王娟

（上海市建筑科学研究院，上海 201108）

建筑砂浆机械化施工关键指标研究

王娟

（上海市建筑科学研究院，上海 201108）

随着建筑业劳动力成本逐年增加、建设工程质量要求不断提高等因素的推动，普通建筑砂浆的机械化施工由于具备环保、效率高、劳动强度低、工程质量好以及材料损耗少等优点，显示出强有力的市场竞争性。但由于建筑砂浆机械化施工关键指标等研究的滞后阻碍了机喷砂浆的发展。从多角度研究普通建筑砂浆机喷效果的影响因素，提出机喷砂浆的优异喷涂性能控制要点，为机械化施工的普通砂浆配方研制提供一定参考。

机械化施工；建筑砂浆；关键指标；保水率；输送力

0 前言

随着建筑业劳动力成本逐年增加、建设工程质量要求不断提高等因素的推动，传统建筑砂浆作业方式逐步显现出滞后于时代发展的特点，建筑砂浆的作业方式必定向机械化、自动化方式转变。从发达国家发展经验看，相比传统手工施工，机械化施工具有效率高、劳动强度低、工程质量好、环保、材料损耗少等优点，显示出强有力的市场竞争性，国外的机喷设备及砂浆配方等都有了长足发展[1-2]。

国内的普通砂浆机械化施工也进行了许多尝试，但由于机械化施工是一项系统工程，涉及人、机、料三大因素和特殊国情，一直没有得到很好的推广。首先砂浆机械化施工的喷涂设备对产品的粒型和施工性要求不一，国内承建商由于受成本限制往往不能接受国外配方和喷浆设备，又由于喷涂性和施工性差不能接受国内配方。其次，专业抹灰施工方普遍专业素质不高，未体验机喷砂浆利润优势，无动力培养专业施工队伍。同时，国内至今还没有统一的测试和评价机械化喷涂砂浆的方法及其标准，砂浆机械化施工理论研究一直滞后，一般普通砂浆生产企业并不了解普通砂浆机械化施工关键指标，其产品无法达到泵送、喷涂的机械化施工要求，产品和机械装备之间存在严重脱节，影响了机械化施工在国内的发展。

1 实验

1.1 原材料

水泥：万安水泥厂生产的P·O42.5水泥，标准稠度用水量27.4%，3 d抗折、抗压强度分别为6.63、34.99 MPa。

砂：采用3种砂，中砂（S1）为河砂，细度模数2.3，颗粒级配见表1，此外还采用8目砂（S2）及40目～80目砂（S3）。

表1 实验用中砂的颗粒级配

粉煤灰：宝钢Ⅱ级低钙灰，需水量比103%，细度18.5%，化学成分见表2。

表2 粉煤灰的化学成分%

1.2 试验方法

1.2.1 基本性能测试方法

预拌砂浆的保水率、抗压和抗折强度等性能参照JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》进行测试。

1.2.2 输送力测试方法

为量化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，笔者模拟实际机喷砂浆喷涂过程，研制输送力测定装置（专利号201510976974.8），如图1所示。

图1 砂浆输送力测定仪

砂浆输送力实验是模仿机喷砂浆实际喷涂过程的一种严格测试方法。一般来说，超过一定数值的输送阻力越大，该建筑砂浆机械喷涂的流动性不佳，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的流动性越好。

1.3 机喷砂浆的配合比（见表3）

表3 机喷砂浆的配合比

2 实验结果和分析

按表3配合比成型的机喷砂浆性能指标见表4。

（b）The house that I used to live in has been knocked down.

表4 机喷砂浆的性能指标

2.1 保水率对建筑砂浆机械喷涂效果的影响

砂浆的保水性对砂浆的和易性影响较大，纯水泥砂浆由于缺乏保水材料，砂浆保水性差，表现为砂浆泌水量和分层度都很大。砂浆过多失水会影响砂浆的正常凝结硬化，降低砂浆与基底的粘结强度，使砂浆不容易涂抹，保水性不好，泌水离析现象严重。

由表4可以看出，保水性与机喷效果存在一定的正相关性。1#配方未添加任何保水增稠材料，保水率为86%，在模拟喷涂效果的输送实验时，砂浆出现严重的加压泌水、离析现象，无法用于机喷施工。3#配方采用市售稠化粉T2，保水率为89%，砂浆同样出现严重的泌水离析现象，说明稠化粉的品质对砂浆的保水性影响较大，进而对砂浆和易性产生较大影响。2#和7#配方的保水率都为90%，输送力实验表明，砂浆在一定时间内可以满足机喷施工要求。8#和9#配方采用机喷专用添加剂，保水率分别为91%、92%，输送力实验表明其适于机械喷涂。

机喷砂浆由于施工性要求较高，故保水率较一般普通砂浆略高。通过以上实验可知，机喷砂浆的保水率不宜低于90%。优质稠化粉是一种用于普通砂浆的性价比极高的无机保水增稠材料，可使普通砂浆具有良好的保水性，从而保证砂浆的施工性能，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。使用专用添加剂可使砂浆具有更好的胶体性质，提高新拌砂浆的保水性，既可以防止砂浆离析，又可以在养护初期防止水分过分散失，有利于水泥充分水化。

2.2 输送力对建筑砂浆机械喷涂流动性的影响

砂浆输送力实验是模仿机喷砂浆实际喷涂过程的一种严格测试方法。由表4可见，1#配方未添加任何保水增稠材料，在模拟喷涂时输送压力短时可达峰值500 N，砂浆泌水离析，无法输送。2#配方添加普通稠化粉，测试输送力峰值为101 N，稍有泌浆，可较为顺利完成输送。3#配方添加市售稠化粉，测试输送力短时可达峰值500 N，喷涂效果与1#配比类似，说明该稠化粉并未提高砂浆的和易性。4#～7#配方采用高效稠化粉，4#配方采用14%水泥及中砂，5#配方采用细砂为主的级配砂，6#采用粗砂为主的级配砂，7#配方采用12%水泥及中砂，4个配方的输送力数值都在100 N以下，在一定时间内都较适合机械喷涂，水泥掺量降低2%使输送力数值稍有提高，细砂为主的级配砂使输送力数值略有降低，结果表明，一定条件下水泥掺量与集配细砂的增加可提高砂浆的喷涂效果。8#与9#配方都采用机喷专用添加剂，9#配方水泥掺量较8#提高1%，二者输送力数值有较大幅度下降，9#配方的输送力为40 N，机喷时间可大幅延长。10#配方为市售成熟的机喷石膏配方，测试输送力值为28 N。

由以上分析可知，输送力实验可很好地表征不同配方的机喷砂浆流动性优劣，可作为衡量机喷砂浆喷涂效果的指标之一。一般来说，超过一定数值的输送阻力越大，该建筑砂浆机械喷涂的流动性不佳，对机械磨损大，喷涂效果差。输送阻力越小，则建筑砂浆机械喷涂的流动性越好。但不代表输送力数值越小的配方就一定是适合机械喷涂的配方，机喷砂浆喷涂后上墙效果同样重要，因此应同时观察砂浆的黏聚力、黏性等指标。2.3建筑砂浆密度对机械喷涂效果的影响

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。由表4可见，1#和3#配方的密度都大于2000 kg/m3，输送力则可达峰值500 N，说明密度2000 kg/m3以上的配方的机喷阻力很大，对机械磨损大，不适用于机喷砂浆。2#、4#～7#配方的密度在1900～2000 kg/m3，测得的输送力为70～105 N，在一定时间内砂浆输送效果较好，但随时间延长，输送力不断增大，因此对喷涂机械的选择和施工时间有一定的要求。8#、9#配方密度为1810 kg/m3，测得的输送力分别为50、40 N，说明砂浆采用机喷专用添加剂，喷涂效果好，开放时间长。

由以上可知，机喷砂浆的密度对输送力有一定影响，密度宜控制在1850 kg/m3以下，对机械喷涂效果有利。

2.4 不同种类添加剂对机喷砂浆强度的影响

强度是机喷砂浆最基本的物理性能，不同种类的添加剂对机喷砂浆强度影响各有不同，在满足机喷砂浆喷涂效果前提下要保证砂浆的强度。

由表4可见，未添加任何保水增稠材料的1#配方28 d抗压强度可达30 MPa以上，但并不适用于机械喷涂。添加市售稠化粉的3#配方具有类似性能。4#～7#配方添加高效稠化粉，28d抗压强度可达15MPa以上，其中采用粗砂为主级配砂的6#配方28d抗压强度可达20MPa。8#配方采用机喷砂浆专用添加剂，12%的水泥掺量下28 d抗压强度略大于10 MPa，强度富余值不高，说明采用此有机添加剂应适当提高水泥掺量。9#配方采用13%的水泥掺量，其28 d抗压强度达15 MPa以上。

综上，在保证机喷效果前提下，采用T3稠化粉的机喷砂浆冬季配方在12%水泥掺量时即可满足DPM10要求。采用机喷砂浆专用添加剂T4的机喷砂浆冬季配方在13%水泥掺量时可满足DPM10要求。

3 结论

（1）保水率是机喷砂浆机喷性能的重要指标，机喷砂浆保水性不好，泌水离析现象严重。保水性与机喷效果存在一定的正相关性。有效的机喷添加剂可以降低砂浆的推进阻力，防止砂浆泌水、离析。为保证一定的喷涂效果，机喷砂浆的保水率宜高于90%。

（2）输送力可有效表征机喷砂浆的流动性，可作为衡量机喷砂浆喷涂效果的指标之一。一般来说，超过一定数值的输送阻力越大，该建筑砂浆机械喷涂的流动性不佳，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的流动性越好。

（3）机喷砂浆的密度与输送力有直接的对应关系。采用不同添加剂的建筑砂浆测得的密度各不相同，可明显影响砂浆的输送力，密度控制在1850 kg/m3以下对机械喷涂效果有利。

（4）保水率、输送力和密度对于确定建筑砂浆的机械化施工效果有重要作用，满足较佳保水率、输送力和密度的建筑砂浆具有良好的喷涂和易性。除此之外，还应同时观察或测试砂浆的黏度及黏聚力等指标，防止上墙后脱落或粘刀现象的发生。

（5）在满足机喷砂浆喷涂效果前提下要保证砂浆的强度。采用高效稠化粉T3的机喷砂浆冬季配方在12%水泥掺量时即可满足机喷砂浆DPM10要求，宜选择合适的喷涂机械。采用机喷砂浆专用添加剂T4砂浆冬季配方在13%水泥掺量时可满足机喷砂浆DPM10要求，开放时间长，喷涂效果佳，喷涂机械适应性好，对配方要求较高的喷涂机械都可适用。

[1]Hans-Peter Irsch.建筑干混砂浆的机械施工[C]//中国国际建筑干混砂浆生产应用技术研讨会论文集，北京，2004：193-196.

[2]黄莉红.干混砂浆的机械施工[C]//王培铭.商品砂浆的科学与技术.北京：化学工业出版社，2012：374-376.

Research on critical indicators of mechanization construction of building mortar

WANG Juan
（Shanghai Research Institute of Building Sciences，Shanghai 201108，China）

As the construction quality requirements and labor costs continue to increase year by year，the mechanization construction of mortar exhibit strong market competition due to its good environmental protection，high efficiency，low labor intensity，good construction quality，and less material loss，etc.However，lack of researches on key indicators influencing mortar spraying retard the development of mechanization.In this paper，influencing factors and control points on performance of ordinary building mortar spraying are discussed and proposed from multiple perspectives，which provide a reference for the formula development of spraying mortar.

mechanization construction，building mortar，key indicator，water retention，conveying force

TU528.063

A

1001-702X（2016）12-0057-03

2016-05-04；

2016-06-10

王娟，女，1985年生，山东临沂人，硕士，从事绿色建材和节能相关研发和技术服务工作。