現(xiàn)象嚴(yán)重。保水性與機(jī)噴效果存在一定的正相關(guān)性。有效的機(jī)噴添加劑可以降低砂漿的推進(jìn)阻力，防止砂漿泌水、離析。為保證一定的噴涂效果，機(jī)噴砂漿的保水率宜高于90%。

（2）輸送力可有效表征機(jī)噴砂漿的流動(dòng)性，可作為衡量機(jī)噴砂漿噴涂效果的指標(biāo)之一。一般來說，超過一定數(shù)值的輸送阻力越大，該建筑砂漿機(jī)械噴涂的流動(dòng)性不佳，對機(jī)械磨損大，噴涂效果差。輸送阻力越小，則該建筑砂漿機(jī)械噴涂的流動(dòng)性越好。

（3）機(jī)噴砂漿的密度與輸送力有直接的對應(yīng)關(guān)系。采用不同添加劑的建筑砂漿測得的密度各不相同，可明顯影響砂漿的輸送力，密度控制在1850 kg/m3以下對機(jī)械噴涂效果有利。

（4）保水率、輸送力和密度對于確定建筑砂漿的機(jī)械化施工效果有重要作用，滿足較佳保水率、輸送力和密度的建筑砂漿具有良好的噴涂和易性。除此之外，還應(yīng)同時(shí)觀察或測試砂漿的黏度及黏聚力等指標(biāo)，防止上墻后脫落或粘刀現(xiàn)象的發(fā)生。

（5）在滿足機(jī)噴砂漿噴涂效果前提下要保證砂漿的強(qiáng)度。采用高效稠化粉T3的機(jī)噴砂漿冬季配方在12%水泥摻量時(shí)即可滿足機(jī)噴砂漿DPM10要求，宜選擇合適的噴涂機(jī)械。采用機(jī)噴砂漿專用添加劑T4砂漿冬季配方在13%水泥摻量時(shí)可滿足機(jī)噴砂漿DPM10要求，開放時(shí)間長，噴涂效果佳，噴涂機(jī)械適應(yīng)性好，對配方要求較高的噴涂機(jī)械都可適用。

[1]Hans-Peter Irsch.建筑干混砂漿的機(jī)械施工[C]//中國國際建筑干混砂漿生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集，北京，2004：193-196.

[2]黃莉紅.干混砂漿的機(jī)械施工[C]//王培銘.商品砂漿的科學(xué)與技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012：374-376.

Research on critical indicators of mechanization construction of building mortar

WANG Juan
（Shanghai Research Institute of Building Sciences，Shanghai 201108，China）

As the construction quality requirements and labor costs continue to increase year by year，the mechanization construction of mortar exhibit strong market competition due to its good environmental protection，high efficiency，low labor intensity，good construction quality，and less material loss，etc.However，lack of researches on key indicators influencing mortar spraying retard the development of mechanization.In this paper，influencing factors and control points on performance of ordinary building mortar spraying are discussed and proposed from multiple perspectives，which provide a reference for the formula development of spraying mortar.

mechanization construction，building mortar，key indicator，water retention，conveying force

TU528.063

A

1001-702X（2016）12-0057-03

2016-05-04；

2016-06-10

王娟，女，1985年生，山東臨沂人，碩士，從事綠色建材和節(jié)能相關(guān)研發(fā)和技術(shù)服務(wù)工作。