預拌砂漿產(chǎn)業(yè)化新途徑的探索——新概念濕拌砂漿的生產(chǎn)及應用總結(jié)

  摘  要：提出并遵循濕拌砂漿開放時間的新概念，利用混凝土攪拌站的原有生產(chǎn)平臺及物流裝備，采用創(chuàng)新的減水劑與調(diào)節(jié)劑雙摻工藝，按創(chuàng)新的“三步法”設(shè)計砂漿配合比，生產(chǎn)得到的濕拌砂漿符合國家標準的要求，實現(xiàn)了濕拌砂漿集中生產(chǎn)、集中配送，解決了濕拌砂漿單次配送量小、配送頻繁的難題，滿足工地現(xiàn)取現(xiàn)用、不用不硬、即用即硬的要求。大幅降低工地使用預拌砂漿的綜合成本；提出并遵循抹灰工程“三零體系”的要求，實現(xiàn)砂漿抹灰層零空鼓、零開裂、零滲漏的工程目標。為預拌砂漿的推廣及商品混凝土企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級提供新的參考思路。

  關(guān)鍵詞：開放時間、預拌砂漿、濕拌砂漿、混凝土、砂漿外加劑

  1 引言

  基于環(huán)境保護、提高質(zhì)量和減少勞動強度等原因，禁止現(xiàn)場攪拌砂漿，推廣預拌砂漿，已經(jīng)成為行內(nèi)共識和行業(yè)政策。自2007年以來，從中央到地方政府投入了大量的人力財力先后在一百多個城市推廣預拌砂漿并取得了良好的進展。但到2012年止，相對于巨大的現(xiàn)場攪拌砂漿市場而言，預拌砂漿的使用比例不足10%。砂漿“禁現(xiàn)”，成績斐然，任重道遠。

  預拌砂漿分為干拌砂漿和濕拌砂漿，就全國范圍而言，目前干拌砂漿是預拌砂漿的主流。但干拌砂漿有綜合使用成本比現(xiàn)場攪拌砂漿高得多，工程承包者的違規(guī)收益遠大于違規(guī)成本等缺點，制約了預拌砂漿發(fā)展。濕拌砂漿的綜合使用成本與現(xiàn)場攪拌相接近，完善濕拌砂漿的生產(chǎn)及應用技術(shù)將利于突破預拌砂漿的發(fā)展瓶頸。

  廣東省預拌砂漿的推廣成績位于全國之首，預拌砂漿（干拌+濕拌）的使用量居全國第一，這是廣東省各級散辦共同努力的結(jié)果。自2008年以來，經(jīng)5年半時間共發(fā)展了27家干拌砂漿企業(yè)，自2010年以來，經(jīng)3年時間共發(fā)展了64家濕拌砂漿企業(yè)。2012年度濕拌砂漿的產(chǎn)量為291.78萬噸，占預拌砂漿總產(chǎn)量的71%。在廣東省各級散辦的鼓勵和扶持下，濕拌砂漿的生產(chǎn)及應用技術(shù)獲得了寶貴的探索與積累的機會。

  本文在混凝土攪拌站生產(chǎn)濕拌砂漿的實踐的基礎(chǔ)上，對預拌砂漿產(chǎn)業(yè)化新途徑的探索進行了歸納。旨在對濕拌砂漿的生產(chǎn)應用技術(shù)進行階段性總結(jié)，與預拌砂漿的同行們進行技術(shù)交流，并希望提出目前尚存的問題以吸引更多的行內(nèi)專家參與研究，為政策制定者提供參考。

  2 關(guān)鍵問題及解決思路

  2.1 成本

  預拌砂漿的綜合使用成本能否與現(xiàn)拌砂漿相當，是預拌砂漿能否快速普及的關(guān)鍵。利用商品混凝土攪拌站生產(chǎn)配送濕拌砂漿可具備明顯的成本優(yōu)勢。

  2.1.1材料成本

  濕拌砂漿的主要原材料為水泥、砂、粉煤灰、石粉、外加劑，與混凝土的原材料基本相同?；炷疗髽I(yè)具備大規(guī)模集中采購的優(yōu)勢，其材料采購成本比工地的零星采購要低得多。

  2.1.2 制造成本

  商品混凝土站原有的自動化生產(chǎn)線稍加改造即可直接生產(chǎn)濕拌砂漿，相對于干拌砂漿廠而言，商品混凝土站無需額外考慮工廠投資的折舊費用分攤。還可將濕拌砂漿的產(chǎn)量與混凝土產(chǎn)量疊加在一起共同分攤生產(chǎn)經(jīng)營的固定費用。比較而言，其制造成本亦會比在施工現(xiàn)場加工攪拌砂漿低。

  2.1.3 配送成本

  直接使用混凝土攪拌車運輸濕拌砂漿，可避免重新購買干混砂漿運輸車的投資。濕砂漿的配送成本可做到與混凝土的配送成本相當。現(xiàn)拌砂漿也是需要把河沙、水泥等原材料分開運送到工地的配送方式的運輸成本較高。

  2.2 材料質(zhì)量

  新型濕拌砂漿作為一種商品，必須在滿足現(xiàn)有的產(chǎn)品標準、施工規(guī)程的要求的前提下進行生產(chǎn)與銷售。此乃應有之義，本文不再重復。但從國內(nèi)多個省份推廣濕拌砂漿的過程來看，除廣東外的大多數(shù)省份，濕拌砂漿的生產(chǎn)量都比較低。筆者認為，滿足國家標準要求的濕拌砂漿跟滿足工程要求的濕拌砂漿還是有所區(qū)別的。有必要在砂漿“凝結(jié)時間”的基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑工程的實際需求，針對濕拌砂漿的生產(chǎn)及應用特性，提出一個質(zhì)量內(nèi)控的新概念：開放時間。

  2.2.1開放時間的定義

  開放時間（Hk）：在規(guī)定時間Hk內(nèi)，砂漿拌合物的性能指標同時滿足以下四項要求：

  (1) 稠度損失率≤10% （參照但不等同于 GB25181-2010 預拌砂漿）

  (2) 泌水變化率≤5%  （參照但不等同于GB/T 50080普通混凝土拌合物性能試驗方法標準）

  (3) 凝結(jié)時間≤1.3Hk   （參照 GB25181-2010 預拌砂漿）

  (4) 容重變化率≤5%  （參照但不等同于JGJ/T 70 建筑砂漿基本性能試驗方法標準）

  2.2.2 “開放時間”對濕拌砂漿生產(chǎn)及應用的指導意義

  開放時間是一個描述砂漿拌合物施工性的新概念。其表征濕拌砂漿從在攪拌站生產(chǎn)、運輸?shù)皆诠さ卮娣?、二次運輸、抹灰操作的全過程的施工特征的綜合性指標。與凝結(jié)時間不同，開放時間能表述濕拌砂漿攪拌站集中生產(chǎn)、集中配送和工地現(xiàn)取現(xiàn)用的全過程的質(zhì)量要求。從而實現(xiàn)當濕拌砂漿的生產(chǎn)任務變大時，可按工地第二天的訂單計劃，晚上集中生產(chǎn)濕拌砂漿并在當晚集中提前配送到工地。最大限度地發(fā)揮攪拌站生產(chǎn)設(shè)備及運輸車輛的潛能。

  相對而言，混凝土的配送服務特征是“準時”，濕拌砂漿的配送服務特征是“及時”。兩者的區(qū)別是很大的。

  2.3 工程質(zhì)量

  2.3.1 抹灰工程質(zhì)量責任主體的轉(zhuǎn)換

  濕拌砂漿的施工性滿足要求后，砂漿抹灰工程的質(zhì)量的要點在于避免抹灰層的空鼓、開裂和滲漏等現(xiàn)象的發(fā)生?？展呐c開裂問題是抹灰工程的長期以來的通病。對于現(xiàn)拌砂漿，其所用砂漿大多由工班負責在工地現(xiàn)場加工攪拌，加工過程的質(zhì)量控制責任由抹灰工班負責。故因抹灰層空鼓開裂造成的返修費用大多由抹灰工班內(nèi)部消化。預拌砂漿替代現(xiàn)拌砂漿之后，砂漿材料質(zhì)量的責任主體由工班轉(zhuǎn)為砂漿廠，抹灰工班不愿再為返修工程埋單，易造成砂漿工程質(zhì)量投訴集中爆發(fā)。在預拌砂漿推廣初期，這種現(xiàn)象曾令很多砂漿廠措手不及。當然其中也有一些工程質(zhì)量投訴明顯是因預拌砂漿的質(zhì)量波動而造成的。到目前為止，預拌砂漿作為一種半成品，其材料質(zhì)量與最終成品（抹灰層）的工程質(zhì)量之間的責任如何界定，在行內(nèi)還沒達成共識。但是，不管質(zhì)量責任界定的結(jié)果如何，找到徹底解決抹灰層的空鼓、開裂、滲漏的技術(shù)途徑才是最終出路。

  2.3.2 空鼓、開裂、滲漏

  影響砂漿空鼓、開裂的因素有很多，砂漿質(zhì)量只是其中的一個環(huán)節(jié)，優(yōu)質(zhì)抹灰工程需要綜合治理。雖然相關(guān)的抹灰工程施工規(guī)范已經(jīng)非常齊備，但很多都是多年前的實踐總結(jié)。對濕拌砂漿這種新的產(chǎn)品形式而言，需要一種簡單可靠的配套技術(shù)措施來徹底解決抹灰層的空鼓開裂，而且這種新的配套措施不應增加工地的綜合成本。筆者為此專門開發(fā)了一種混凝土界面處理劑及配套的施工工藝。效果很好，在實踐中獲得了絕大多數(shù)施工方的認可。

  3 生產(chǎn)及實驗數(shù)據(jù)總結(jié)分析

  3.1 設(shè)備改造

  混凝土攪拌站增加生產(chǎn)濕拌砂漿需做簡單的設(shè)備改造：(1)增加一套篩砂系統(tǒng)；(2)在原有的配料系統(tǒng)中增加一套外加劑秤量系統(tǒng)；(3)防止石子和砂交叉污染的零星改造。

  3.2 濕拌砂漿配合比設(shè)計

  砂漿配合比強度設(shè)計可參考JGJ 98-2000《砌筑砂漿配合比設(shè)計規(guī)程》，砂漿的抗壓強度、粘結(jié)強度、保水率等指標，可以通過一組不同水泥摻量的試配，經(jīng)過簡單的測試就可得出準確的配合比，本文不再重復。對在商品混凝土站生產(chǎn)的濕拌砂漿來說，目前還沒有針對其生產(chǎn)及配送特征來進行設(shè)計的標準規(guī)程，導致砂漿的施工性在攪拌站內(nèi)很好而到工地經(jīng)歷了一段時間的存放后砂漿施工性變差的現(xiàn)象。而砂漿的施工性能卻是砂漿實際應用中極為主要的指標，也是實現(xiàn)起來最復雜最困難的一個指標?！伴_放時間”這一新概念的引入，可有效簡化濕拌砂漿的配合比設(shè)計工作。

  3.2.1原材料

  (1)水泥。由于砂漿的施工性能的穩(wěn)定是關(guān)系到砂漿應用穩(wěn)定性的關(guān)鍵，所以對材料的穩(wěn)定性也就提出了較高的要求。水泥中含有的混合材料的品種與摻量決定了水泥的穩(wěn)定性，對于市面上大多數(shù)PC32.5水泥來說，所含的混合材料種類多，摻量也大（國家標準中規(guī)定此類水泥中的混合材料在20%~50%），難以配制出穩(wěn)定性能良好的濕砂漿。PI與PII水泥品質(zhì)穩(wěn)定，混合材料少，但價格普遍偏高，出于經(jīng)濟上的考慮也不適合配制濕拌砂漿。PO42.5水泥在穩(wěn)定性與經(jīng)濟方面都比較適中，可作為濕拌砂漿首選的膠凝材料。

  (2)填料。填料的選擇也要首先考慮材料本身的穩(wěn)定性及其與外加劑的適應性，經(jīng)過大量的施工性能測試與工地的實踐應用，重鈣粉是作為濕砂漿理想的填料。

  (3)砂。選用細度模數(shù)在2.4~2.7間的合格砂，此類砂的級配合理，細度適中，可配制出施工性能良好的砂漿。

  (4)外加劑。廣州浪淘砂建材有限公司生產(chǎn)的醚化聚羧酸減水劑（LD-2010N）及開放時間調(diào)節(jié)劑（LD-10N）

  (5)水。選用干凈的河水。

  3.2.2砂漿外加劑的適應性及摻量試驗的新方法:“三步法”

  以M5濕拌抹灰砂漿為例：

  第一步、使用基礎(chǔ)配比(質(zhì)量比)按：水泥:重鈣粉:河砂=200:150:1300，在此配比基礎(chǔ)上外加LD-2010N與LD-10N，配合調(diào)整水摻量使用砂漿的稠度達到80~90mm，容重達到1850~1950kg/m3，此初始狀態(tài)是砂漿的最佳使用狀態(tài)，以此來確定LD-2010N與LD-10N的初步摻量。第二步、再經(jīng)過不同時間的攪拌與放置，再次測試砂漿的稠度與容重（判定砂漿的施工性能的穩(wěn)定性，見表2），由此而確定外加劑的修正摻量。第三步、按開放時間的定義，復核檢驗并確定外加劑的最終摻量。

  3.3 砂最大粒徑的選擇與篩砂效率

  河砂的粒徑大小會影響到工程質(zhì)量，太大的粒徑會導致施工困難，難以刮平。粒徑太小會大大影響濕拌砂漿的生產(chǎn)效率，需要綜合考慮生產(chǎn)與工程應用的因素，確定最佳的河砂粒徑。

  對不同最大粒徑分別為4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm的河砂進行施工試驗，在平整的灰砂磚墻面進行批刮10mm厚度的砂漿層，發(fā)現(xiàn)8mm、9mm粒徑的河砂存在不同程度的施工困難，7mm以下的河砂對施工沒有影響，10mm的河砂影響非常大。為了提高篩砂生產(chǎn)效率且又不影響濕拌砂漿施工質(zhì)量，可采用最大粒徑7mm的河砂用于生產(chǎn)。

  篩網(wǎng)類型是影響篩砂效率的重要因素。表2為不同篩網(wǎng)孔徑對篩砂效率的影響。經(jīng)實際篩網(wǎng)及工地應用，選用8mm孔徑的篩網(wǎng)，篩出來的砂其實大部份粒徑都在6mm以下，極少數(shù)是8mm粒徑的砂粒，對砂漿的施工影響可以忽略不計。

  3.4 粉煤灰對濕拌砂漿穩(wěn)定性的影響

  各個電廠的粉煤灰質(zhì)量相差較大，對砂漿的穩(wěn)定性也有著較大的差異。不同電廠的粉煤灰進行對砂漿穩(wěn)定性的影響如表3。

  由上可判定不同產(chǎn)地的粉煤灰存在很大的波動，拌制的砂漿稠度與容重的穩(wěn)定性不好，且攪拌站通常采購粉煤灰的渠道是頻繁變化的，這也更有可能加大砂漿的質(zhì)量波動。.因此對要求需要高度施工穩(wěn)定性的濕砂漿來不宜使用粉煤灰。

  3.5集中生產(chǎn)與配送

  濕拌砂漿為了滿足工地的需要，要求在工人開工之前將砂漿批量送到工地指定地點的砂漿存儲池內(nèi)，保證工人一整天的使用量，工人現(xiàn)取現(xiàn)用，無需再次進行攪拌，避免工地現(xiàn)場攪拌造成的塵土飛揚的混亂局面。砂漿生產(chǎn)廠可在晚間組織進行生產(chǎn)與配送，可大大地提高運輸車輛的利用率，由于是夜間運輸，也可大大緩解城市白天的交通壓力。

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  表4是筆者所在商品砂漿企業(yè)某天的生產(chǎn)與配送記錄。通過實踐證明了攪拌站在晚上集中生產(chǎn)、集中配送濕拌砂漿是可行的。

  3.6 濕拌砂漿后期性能的跟蹤檢測

  濕拌砂漿的后期性能的變化也是值得業(yè)界關(guān)注的，筆者選擇了廣州天力建筑工程有限公司在廣東廣州市花都區(qū)的一個大規(guī)模的建筑工程“富力金港城”來做濕砂漿的性能跟蹤監(jiān)測，了解其砂漿抗壓強度、收縮率、拉伸粘結(jié)強度、空鼓開裂表觀性能的長期性能變化，以此判斷砂漿的后期質(zhì)量狀況。

由表5可見沒有出現(xiàn)砂漿后期強度劇烈減小或增大的情況，濕拌砂漿的后期綜合質(zhì)量狀況是穩(wěn)定可控的。

  3.7界面處理工藝對抹灰層空鼓開裂的影響

  工地上經(jīng)常發(fā)生剪力墻面砂漿空鼓的現(xiàn)象。剪力墻面砂漿易空鼓的根本原因是混凝土層與砂漿層的干硬收縮率不一致，導致產(chǎn)生了收縮應力，收縮應力若過于集中于某一點并大于該點砂漿與墻面的拉伸粘結(jié)強度時，該點處就會空鼓，并快速延展至該點周圍從而導致大面積空鼓現(xiàn)象。預拌砂漿本身與光滑的剪力墻面之間的粘結(jié)力是遠遠不夠的，所以必然要用到界面劑。界面劑的作用是增大砂漿與剪力墻面的粘結(jié)力，并增大砂漿與墻面的接觸面積，從而可以均勻分散砂漿與墻面之間的收縮應力，有效避免收縮應力過于集中在某一處而收起的大面積空鼓現(xiàn)象。

  工地上最常用的方式是建筑膠水加水泥進行界面拍毛。但相當多的工程仍然出現(xiàn)較多的砂漿空鼓的質(zhì)量事故，原因在于此種方式施工隨意性大。配料無準確的配方，加上目前的建筑膠水質(zhì)量千差萬別，難以配制出具有穩(wěn)定良好施工性及粘結(jié)強度的界面處理劑。若水加多了工人施工手感輕松，拍毛速度較快，但拉毛太稀且平，甚至流淌，在墻面上起不到拉“毛”的粗糙界面效果。若水加少了工人施工困難，施工速度緩慢。有的工人為了提高拉毛速度，拉毛間距拉得很寬。此種的界面處理方式在多數(shù)工地存在拉毛偏稀偏平，間距過寬甚至出現(xiàn)局部墻面漏拉毛的現(xiàn)象，以及界面劑粘結(jié)力明顯偏低現(xiàn)象。

  用空壓機與噴槍進行噴毛的界面處理工藝應用得也越來越普遍，并使用專業(yè)廠家生產(chǎn)的I型混凝土界面處理劑(拉抻粘結(jié)強度大于0.6MPa)，比傳統(tǒng)的“拍毛”方式有了很大的改進，解決了拉毛間距過寬或漏拉毛的問題，因為其噴涂施工相對輕松省力，所及之處都能噴涂到位。噴點均勻粗糙，粘結(jié)力強，能有效地分散砂漿干硬過程中產(chǎn)生的收縮應力。經(jīng)多個工地的實際應用來看，與“拍毛”方式相比，兩者在避免剪力墻砂漿空鼓方面有著很明顯的效果差異。

  對界面劑做了相關(guān)的拉伸粘結(jié)強度的實驗，以判定其對砂漿的整體粘結(jié)力的影響,詳見表6。

由表6實驗可見采用I型混凝土界面處理劑并采用噴涂的方式施工會得到最佳的砂漿整體粘結(jié)性能。此種噴涂方式在工地上施工方便，施工質(zhì)量與經(jīng)濟性方面都能滿足工地上廣泛使用的要求。

  4 工程應用效果

  表4中的工程項目是廣州地區(qū)的案例，為了給業(yè)界專家體統(tǒng)更多的參考案例，表7羅列了深圳地區(qū)部分工程案例。

  5 存在問題的討論

  5.1 混凝土與砂漿共線生產(chǎn)時，石子與砂的交叉污染問題

  有條件的混凝土攪拌站會單設(shè)一條生產(chǎn)線專門用來生產(chǎn)濕拌砂漿，如條件不具備需濕拌砂漿與混凝土共線生產(chǎn)，則很難徹底避免濕拌砂漿內(nèi)摻雜有石子。這是工地投訴砂漿廠的一個焦點。大多數(shù)攪拌站原有的設(shè)計是不考慮石子和砂的交叉污染問題的。攪拌站的設(shè)備改造有待機械行業(yè)的專家參與解決。

  5.2 砂含水率的波動導致砂漿稠度控制的難度加大

  相對于混凝土生產(chǎn)控制而言，濕拌砂漿受砂含水率波動而導致砂漿質(zhì)量波動的程度更大。每立方混凝土中砂用量約0.6m3，每立方砂漿中砂用量約0.9 m3。在露天堆放的情況下，砂含水率的正常波動范圍是3%~12%。相當于每立方濕拌砂漿中通過砂帶入的水的正常波動范圍是40kg~170kg。提高濕拌砂漿稠度出站合格率需要自動化、機械、生產(chǎn)管理等行業(yè)的專家參與解決。

  5.3稅費

  相對于現(xiàn)拌砂漿而言，濕拌砂漿是一種商品，商品買賣須依法納稅，按現(xiàn)有稅制，砂漿廠的綜合稅負約為銷售額的10%?，F(xiàn)拌砂漿和濕拌砂漿作為同一類產(chǎn)品卻分屬兩種業(yè)態(tài)，承受不公平的稅務待遇，也是現(xiàn)拌砂漿屢禁不絕的一個重要原因。

  結(jié)語

  在廣東地區(qū)，利用混凝土攪拌站原有的生產(chǎn)平臺及物流裝備，生產(chǎn)出的濕拌砂漿不但符合國標要求，也能滿足工地的使用要求。眾多工程項目的抹灰質(zhì)量經(jīng)歷了2-3年的考驗。任何創(chuàng)新技術(shù)都有一個逐步完善的過程，濕拌砂漿的探索過程中也經(jīng)歷了一些工程質(zhì)量投訴?？傮w而言，濕拌砂漿的生產(chǎn)及應用技術(shù)是值得繼續(xù)探索的。

  廣東省的商品混凝土攪拌站有2000多家?；炷列袠I(yè)的競爭異常充分而且激烈。眾多混凝土企業(yè)都在積極尋求產(chǎn)業(yè)升級的突破口，把這些數(shù)量龐大的混凝土產(chǎn)業(yè)資源調(diào)動起來，總好過整個社會大規(guī)模地重新投資干拌砂漿生產(chǎn)線。

  建筑抹灰工程是一條綜合性較廣的產(chǎn)業(yè)鏈條，其中涉及地方原材料資源、墻體材料 、施工習慣、物流裝備、生產(chǎn)設(shè)備、施工機械、砂漿表面裝飾層等多種環(huán)節(jié)，不管是現(xiàn)拌、干拌或濕拌砂漿，都僅是其中一個環(huán)節(jié)而已。但相對于干拌砂漿而言，濕拌砂漿具備低碳、節(jié)能、低成本等特點。希望通過本文的探索與總結(jié)能夠吸引更多的專業(yè)人士參與建筑抹灰工程的研究，讓濕拌砂漿的生產(chǎn)及應用技術(shù)更快地完善起來，實現(xiàn)濕拌砂漿的產(chǎn)業(yè)化的快速普及。