濕拌砂漿存在的問題及砂漿外加劑的改進應對措施

王海濤，徐錦富，賈雷，劉萬昊，王劍，劉陽，洪強，霍向陽

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

0 引言

預拌砂漿是隨著建筑業科技的進步和文明施工發展起來的一種新型建筑材料，也是國家建筑節能要求及建筑現代化發展的必然趨勢，是節約資源、保護環境、保證建筑工程質量，實現資源綜合利用，促進文明施工的一項重要手段。隨著國內經濟發展水平的提高，水泥砂漿的需求量日益增加，為了節能降耗、優化成本、提升企業市場競爭力也促使很多商品混凝土攪拌站增加產能生產濕拌砂漿。

相比干混砂漿，濕拌砂漿在設備投入方面，攪拌站只要獨立加裝一套篩砂機器設備就可以生產濕拌砂漿，達到一站兩用的目的；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，因而可以降低生產成本。運輸和儲存方面，干混砂漿分為散裝運輸與袋裝運輸，散裝運輸施工現場還應配備儲存罐（維修、配件等費用），在運輸、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方式生產，采用商品混凝土集中生產，濕拌砂漿可以選擇同混凝土攪拌站現有車輛共用統一調度協調，集中配送，有效解決了生產成本高、設備損耗嚴重的經營模式，濕拌砂漿在運輸和使用環節投資較小。從綜合成本考慮，將天津及周邊市場同類型干粉砂漿和濕拌砂漿進行對比，折算成噸的話，按現有原材料和預拌砂漿配比工藝成本結合砂漿到工地的價格，每噸濕拌砂漿比干粉便宜 40 多元，延續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。但濕拌砂漿在生產及現場使用過程中，因受限于原材料濕砂篩分和對機制砂的特點、對級配沒有充分認識了解及現場環境溫度造成凝結時間的影響，如失水快、柔韌性差、脆性大、強度低、抗裂效果差，加上攪拌站砂漿配合比和現場施工過程的管控不到位，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，造成質量不穩定、材料浪費大等問題。因此目前濕拌砂漿主要適用于抹灰砂漿低強度等級中應用，這些問題給濕拌砂漿的推廣及應用施工帶來很大的負面影響。通過對濕拌砂漿外加劑技術的提升和根據濕拌砂漿現場原材料的變化及時調整外加劑的配方，可有效解決濕拌砂漿生產和現場應用中存在的問題。

1 影響濕拌砂漿質量的原料特征描述、存在的質量問題及相應調整思路

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越緊張，已逐漸被機制砂替代。早在 2013 年時機制砂所占比重已達 76%，天然砂的日益緊缺使得機制砂逐漸成為濕拌砂漿的主要研究對象。機制砂的特點：有棱角、不圓潤、孔隙率高、級配不合理、呈啞鈴狀、石粉含量高。機制砂種類：石灰巖、玄武巖、花崗巖、大理巖、砂巖、鵝卵石、石英巖、尾礦砂。由于機制砂整形后，外形不圓潤、孔隙率高，砂漿的流動性不好調整，工人不愿意接受。

在天津及周邊主要用石灰巖和尾礦砂機制砂，石灰巖機制砂（圖 1）的主要特點為：砂子硬度低、石粉含量高且不穩定。配制出來的砂漿發粘，解決砂漿發粘的問題成為關鍵。尾礦機制砂（圖 2）的特點為：砂子硬度高、級配較差、比重高。配制出來的砂漿發散不包漿，解決砂漿發散問題成為關鍵。機制砂在粒形特征、級配、石粉含量等物理性質方面有別于天然砂，不同產地的機制砂粒狀、顆粒表面粗糙程度、石粉含量不同，其和砂漿外加劑的適應性也有著較大差異。天然砂質量不穩定，機制砂更加不穩定，隨時發生變化，機制砂的整形不好，配制不好會出現砂眼、劃痕。

圖1 石灰巖機制砂

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 10%，起到活性、填充、形態效應，用粉煤灰來平衡砂子粗細的變化。

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

1.2 濕拌砂漿存在的質量問題及原因分析

（1）開裂：級配不合理、砂細、粉料多、含泥量大、加水多、保水不好、過了初凝時間施工、搓毛時間掌握不好、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：級配不合理、粘接力不夠、柔韌性差、配比不合理、沒有調出砂漿塑性、外加劑劑應用不合理、容重太小、砂漿透氣性差等因素。

（3）強度低：水泥應用不當、砂子偏細、級配不合理、砂漿保水不好、后期養護不當等。

⑥鄭石橋、劉慶堯:《〈審計法〉涉及的若干基礎性問題的再思考——基于十九大報告的視角》，《南京審計大學學報》2018年第1期。

（4）浮砂：砂子級配不好、砂子偏細、粉料少等因素。

1.3 針對濕拌砂漿存在的問題調整思路

（1）砂子越粗，比表面越小，砂子越細，比表面積越大。隨著比表面積的變化要調整灰砂比。調整灰砂比要注意，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，2）如果砂子變細，要注意砂漿粘度高和開裂問題。

（2）對濕拌砂漿質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，確定水泥和粉煤灰比例至關重要。

（3）確定濕拌砂漿外加劑的種類和數量，配方不固定，需隨時進行調整，動態找平。每天篩砂子級配，根據砂子級配變化調整濕拌砂漿配方和濕拌砂漿外加劑的內部保水、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。嚴格按照 DB/T 29—130—2015《預拌砂漿技術規程》和 JGJ/T 223—2010《預拌砂漿應用技術規程》相關規定進行現場施工。

2 研究內容

針對濕拌砂漿目前存在的問題，通過濕拌砂漿外加劑技術提升來達到改善和提高濕拌砂漿質量和優化成本的目的。

新型專用濕拌砂漿外加劑研發機理：根據聚羧酸聚合物聚合時可通過預設計分子結構的特點，調整聚合工藝設定目標產物的分子結構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同作用而研發的一種水溶性高分子保水劑，并與其他功能性材料復配而成的一種抗開裂、高保水性濕拌砂漿外加劑。

區別于傳統的濕拌砂漿外加劑，本產品是憑借其在濕拌砂漿中獨特的功能性，使其成為一種稠度、保塑時間可調、保水能力特別強的功能型外加劑。該產品中有大量親水性基團，這些親水性基團形成大量的微交聯結構，這種分子網絡可以吸附大量的水分子，在缺水的環境中又可以將水分子釋放出來。區別于傳統單一的纖維素醚類、膠粉類、淀粉分解產物類保水劑，該產品可明顯改善濕拌砂漿的保水性，提高濕拌砂漿的工作性，使濕拌砂漿拌合物在流動性、稠度、抗開裂性、可塑性、保水性之間形成一種良好的平衡。本產品根據濕拌砂漿工作性原理，針對砂中粘土、石粉對濕拌砂漿造成的不良影響，結合水泥水化機理，將各功能性組分復配而成的一種抗開裂、高保水性適應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試驗

3.1 合成聚醚砂漿保水劑母液制備過程

在帶有攪拌和溫度計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 分鐘內勻速滴加10 份丙烯酸和同份數去離子水稀釋好的溶液，同時滴加 0.1～0.5 份巰基丙酸＋同份數去離子水溶液和 0.1～0.2 份還原劑 VC，在 25℃ 保溫 1 小時，用液堿氫氧化鈉調節 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，自來水 68～83.9 份。物料全部加入后繼續攪拌 30 分鐘即可制得一種抗開裂、高保水性、保塑時間可調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 份的自來水，在攪拌時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攪拌 30 分鐘即可制得針對機制砂專用濕拌砂漿外加劑。

3.4 試驗說明

試驗依據 JG/T 426—2013《抹灰砂漿增塑劑》，GB/T 25181—2019《預拌砂漿》，JG/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》中的試驗方法進行試驗。

（1）試驗材料：P·O42.5水泥；攪拌站現場用細度模數 2.4～2.6 中砂；Ⅱ級粉煤灰；S95 級礦渣粉；混凝土用水。

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

（3）濕拌砂漿外加劑同固含量、同樣摻量、同條件進行對比試驗，試驗結果見表 1 和表 2，其中表 2 第1～3 組為試驗用石灰巖機制砂，第 4～6 組試驗為尾礦砂。

表1 摻不同類型濕拌砂漿外加劑與基準濕拌砂漿技術指標試驗結果

從表 2 的試驗數據得出，功能型砂漿外加劑 2 型針對機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，手感潤滑，上墻成型粘接力好，不起砂不開裂，經過長期跟蹤觀察沒有空鼓現象。

表2 濕拌砂漿外加劑在不同機制砂中對濕拌砂漿性能的影響

圖4 和圖 5 為濕拌砂漿試驗現場照片。

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定

4 結語

（1）通過預設計分子結構的特點，調整聚合工藝設定目標產物的分子結構和分子量獲得一種濕拌砂漿中聚羧酸類保水劑，根據客戶的現場施工要求及濕拌砂漿其他原材料的變化，通過物理復配一些增稠組分、緩凝組分和引氣組分，達到一種具有抗開裂，保水效果優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試

（2）新型 JFL-306 型濕拌砂漿外加劑應用在機制砂的濕拌砂漿中，能明顯增強水泥砂漿的抗壓、抗折強度，同時施工塑滑性、增稠性、抗流掛性比較突出。其適應性廣、生產簡單，保塑時間根據砂子及其他原材變化調整方便有效，該產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高，有效避免因為質量問題引起的工程質量事故，綜合效益高，具有廣闊的應用前景。

（3）影響濕拌砂漿質量的因素很多，一個因素的變化引起系統的崩潰，機制砂的情況非常復雜，含泥量、含粉量的不同，調整方法不同，變量太大，要隨時調整配方；從制砂開始到砂漿上墻是一個系統問題，而不是一個配方的問題。