湿拌砂浆存在的问题及砂浆外加剂的改进应对措施

王海涛，徐锦富，贾雷，刘万昊，王剑，刘阳，洪强，霍向阳

（1. 天津市飞龙砼外加剂有限公司，天津 300400；2. 天津市宏发混凝土有限公司，天津 300304）

0 引言

预拌砂浆是随着建筑业科技的进步和文明施工发展起来的一种新型建筑材料，也是国家建筑节能要求及建筑现代化发展的必然趋势，是节约资源、保护环境、保证建筑工程质量，实现资源综合利用，促进文明施工的一项重要手段。随着国内经济发展水平的提高，水泥砂浆的需求量日益增加，为了节能降耗、优化成本、提升企业市场竞争力也促使很多商品混凝土搅拌站增加产能生产湿拌砂浆。

相比干混砂浆，湿拌砂浆在设备投入方面，搅拌站只要独立加装一套筛砂机器设备就可以生产湿拌砂浆，达到一站两用的目的；原材料选择余地大，集料可以采用干料，也可以采用湿料且不用烘干，因而可以降低生产成本。运输和储存方面，干混砂浆分为散装运输与袋装运输，散装运输施工现场还应配备储存罐（维修、配件等费用），在运输、人力、物力上投入较大。相比干混砂浆，新型湿拌砂浆以混凝土的生产方式生产，采用商品混凝土集中生产，湿拌砂浆可以选择同混凝土搅拌站现有车辆共用统一调度协调，集中配送，有效解决了生产成本高、设备损耗严重的经营模式，湿拌砂浆在运输和使用环节投资较小。从综合成本考虑，将天津及周边市场同类型干粉砂浆和湿拌砂浆进行对比，折算成吨的话，按现有原材料和预拌砂浆配比工艺成本结合砂浆到工地的价格，每吨湿拌砂浆比干粉便宜 40 多元，延续到后期的砂浆施工成本的话，湿拌砂浆比干粉砂浆每平米施工成本便宜 1 元左右。但湿拌砂浆在生产及现场使用过程中，因受限于原材料湿砂筛分和对机制砂的特点、对级配没有充分认识了解及现场环境温度造成凝结时间的影响，如失水快、柔韧性差、脆性大、强度低、抗裂效果差，加上搅拌站砂浆配合比和现场施工过程的管控不到位，与干拌砂浆相比，湿拌砂浆附着力差、粘接力不牢固，易形成空鼓、裂缝与脱落等缺陷，造成质量不稳定、材料浪费大等问题。因此目前湿拌砂浆主要适用于抹灰砂浆低强度等级中应用，这些问题给湿拌砂浆的推广及应用施工带来很大的负面影响。通过对湿拌砂浆外加剂技术的提升和根据湿拌砂浆现场原材料的变化及时调整外加剂的配方，可有效解决湿拌砂浆生产和现场应用中存在的问题。

1 影响湿拌砂浆质量的原料特征描述、存在的质量问题及相应调整思路

1.1 原材料

集料，起到骨架、填充料、防止体积变化的作用，目前天然砂资源越来越紧张，已逐渐被机制砂替代。早在 2013 年时机制砂所占比重已达 76%，天然砂的日益紧缺使得机制砂逐渐成为湿拌砂浆的主要研究对象。机制砂的特点：有棱角、不圆润、孔隙率高、级配不合理、呈哑铃状、石粉含量高。机制砂种类：石灰岩、玄武岩、花岗岩、大理岩、砂岩、鹅卵石、石英岩、尾矿砂。由于机制砂整形后，外形不圆润、孔隙率高，砂浆的流动性不好调整，工人不愿意接受。

在天津及周边主要用石灰岩和尾矿砂机制砂，石灰岩机制砂（图 1）的主要特点为：砂子硬度低、石粉含量高且不稳定。配制出来的砂浆发粘，解决砂浆发粘的问题成为关键。尾矿机制砂（图 2）的特点为：砂子硬度高、级配较差、比重高。配制出来的砂浆发散不包浆，解决砂浆发散问题成为关键。机制砂在粒形特征、级配、石粉含量等物理性质方面有别于天然砂，不同产地的机制砂粒状、颗粒表面粗糙程度、石粉含量不同，其和砂浆外加剂的适应性也有着较大差异。天然砂质量不稳定，机制砂更加不稳定，随时发生变化，机制砂的整形不好，配制不好会出现砂眼、划痕。

图1 石灰岩机制砂

图 2 铁矿尾矿砂

胶凝材料。湿拌砂浆用水泥作为主要胶凝材料，预拌砂浆常用 425 水泥。水泥不安定因素有：氧化钙、氧化镁、石膏。

另外，湿拌砂浆主要使用的掺合料有：矿渣微粉、粉煤灰、石粉等。粉煤灰氧化钙含量不能超过 10%，起到活性、填充、形态效应，用粉煤灰来平衡砂子粗细的变化。

湿拌砂浆外加剂根据其他原料变化、不同工地要求的保塑时间和随着温度变化和湿拌砂浆配合比的变化，及时调整内部保水和缓凝成分比例。

1.2 湿拌砂浆存在的质量问题及原因分析

（1）开裂：级配不合理、砂细、粉料多、含泥量大、加水多、保水不好、过了初凝时间施工、搓毛时间掌握不好、墙体打水太多太少、施工层太厚太薄等。图3 为保水不好、失水太快造成的剪力墙砂浆开裂照片。

（2）空鼓：级配不合理、粘接力不够、柔韧性差、配比不合理、没有调出砂浆塑性、外加剂剂应用不合理、容重太小、砂浆透气性差等因素。

（3）强度低：水泥应用不当、砂子偏细、级配不合理、砂浆保水不好、后期养护不当等。

⑥郑石桥、刘庆尧:《〈审计法〉涉及的若干基础性问题的再思考——基于十九大报告的视角》，《南京审计大学学报》2018年第1期。

（4）浮砂：砂子级配不好、砂子偏细、粉料少等因素。

1.3 针对湿拌砂浆存在的问题调整思路

（1）砂子越粗，比表面越小，砂子越细，比表面积越大。随着比表面积的变化要调整灰砂比。调整灰砂比要注意，1）如果砂子变粗，要注意湿拌砂浆的和易性和划痕问题的出现，2）如果砂子变细，要注意砂浆粘度高和开裂问题。

（2）对湿拌砂浆质量影响最大的变量就是掺合料的成分变化，粉煤灰和矿渣粉最佳比例按成分做些微调，确定水泥和粉煤灰比例至关重要。

（3）确定湿拌砂浆外加剂的种类和数量，配方不固定，需随时进行调整，动态找平。每天筛砂子级配，根据砂子级配变化调整湿拌砂浆配方和湿拌砂浆外加剂的内部保水、引气和保塑成份比例。夏季水泥水化速度加快，提高缓凝剂用量，注意高温条件下砂浆强度的变化；冬季施工，水泥的水化速度慢，用防冻剂，常用的甲酸钙、亚硝酸钠。严格按照 DB/T 29—130—2015《预拌砂浆技术规程》和 JGJ/T 223—2010《预拌砂浆应用技术规程》相关规定进行现场施工。

2 研究内容

针对湿拌砂浆目前存在的问题，通过湿拌砂浆外加剂技术提升来达到改善和提高湿拌砂浆质量和优化成本的目的。

新型专用湿拌砂浆外加剂研发机理：根据聚羧酸聚合物聚合时可通过预设计分子结构的特点，调整聚合工艺设定目标产物的分子结构和分子量获得一种湿拌砂浆专用保水剂，该类保水剂是与聚羧酸减水剂协同作用而研发的一种水溶性高分子保水剂，并与其他功能性材料复配而成的一种抗开裂、高保水性湿拌砂浆外加剂。

区别于传统的湿拌砂浆外加剂，本产品是凭借其在湿拌砂浆中独特的功能性，使其成为一种稠度、保塑时间可调、保水能力特别强的功能型外加剂。该产品中有大量亲水性基团，这些亲水性基团形成大量的微交联结构，这种分子网络可以吸附大量的水分子，在缺水的环境中又可以将水分子释放出来。区别于传统单一的纤维素醚类、胶粉类、淀粉分解产物类保水剂，该产品可明显改善湿拌砂浆的保水性，提高湿拌砂浆的工作性，使湿拌砂浆拌合物在流动性、稠度、抗开裂性、可塑性、保水性之间形成一种良好的平衡。本产品根据湿拌砂浆工作性原理，针对砂中粘土、石粉对湿拌砂浆造成的不良影响，结合水泥水化机理，将各功能性组分复配而成的一种抗开裂、高保水性适应性更广的功能性湿拌砂浆外加剂。

3 功能型湿拌砂浆外加剂的制备及性能检测试验

3.1 合成聚醚砂浆保水剂母液制备过程

在带有搅拌和温度计的三口烧瓶中加入一定量去离子水，加入 5～10 份丙烯基磺酸钠，5～10 份丙烯酰胺，加入 0.3～0.5 份双氧水，搅拌 30 分钟内匀速滴加10 份丙烯酸和同份数去离子水稀释好的溶液，同时滴加 0.1～0.5 份巯基丙酸＋同份数去离子水溶液和 0.1～0.2 份还原剂 VC，在 25℃ 保温 1 小时，用液碱氢氧化钠调节 pH 值至 8～9，即可制得淡黄色透明聚羧酸砂浆专用保水剂。反应方程式如下：

3.2 功能型 JFL-W306 砂浆外加剂成品制备

高分散性聚羧酸外加剂：5～10 份，聚羧酸类保水剂：5～10份，缓凝剂：5～10份，增稠剂：1～1.5份，专用引气剂 0.1～0.5 份，自来水 68～83.9 份。物料全部加入后继续搅拌 30 分钟即可制得一种抗开裂、高保水性、保塑时间可调整的湿拌砂浆外加剂。

注：（1）高分散性聚羧酸外加剂浓度 40%；（2）聚羧酸类保水剂（砂浆专用类）浓度 10%；（3）缓凝剂：葡萄糖酸钠、白糖；（4）增稠剂：可溶性胶粉、纤维素类；（5）引气剂：砂浆专用类。

3.3 湿拌砂浆外加剂功能型 JFL-306-1/2 制备

在带有搅拌的三口烧瓶中加入 70.5～87.8 份的自来水，在搅拌时按不同比例和顺序依次加入高分散性聚羧酸外加剂：5～10 份，聚羧酸类保水剂：5～10 份，缓凝剂：2～8 份，增稠剂：0.1～0.5 份，专用引气剂0.1～1 份，物料全部加入后继续搅拌 30 分钟即可制得针对机制砂专用湿拌砂浆外加剂。

3.4 试验说明

试验依据 JG/T 426—2013《抹灰砂浆增塑剂》，GB/T 25181—2019《预拌砂浆》，JG/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》中的试验方法进行试验。

（1）试验材料：P·O42.5水泥；搅拌站现场用细度模数 2.4～2.6 中砂；Ⅱ级粉煤灰；S95 级矿渣粉；混凝土用水。

（2）保塑时间是指湿拌砂浆的可使用时间（从砂浆生产到砂浆开始失去和易性这段时间或者是在作业面的可操作时间），天津周边正常做到 8～24 小时。

（3）湿拌砂浆外加剂同固含量、同样掺量、同条件进行对比试验，试验结果见表 1 和表 2，其中表 2 第1～3 组为试验用石灰岩机制砂，第 4～6 组试验为尾矿砂。

表1 掺不同类型湿拌砂浆外加剂与基准湿拌砂浆技术指标试验结果

从表 2 的试验数据得出，功能型砂浆外加剂 2 型针对机制砂从稠度损失率和保水率损失方面有明显改善，湿拌砂浆和易性好，手感润滑，上墙成型粘接力好，不起砂不开裂，经过长期跟踪观察没有空鼓现象。

表2 湿拌砂浆外加剂在不同机制砂中对湿拌砂浆性能的影响

图4 和图 5 为湿拌砂浆试验现场照片。

图4 剪力墙砂浆开裂（保水不好失水太快）

图5 湿拌砂浆外加剂稠度损失测定

4 结语

（1）通过预设计分子结构的特点，调整聚合工艺设定目标产物的分子结构和分子量获得一种湿拌砂浆中聚羧酸类保水剂，根据客户的现场施工要求及湿拌砂浆其他原材料的变化，通过物理复配一些增稠组分、缓凝组分和引气组分，达到一种具有抗开裂，保水效果优越的功能性湿拌砂浆外加剂。

图6 上墙手感、塑滑性及流挂性能测试

（2）新型 JFL-306 型湿拌砂浆外加剂应用在机制砂的湿拌砂浆中，能明显增强水泥砂浆的抗压、抗折强度，同时施工塑滑性、增稠性、抗流挂性比较突出。其适应性广、生产简单，保塑时间根据砂子及其他原材变化调整方便有效，该产品制备常温物理混合即可，配合解决客户因地材变化造成的成本造价高，有效避免因为质量问题引起的工程质量事故，综合效益高，具有广阔的应用前景。

（3）影响湿拌砂浆质量的因素很多，一个因素的变化引起系统的崩溃，机制砂的情况非常复杂，含泥量、含粉量的不同，调整方法不同，变量太大，要随时调整配方；从制砂开始到砂浆上墙是一个系统问题，而不是一个配方的问题。