機噴抹灰砂漿在中空混凝土隔墻體系中的應用研究

山東方達康工業纖維素有限公司、方達康砂漿技術研究院馮文利教授，編寫了機噴抹灰砂漿在中空混凝土隔墻體系中的應用研究。

摘要：在當前生產效率意味著經濟效益的時代，尤其是針對城市中商超、醫院等大型建筑，高效快速地建成建筑是建筑企業占領市場的必備條件，因此裝配式建筑成為滿足經濟社會發展需求的必要路徑。隨著建筑行業裝配式技術的不斷發展，輕鋼龍骨體系隔墻因質量輕、抵御地震、隔音效果好、防火功能突出、整體強度高，且具備節能、經濟、環保、節約空間等優勢，在建筑室內隔墻中的應用越來越廣泛。隨著預拌砂漿行業的發展，人工成本的不斷增加，機械設備的日趨智能化，預拌砂漿機械化施工技術越來越受到行業的關注。本文主要探討機噴砂漿在中空混凝土隔墻體系中的應用。

1 引言

干混砂漿作為繼預拌混凝土之后的又一新型綠色建筑材料，具有節約資源、保護環境、確保建筑工程質量、實現資源再利用等方面的優良性能。經過多年的實施，仍有一些施工企業采用傳統方式進行現場攪拌砂漿，砂漿質量差，環境污染嚴重，造成資源浪費。究其根本原因就是現場攪拌砂漿成本低，使用預拌干混砂漿成本高，尤其是預拌干混抹灰砂漿，因此，如何在使用預拌干混抹灰砂漿的同時，降低施工綜合成本是全面推廣普及預拌干混砂漿的關鍵。同時探索機噴砂漿在中空混凝土隔墻體系中的應用。本項目通過技術創新研制出可以機械化施工的預拌干混抹灰砂漿。實現抹灰工程采用預拌干混抹灰砂漿機械化施工，通過提高施工效率，降低勞務成本，彌補使用預拌干混抹灰砂漿增加的材料成本，降低的勞務成本比增加的材料成本要多，從而降低施工綜合成本。

主要創新點：

1.通過骨料優化技術、添加劑復配技術使普通干混抹灰砂漿實現機械化噴涂。研究骨料級配、粒徑與砂漿噴涂機的適應性,確定骨料最佳級配、最大粒徑和添加劑復配組成。

2.現利用粉煤灰替代部分水泥和骨料制備機噴干混抹灰砂漿,在滿足砂漿機噴施工操作和抗壓強度、粘結強度等基本性能不變的情況下實現資源的綜合利用。

3.通過對機噴設備和泵送設備改良,大幅提高施工效率,實現長距離、高提升度的輸送和較大顆粒配置的機噴干混抹灰砂漿實現噴涂,提高粗顆粒砂子利用率。

2 機噴砂漿優勢分析

與傳統的現場拌制砂漿相比，機噴砂漿引入了纖維素醚等一系列可優化砂漿性能的外加劑，使砂漿的和易性好，保水率高，長距離、大高度泵送后仍具有良好的工作性能。其最大優勢在于施工效率高，成型后砂漿的質量好，由于噴涂時砂漿有較大的初始速度，因此與基體有較牢的抓附作用，可減少空鼓開裂。采用機噴砂漿工藝既可節省工期、提高質量，還可創造效益。

此外，機噴砂漿施工工藝的優勢主要有以下幾點：（1）砂漿強度高，密實度好，空鼓、裂縫少；（2）可解決人工短缺與熟練技工匱乏的難題，提高施工效率；（3）使用機械代替人工勞動，可降低勞動強度，提高工作效率；（4）使用砂漿輸送設備直接將砂漿傳送至工作面，環保、經濟，大幅減少了環境污染。

3 砂漿技術問題

3.1界面處理的必要性

對于機噴砂漿，國標GB/T 25181《預拌砂漿》中要求的粘結強度并不高（要求M5砂漿不小于0.15MPa，M5以上砂漿不小于0.2MPa）,對于光滑的剪力墻面此粘結強度值不足以抵抗砂漿層干縮后的收縮應力,易造成空鼓的質量問題。所以做好前期的界面處理（主要是剪力墻面）顯得尤為重要，且應選用滿足GB/T 25181《預拌砂漿》標準中界面砂漿產品所規定的技術要求的專業廠家生產的界面處理材料（要求拉伸粘結強度不小于0.5MPa）。

3.2 對機噴砂漿的要求

機噴砂漿的技術指標除需滿足標準GB/T 25181《預拌砂漿》要求外，為了泵送及噴涂施工的順暢進行還需將稠度、表觀密度、泌水率、分層度、保水率控制在合適范圍內，具體如下：

（1）稠度是表征砂漿干稀程度的指標。太干的砂漿不易泵送，不易粘墻。太稀的砂漿易分層離析，在墻面上也不易掛住漿，易造成砂漿流淌。機噴砂漿的適宜稠度在100～110mm。若只是輸送至樓層后人工抹灰，適宜稠度需做到90～100mm，否則無法正常進行人工抹灰。

（2）表觀密度可間接表征出砂漿的含氣量，當砂漿含氣量過高時，遠程泵送時易發生泵送無力的情況（砂漿中的氣孔具有彈性，會削弱泵機的作用力），砂漿經多次擠壓但出口砂漿無法正常出漿時會出現管道內局部砂漿分層的情況而易造成堵泵。對于遠程泵送砂漿的表觀密度控制在大于1900kg/m3時發生堵泵的概率較低，對于短程泵送（水平50m以內，垂直20m以內）砂漿的表觀密度控制大于1850kg/m3時即可正常運作。

（3）泌水率與分層度是表征機噴砂漿靜置過程中保持其均質狀態的能力，泌水率大的砂漿分層度也相應會大，易在泵送過程中產生離析而增大堵泵的風險。以分層度來表征需做到分層度值在5～10mm間較適合于泵送及噴涂施工（分層度過低也會產生一定的負作用，易造成砂漿上墻后干燥速度過慢，從而影響工人的正常刮平施工）。

（4）保水率是表征砂漿保持內部水份不被外部環境吸走的能力，保水率好往往砂漿的泌水率小，同時砂漿也不易離析，但保水率太高會造成砂漿層（主要是厚層砂漿）出現表干里不干的情況，也會影響工人的刮平施工。最佳機噴砂漿保水率宜控制在90%～95%。對于泵送至樓層再進行人工抹灰的砂漿,保水率還可適當控制低一些，以利于工人的刮平操作。

4 砂級配與機噴砂漿的研究

4.1 原材料

（1）水泥：山水P·O42.5水泥，物理力學性能見表1。

（2）粉煤灰：Ⅱ級，主要技術性能見表2。

（3）石灰石粉：密度2823kg/m3，比表面積422m2/kg，主要化學成分見表3。

（4）砂：河砂A、河砂B，均水洗晾曬至飽和面干，排除含泥量的影響。河砂A、B的細度模數分別為2.76、1.36，篩分試驗結果見表4。

（5）水：自來水。

（6）機噴抹灰砂漿專用外加劑：山東方達康工業纖維素有限公司，主要技術性能見表5。

4.2 試驗方法

機噴抹灰砂漿的稠度、分層度、保水性、凝結時間、抗壓強度等均參照JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》進行測試。

（1）研究砂級配對機噴抹灰砂漿的影響，根據河砂A和河砂B的顆粒級配配制出不同細度模數的砂漿用砂，混合砂的細度模數見表6。

設計配制強度等級M10的機噴抹灰砂漿，具體配合比為：固定膠集比為0.24，其中集料為15%石灰石粉+85%混合砂；膠凝材料為80%水泥+20%粉煤灰；機噴抹灰砂漿專用外加劑摻量為膠凝材料質量的2%。通過控制用水量來控制砂漿的稠度為（100±2）mm，測試在該稠度范圍內機噴抹灰砂漿的性能。試驗配合比如表7所示。

（2）研究砂含泥量對機噴抹灰砂漿的影響，配制強度等級為M10的機噴抹灰砂漿，具體配合比為：固定膠集比為0.24，其中集料為15%石灰石粉+85%混合砂（細度模數為2.3）；膠凝材料為80%水泥+20%粉煤灰；機噴抹灰砂漿專用外加劑摻量為膠凝材料質量的2%；泥粉摻量（等質量取代混合砂）分別為0、2%、4%、6%、8%，通過控制用水量調節砂漿稠度為（100±2）mm，測試在該稠度范圍內機噴抹灰砂漿的性能。所用泥粉為河砂經過水洗后殘余的泥漿經過干燥后得到。試驗配合比如表8所示。

4.3 試驗結果與討論

砂細度模數對機噴抹灰砂漿工作性能的影響，如表9所示。

由表9可見，在稠度為（100±2）mm條件下，隨著砂細度模數的增大，砂漿的用水量減少，當砂的細度模數由1.9增大至2.7時，用水量減少了7.8%。主要原因在于隨著砂細度模數的減小，砂的比表面積增大，用水量也相應增多，導致保水率也隨之增大，而且砂細度對砂漿分層度也有較大的影響。當砂細度模數為2.1時，砂漿分層度最小，為8mm，利于儲存。砂細度模數過大或者過小都會使砂漿分層度增大，不利于砂漿在施工前儲存。

砂細度模數對機噴抹灰砂漿力學性能的影響，如見表10所示。

由表10可見，砂的細度模數對機噴抹灰砂漿的抗壓、抗折強度均有較大的影響，但對壓折比影響并不明顯，對拉伸粘結強度的影響顯著。隨著砂細度模數的增大，砂漿的抗壓、抗折強度先提高后降低，細度模數為2.3時，抗壓、抗折強度均達到最高，其中28d抗壓強度可達設計強度的157%。

主要原因在于：（1）細度模數的增大使得用水量增多，水灰比增大，強度降低；（2）細度模數越小的砂子越加符合緊密堆積原則，成型后的砂漿密實度更高，孔隙率更低，更有利于強度的提高；（3）細度模數越大，總表面積更大，則膠凝材料與砂子之間的粘結面積更大，粘結性能更好，宏觀表現出抗折強度更高。砂漿力學性能受這3個因素的綜合作用。

由于抗壓、抗折強度的變化波動范圍不大，因此其壓折比變化也很小。但是砂漿的拉伸粘結強度與細度模數有很大的關聯性。砂細度模數的增大使砂漿的14d拉伸粘結強度逐漸降低，這是由于砂的細度模數越小，其比表面積越大，砂漿與基體的粘結界面的面積增大，則拉伸粘結強度更高。

砂含泥量對機噴抹灰砂漿工作性能的影響，如表11所示。

由表11可見，含泥量的增加使砂漿在達到相同稠度時的用水量增加，但密度略微減小，對砂漿的保水率和分層度無明顯影響。相關研究表明泥中的蒙脫土成分對聚羧酸減水劑具有很強的優先吸附作用，因此在上述試驗中，含泥量越大，能夠發揮減水效應的機噴抹灰砂漿專用外加劑的量越小，因此達到相同稠度砂漿的需水量更大。

砂含泥量對機噴抹灰砂漿力學性能的影響，如表12所示。

由表12可見，砂漿的7d、28d抗壓強度在含泥量從0增加到2%時稍有提高；當摻量大于2%時，抗壓強度明顯下降；含泥量為8%時，砂漿的28d抗壓強度較含泥量為0時降低了14.2%。隨砂含泥量的增大，拉伸粘結強度逐漸降低。含泥量從0到2%時，砂漿的7d抗折強度從3.3MPa提高到3.6MPa，除此之外，砂漿的早期、后期抗折強度均隨著含泥量的增加而有不同程度的降低。特別是含泥量在超過4%時變化比較明顯。

砂含泥量的變化對砂漿28d壓折比影響不大，但7d壓折比則有下降的趨勢。主要是因為隨著含泥量的增大，相應的砂漿用水量增多，水灰比增大，致使強度降低，且水灰比增大也使砂漿黏度減小，相應的抗折強度有著影響。微量的泥粉在砂漿中能夠與石灰石粉共同起著微集料的作用對砂漿進行填充潤滑，因此砂子含泥量在摻量小于2%時砂漿的壓折比變化不明顯。含泥量對砂漿的拉伸粘結強度影響比較大，且隨著含泥量的增加，14d拉伸粘結強度下降速率增大，含泥量為0時的拉伸粘結強度為0.53MPa，含泥量為8%時拉伸粘結強度降至0.37MPa，下降幅度達到30.2%。一方面，用水量的增大使膠集料間的粘結強度降低；另一方面，泥土也降低了纖維素醚等保水增稠劑的效應，因而含泥量對砂漿的粘結強度影響較大。

5 砂漿機械化噴涂施工技術推廣

近幾年隨著預拌砂漿技術的發展，行業政策的推動、國內噴漿設備及噴涂工藝水平的提高，普通砂漿的機械化施工開始規模化應用到建筑工程中。但仍存在工藝模式選型不夠合理、與傳統工藝競爭激烈、工藝流程順暢度不夠、整體成本優勢不明顯等問題，從而導致砂漿機械噴涂工藝不能在建筑行業內普及應用。

針對砂漿機械化噴涂施工推廣問題，業界有不少的建設性意見，綜合起來主要是解決施工流程順暢度的問題，這一問題又涉及到生產配送模式選型、砂漿選型、設備選型、工藝選型等諸多環節，各個環節進行優化組合才能得到好的效果，推廣普及機噴工藝也就是順理成章的事了。

6 結語

砂漿機械化噴涂施工技術水平隨著行業的發展及工程應用的經驗積累正慢慢趨于成熟，但現階段機噴施工仍存在諸多環節的問題而未能推廣普及。業界還需從生產配送模式、砂漿選型、設備選型、工藝選型等環節進行優化，以解決施工流程整體順暢度的問題。

要砂漿機械化施工產業實現規模化，還需要持續進行砂漿機噴技術的研究、結合國內的施工作業實際情況不斷完善與優化各方面技術以保證此行業產業鏈的完整性，才能逐步實現砂漿機械化施工技術在行業內普及推廣。

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