预拌砂浆研究与应用

预拌砂浆研究与应用北京城建集团有限责任公司混凝土分公司总目录一、预拌砂浆研究与应用工作报告二、预拌砂浆研究与应用技术报告预拌砂浆研究与应用工作报告目录•1、预拌砂浆研究的必要性•2、预拌砂浆研究的可行性•3、项目的来源及研究目标•4、干粉砂浆的研制•5、预拌砂浆的研制•6、研究成果•7、研究结论•1、预拌砂浆研究的必要性•建筑砂浆广泛应用于砌筑，抹灰，地面，屋面找平等工程。传统砂浆（砌筑和抹灰）一般都在施工现场拌制，在拌制过程中为改善砂浆的和易性及柔软性，都不同程度地加入了石灰膏拌制成混合砂浆。由于石灰膏含水50%，重量计量难以实现，工地现场一般采用体积计量法。另外，我国石灰膏制造工艺比较落后，石灰质量不稳定，因此石灰膏的品质（含水率，石灰消解程度等）波度较大，本市大部分工地使用的石灰膏无质量证明书，无产品检验报告，给砂浆质量控制带来了隐患，同时石灰膏的制作、运输和使用，也污染了施工现场的环境，破坏了文明施工。•从混合砂浆组份来看，水泥和石灰膏分属水硬性和气硬性胶凝材料，两者硬化机理截然不同。石灰膏仅改善砂浆的可操作性，对硬化砂浆的物理力学性能起到的作用不大，具体表现为：砂浆不耐水，收缩大，抗渗性差，为此建筑工程施工验收规范规定在±0.00以下，砖基础必须使用水泥砂浆。•在外墙抹灰过程中，设计人员为提高砂浆与基层的粘结力和抗惨性，往往采用水泥砂浆来代替混合砂浆，但由于缺少石灰膏这一保水增稠材料，导致水泥砂浆存在凝结时间短，柔软性和保水性差等缺陷，即使加入了水泥也容易造成砂浆失水硬化快而抹灰层起壳的现象。•由于建筑砂浆这一重要建材质量的波动大，使住宅建筑墙体渗漏开裂、抹灰层起壳、空鼓等质量问题的投诉屡见不鲜、因此为保证住宅及公共建筑施工质量，改进砂浆制作工艺已势在必行。•2、预拌砂浆研究的可行性•早在20世纪50年代末，德国、奥地利、芬兰等国家早已将干粉砂浆作为主要的砂浆建材；在欧洲，100万人口的城市差不多就有2个干粉砂浆生产厂。目前在一些发达国家，预拌砂浆的产量很大，仅德国就有75个干粉砂浆生产工厂，美国和日本目前仍然是世界上最大的两个商品砂浆生产国。根据掺入外加剂的不同，商品砂浆的品种很多，法国一个砂浆工厂能生产40～50种，包括砌筑、抹灰、保温、嵌缝、修复及防水砂浆等，可以很好地制满足各种施工要求。•在发展中国家，商品砂浆也有较快的发展，一些亚洲国家如新加坡、泰国、马来西亚等虽起步较晚，但发展非常迅速。1984年新加坡建立第一个干粉砂浆生产厂，主要生产墙面砂浆产品，马来西亚1987年也投入一条干粉砂浆生产线，同样生产墙面砂浆产品。随着商品砂浆市场的迅速发展，东南亚市场上的商品砂浆产品也丰富起来了，许多新产品如自流平砂浆，防火砂浆，保温墙面砂浆等都已成功投放市场。目前在韩国、日本、泰国、新加坡、马来西亚等亚洲国家和地区，都有大规模的专业干粉砂浆生产厂。•在我国，台湾已有专业的干粉砂浆生产线，香港投产了一条干粉砂浆生产线，上海已经进入推广应用阶段，大陆的其它地区还没有大规模专业的商品砂浆生产厂，目前北京正在编制《预拌砂浆生产和应用技术规程》，并计划推广应用，北京市建委在2004年6月份曾下文推行这一新技术。•综合国内外商品砂浆的发展状况，研究和开发适合北京市场的商品砂浆，进行预拌砂浆的推广应用，从技术层面和政策层面，都具有可行性。•3、项目的来源及研究目标•本项目是根椐北京市建筑市场的发展需求，由北京城建集团有限责任公司提出凝土分公司立项研究的项目，研究时间2003年3月开始，2004年10月完成。•研究的目标包括以下三个部分•（1）在试验室条件下研制成功可以用于砌筑、抹灰、保湿、嵌缝、修复及防水等功能的各种砂浆并确定配合比设计参数。•（2）砂浆用各种原材料对其性能的影响规律进行总结，在此条件的基础上配制成功干粉砂浆，在预拌混凝土生产线上配制成功预拌砂浆应用于工程施工，并对其各种性能进行检测。•（3）编制《预拌砂浆生产和应用技术规程》•4、干粉砂浆的研制•确定干粉砂浆的组成成份配比，并对其性能进行测试。•4.1砌筑砂浆•强度等级：M5--M30•稠度：30--120（mm）•凝结时间：4--12（h）•4.2抹灰砂浆•强度等级：M5--M20•稠度：70--100（mm）•凝结时间：4--12（h）•4.3地面砂浆•强度：M15--M30•稠度：30--70（mm）•凝结时间：4--8（h）•5、预拌砂浆的研制•在干粉砂浆研制成功的基础上，研究并配制出砂浆专用缓凝剂、泵送剂，使之能满足砂浆远距离运输和泵送施工的要求。•进行预拌砂浆的工业化生产，并在实际工程中应用。•6、研究成果•编制《北京市预拌砂浆生产和应用技术操作规程》。•进行预拌砂浆生产应用技术成果验收。•预拌砂浆的性能检测。•7、研究结论•本研究通过对各种原材料的优选、配合比的调整，特别是水泥、外加剂和粉煤灰品种的选择和掺量的调整试验，配制出符合现场施工及使用要求，具有良好施工性能的预拌砂浆。•（1）编制《北京市预拌砂浆生产和应用技术操作规程》，为采用新技术与新材料，实行严格质量控制，改进施工方法，保证工程质量创造有利条件。•（2）商品化干粉和预拌砂浆的研究成功，使砂浆在实现品种多、施工快，工作效率高、保水性、和易性和耐久性好，并且省工，省料，省钱，省心，商品化干粉和预拌砂浆原料占用场地少，可避免粉尘飞扬，有利于环境保护。预拌砂浆研究与应用技术报告•1、概述在20世纪80年代，我国从上海开始并逐渐推广应用建筑用砂浆产品，90年代末期，国内出现了一些商品砂浆生产的厂家，这些厂家大多生产预混（干）砂浆，预混（干）砂浆又分为干粉料、干混料、干混粉砂浆或干混砂浆；它是由胶凝材料、细骨料、外加剂等固体材料组成，经工厂准确配料和均匀混合而制成的砂浆半成品，拌和水是在使用前在施工现场搅拌时加入。上海生产预拌砂浆的厂家，生产的预拌砂浆是指把拌和水在内的全部组份在工厂内完成拌和的砂浆，这种砂浆运到施工现场时可以直接应用。•出于提高建筑工程质量的目的，中国在上世纪90年代末，大力推动和发展商品砂浆，在北京已有生产干粉砂浆的厂家，但是大多数的厂家为单一产品，主要生产水泥基耐磨地面砂浆、瓷砖粘结剂、混凝土界面剂、薄罩面材等。真正用于大规模住宅工程的预拌砂浆在北京还没有出现。随着外加剂技术的不断进步以及材料运输技术的不断提高，预拌砂浆的生产和应用在北京已具备技术条件。•2、预拌砂浆研究的技术路线及技术方案•2.1、预拌砂浆研究的技术原理预拌砂浆是充分利用各种原材料在砂浆中的功能优势，通过优化配料，使用干燥收缩较小的水泥、降低砂浆干缩的外加剂、掺合料，配制出具有优异的施工性能和多功能的干粉砂浆，然后在这种干粉砂浆的基础上掺加专用外加剂，改善其工作性能配制成预拌砂浆。•2.2、预拌砂浆研究的技术路线•预拌砂浆的配制技术，就是根据我国现在的砂浆配合比设计公式，根据以上研究试验结果确定强度等级，然后依据强度等级对工作性能进行调整，最后在试验室确定其生产配合比，并对此配合比下生产的砂浆各项技术指标进行检测，在满足设计的各项指标时，依据试验测试结论进行预拌砂浆的生产应用。•2.3、预拌砂浆研究的技术方案为了得到最优的研究结果，我们采用单因素试验方法优选，先将水泥、粉煤灰、外加剂、掺合料对砂浆收缩的影响进行试验，从中选出强度等级和工作性能相适应、收缩值最低、抗拉强度和抗折强度最高的单因素配比，然后将各种因素综合考虑，进行方案优化选择出最合理的配比，经检测各项主要力学性能指标满足设计要求后再应用于实际工程。其流程如下图：增稠粉的影响粉煤灰的影响水泥的影响外加剂的影响优选水泥品种找出外加剂的适用条件找出粉煤灰的最佳掺量选出合适的增稠粉及最佳掺量固定其他因素改变水泥品种固定其他因素改变增稠粉及掺量固定其他因素改变粉煤灰的品种及掺量工业化试生产应用结论合格不合格固定其他因素改变外加剂品种及掺量图1预拌砂浆研究技术方案•3、原材料的选择预拌砂浆的组成材料主要包括水泥、砂、矿渣粉、粉煤灰、建筑熟石灰、建筑石膏、增稠粉、泵送剂、缓凝剂等。每一种成份在配制不同功能要术的砂浆时，都能发挥独特的功能。•3.1、水泥可以用于预拌砂浆的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、白水泥等。由于预拌砂浆以满足砌筑、抹灰、保温、嵌缝、修复及防水为主，装饰为辅。因此在大多数情况下，采用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥，在本研究中我们选中用了北京京都、冀东盾石、兴隆水泥、双山水泥、鹿泉鼎鑫等水泥厂的水泥进行研究。其性能指标如表1。抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)水泥品种细度(%)标准稠度(%)3天28天3天28天鹿泉鼎鑫P.O42.51.227.26.59.835.558.7琉璃河P.O42.51.228.06.18.226.852.2冀东盾石P.O42.51.627.05.89.424.954.1启新马牌P.O42.52.227.65.48.526.251.6北京京都P.O42.50.827.56.29.535.156.0表1水泥技术数据经过对比，本研究初步确定从京都牌、鼎鑫牌和盾石牌三种水泥中选择活性高、质量性能稳定的P.O42.5水泥。分别采用这三种不同的水泥，同一种外加剂的三种不同掺量进行流动度对比试验，已确定水泥外加剂的适应性试验结果如图2所示。32033034035036037038039040022.533.544.555.5外加剂掺量(%)水泥净浆流动度(mm)京都牌鼎鑫牌盾石牌图2不同外加剂掺量对水泥净浆流动度的影响化学成分C3A(%)R2O(%)Cl－(%)SO3(%)C4AF(%)含量15.20.840.00042.569.3凝结时间（h）抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)烧失量(%)标准稠度(%)初凝终凝3天7天3天28天物理性能2.0226.92:094:326.38.934.459.5根据对比试验结果，选用鼎鑫牌P.O42.5水泥，其性能见表2。表2鹿泉鼎鑫P.O42.5水泥性能通过实验测试的水泥基本性能稳定，各种参数满足国家的出厂要求，且富裕强度高。细度模数表观密度堆积密度含泥量泥块含量2.82650kg/m31550kg/m30.4％03.2、砂子可以用于预拌砂浆的砂子，需要经过干燥、筛分等预备处理，以保证粒度质量符合配合此设计的要求，在本研究中我们从北京、三河、涿洲、昌平等地选取了几个砂样进行实验。最后确定采用洁净的中砂，细度模数为2.6～3.0。其性能如表3。表3砂的技术指标•3.3、拌合水采用自来水。•3.4、外加剂为了确保预拌砂浆远距离运输以及向高层建筑的泵送施工需求，本研究配制成功预拌砂浆专用外加剂，其性能指标如表所示：采用同一种水泥（鼎鑫P.O42.5）分别对萘系减水剂W1、聚羧酸系列减水剂W2和蜜胺系列减水剂W3三种外加剂，进行流动度对比试验。试验表明，W1的最佳掺量为2%，W2的最佳掺量为5%，W3的最佳掺量为4%，如图3所示。2602803003203403603804001.52.02.53.03.54.04.55.0掺量(%)流动度(mm)W1W2W3图3外加剂掺量与水泥净浆流动度的关系•经过对萘系减水剂（W1）、蜜胺系列减水剂（W3）和聚羧酸（W2）系列减水剂试验结果的对比，选用W2聚羧酸系列高效减水剂。它具有无氯、低碱、高效等特点，能非常明显的改善砂浆和易性及粘聚性，提高砂浆的密实性和耐久性等，其技术指标如表4所示。减水率%31.2碱含量%0.37比重（20℃）1.04PH值7.1固含量%20对钢筋锈蚀无抗压强度比%标准值本品值1天≥1401653天≥130－7天≥12513028天≥120130表4W2高效减水剂的技术指标•3.5、矿渣粉•本研究为了降低水泥水化热，采用部分矿渣粉来代替水泥，以改善砂浆的性能，实验所选用的矿渣粉技术指标如下表:级别项目S105S95S75实测值密度，g/cm3不小于2.83.1比表面积，m2/kg不小于3504207天95755598活性指数，%不小于28天1059575102流动度比，%不小于85909591烧失量，%