建筑砂浆可喷涂性能影响因素研究

翁晓东(上海市松江区建筑建材业管理中心，上海 201613 )

建筑砂浆机械化施工的迅速发展对新拌砂浆的性能提出了新的要求，同时也对科研工作者提出许多新的课题。机喷砂浆性能指标的不完善，直接影响到机械化施工的推广。由于缺乏参照标准，预拌砂浆生产厂家和施工单位都迫切需要科学可行的评价建筑砂浆机喷性能的指标和方法，以解决目前存在的问题。

建筑砂浆可机喷性能的优劣，直接影响硬化后砂浆的耐久性的优劣。评价砂浆或混凝土的可泵性，目前国际上尚无统一方法。砂浆的可喷涂性是一个非常复杂的概念，用某种单一指标来衡量机喷砂浆的可喷涂性是不合适的。鉴于此，本文探讨了普通砂浆可喷涂性优劣的影响因素，为机喷砂浆的研制提供一定参考。

1 试验原材料和试验方法

1.1 试验原材料

水泥，采用上海万安 P·O 42.5 水泥，部分性能见表1；粉煤灰，采用石洞口 Ⅱ 级低钙灰，化学成分及物理性质见表2；添加剂，T 1、T 2、T3及 T4分别为上海市建筑科学研究院的普通稠化粉、市售稠化粉、建科院研制的高效稠化粉、建科院研制机喷砂浆专用添加剂，性能见表3。砂，采用中砂河砂，细度模数 2.3，颗粒级配见表4。

表1 万安水泥厂 42.5 P·O 水泥物理性质

表2 粉煤灰化学性质 %

表3 建科院研制高效稠化粉性能

表4 砂颗粒级配

1.2 试验方法

基本物理性能参照标准 JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》规定测试。

输送力测试方法采用建科院研制的机喷砂浆输送力测定装置来衡量机喷砂浆工作性优劣的差异，更好地表征砂浆在喷涂管内溢出难易程度，即喷涂难易度。

(1)试验仪器：输送力测定仪(自制设备)，该仪器主要包括三部分：试样筒、推进器和数显面板。推进器由推进杆(顶端挡板 48 mm)、传感器和导轨3部分组成，传感器量程为 0～500 N。试样筒长 250 mm，内径 50 mm，在距靠近传感器一端 50 mm 处刻有标线，另一端配有钢制封口，中心开 30 mm 圆孔。

(2)试验步骤：① 试样筒座于玻璃板上，装入 200 mm高砂浆拌合物(即至标线处)，利用插刀插数次，消除空隙部位，然后放入由不吸水材料制成的直径为 48 mm 薄垫片(防止物料在倾斜过程倒掉)。② 将试样筒送入固定卡环，调整推进杆与垫片接触。尾端拧上封端，并在其下方放一浅盘接盛物料。③ 数显面板调零，旋动手柄，匀速前进推进杆。并注意观察控制面板读数变化和筒内试样状态。当物料推出困难，数据接近 450 N 时应立即停止试验。④ 当推进端前进至距离端口 50 mm 左右时，停止推进，面板显示过程中的最大阻力，记录数据。

(3)试验原理：砂浆输送力试验是模仿砂浆机喷实际施工过程的一种有效试验模拟方法，输送阻力越大，则机喷时砂浆和易性不佳，对机械磨损大，喷涂效果差。

1.3 砂浆配合比

表5 为试验所涉及的机喷砂浆配合比。

表5 机喷砂浆配合比 kg/m3

2 试验结果和分析

按表5 配合比成型的机喷砂浆性能指标见表6。

表6 机喷砂浆的性能指标

2.1 保水性对建筑砂浆机械喷涂效果的影响

机喷砂浆由于喷涂的开放时间要求较高，故保水率宜略高于一般普通砂浆保水率。高保水性保证了砂浆可喷涂的开放时间，同时使得砂浆在可塑期充分水化，防止其干缩引起的空鼓开裂现象。建议严格控制机喷砂浆的保水率。机喷砂浆采用优质稠化粉可满足一定条件下的机械喷涂要求。使用机喷砂浆专用添加剂可使砂浆具有更高的保水性和更好的可喷涂性。

2.2 密度对建筑砂浆机械喷涂效果的影响

保水性是机喷砂浆可喷涂性能的重要影响因素。砂浆保水性差，则砂浆容易泌水离析，分层度增大。传统的解决方法是往基层上浇水，但其无法保证基层均匀湿润，表面往往存在明水，且由于气温、浇水时间、浇水均匀度的不同，而使基层的吸水量严重离散：基层若本身吸水率高含水量低，则会继续吸收砂浆中水分，影响水泥水化和水化产物向基体渗透；基层吸水量低，砂浆中水分向基层中迁移速度慢，甚至在砂浆与基体之间形成一个富水层，同样影响黏结强度。因此，提高砂浆的保水性较基层浇水的办法更为有利。

由表6 可知，砂浆保水性与机械可喷涂性存在明显相关。配方1未添加任何保水增稠材料，保水率并不满足标准 88% 的要求。在输送力试验中，砂浆出现严重的加压泌水、离析现象，不适用于机喷。配方3砂浆同样出现严重的泌水离析现象，其采用了市售稠化粉 T 2，说明稠化粉的产品品质对砂浆的保水性影响较大，进而影响砂浆的可喷涂性。配方4采用高效稠化粉保水率为 93%，比较适合机喷。配方5测得保水率为 92%，其采用了机喷专用添加剂，适合机喷。

1 配方和3配方测得输送力都为最大值 500 N，密度＞ 2000 kg/m3，说明密度 2000 kg/m3以上的配方的机喷阻力很大，对管壁造成的磨损大，不适用于机喷砂浆。2 配方密度下降到 2000 kg/m3，对应的初始输送力值下降为101 N。4 配方的密度下降为 1900 kg/m3，测得的输送力数值下降为 85 N，砂浆初始输送效果较好。5 配方密度下降为1740 kg/m3，测得的输送力初始数值下降为 26 N。

说明采用机喷专用添加剂的砂浆密度变轻，输送值变小，喷涂效果好。由上可知，采用不同添加剂的建筑砂浆测得的密度各不相同，与建筑砂浆的输送力有直接的对应关系。机喷砂浆的密度对输送力有一定影响，应严格控制机喷砂浆的密度。

2.3 输送力对建筑砂浆机械喷涂效果的影响

由表6 可知，随时间变化，不同机喷砂浆配方的输送力数值变化情况。1 配方未添加任何添加剂，在模拟喷涂时输送压力短时间即达峰值 500 N，砂浆泌水离析，无法输送；2 配方采用建科院旧稠化粉，测试输送力峰值为 100 N，稍有泌浆，可较为顺利完成输送，但是 60 min 时输送力数值已达峰值 500 N，说明旧稠化粉对机喷砂浆的稳塑效果一般；3 配方采用市售稠化粉，测试输送力时初始值即为峰值500 N，喷涂效果与1配方未采用添加剂类似，说明该稠化粉无法提高砂浆的和易性；4 配方采用建科院高效稠化粉，5 配方采用机喷专用添加剂，两个配方的输送力初始数值都在 100 N 以下，采用专用添加剂的机喷砂浆的可喷涂开放时间大幅延长。

机喷砂浆输送力值的大小代表砂浆喷涂阻力大小，摩擦阻力的大小主要取决于砂浆的饱和状态。一般来说，超过一定数值的输送阻力越大，则该建筑砂浆机械喷涂性不佳，对机械磨损大，喷涂效果差。输送阻力越小，则该建筑砂浆机械喷涂性越好。

3 结 语

经过分析，影响普通建筑砂浆机械科喷涂效果的因素主要包括保水率、输送力、密度等。

(1)有效的机喷添加剂可以提高砂浆的保水率，防止砂浆泌水、离析，同时防止砂浆上墙后快速失水造成的水化不充分及干缩开裂等问题。保水性与机喷效果存在一定的正相关性，为保证一定的喷涂效果，应严格控制机喷砂浆的保水率。

(2)输送力与机喷效果存在一定的负相关性。随着时间延长，砂浆和易性下降，颗粒感变强，体现为输送力值不断增大，直至失去输送性。专用机喷添加剂可喷涂性的开放时间较长，可保证一定的喷涂效果。集料级配、集料细度模数、胶凝材料含量、含气量等都会影响输送力值的大小，建议以后加强该方面内容的研究，鉴于文章篇幅所限，本文未加解析。

(3)密度与机喷效果存在一定负相关性。密度是砂浆密实度的表征，与输送力有直接的对应关系。砂浆在保证强度的前提下，保持一定密实度会使测得的输送力值恒定在较低范围，易于机喷。采用不同添加剂的建筑砂浆测得的密度各不相同，为保证一定的喷涂效果，应严格控制机喷砂浆的密度。

(4)本文仅从几个角度对建筑砂浆可喷涂性的影响因素进行研究，实际进行产品研制和添加剂选择时还应综合考虑机喷砂浆的强度等指标。