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1、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，
2、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
3、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
4、同，商品砂浆的品种很多，法国一个砂浆工厂能生产4050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
5、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
6、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-
7、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
8、）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
9、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
10、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
11、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：,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
12、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。,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。,图2 不同外加剂掺量对水泥净浆流动度的影响,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。,3.
13、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2.63.0。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
14、的最佳掺量为4%，如图3所示。,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。,表4 W2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:,表5 矿渣的物理力学性能指标,表6 矿渣粉的化学成分,3.6、粉煤灰 粉煤灰能改善砂浆施工性能和力学性能、减少需水量、避免拌合物的离析、
15、泌水、改善工作性；为降低砂浆生产成本，改善砂浆的和易性，本研究采用一级、二级粉煤灰研制预拌砂浆，各项技术指标见表7。,表7 粉煤灰技术指标,3.7、增稠粉 本研究选用了一阶线性甲基纤维素，羧甲基纤维素淀粉作为增稠组分。3.8、缓凝剂 为了保证预拌砂浆满足远距离运输及施工现场，温度的变化及施工进度的要求，本研究已经研制成功，可以随意调整初凝时间的缓凝剂。,4、各种原材料对预拌砂浆收缩性能的影响 各种原材料在预拌砂浆的生产应用过程中起到非常重要的作用，收缩裂缝的出现是影响砂浆使用功能、耐久性指标的最主要原因。因此通过大量的试验，优选出低收缩值的预拌砂浆原材料品种及最佳掺量，是本研究的关键。,4.1、水泥品种对收缩性能的影响 为了选择适合配制的水泥，我们分别使用普通硅酸盐水泥（PO）、矿渣硅酸盐水泥（PS）、粉煤灰硅酸盐水泥（PF）、火山灰质硅酸盐水泥（PP）采用同样的配合比配制砂浆，对它们的收缩性能进行试验，从中优选出收缩较小的水泥品种用于本研究。收缩试验结果见表10、图4 。,表10 不同品种水泥砂浆的收缩值,（a）标养条件 （b）干燥空气图4 不同品种水泥砂浆的收缩值,
