淺析預拌砂漿質量控制
關鍵詞：砂漿生產 材料選用 質量控制 成因分析
預拌砂漿自2007年開始在我國部分禁現城市推廣以來，在商務部、住建部的高度重視、各級散裝水泥管理部門的努力推動下，在眾多大專院校、科研院所和生產企業、應用單位的通力合作下，經歷了從無到有、由點及面的初級發展階段，取得了令人矚目的巨大成績。
從JG/T230-2007《預拌砂漿》行標的制訂，到GB/T25181-2010《預拌砂漿》國標的出臺，從JCJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗標準》的推出，到JCJ/T223-2010《預拌砂漿應用技術規程》的實施，五年來，我國編制了多部預拌砂漿質量與技術標準，作為砂漿行業生產應用和質量控制的依據，發揮了重要的作用。
受商務部和中散協委托，2011年筆者負責起草編寫了《預拌砂漿生產及其裝備制造企業等級評價規范》，該部標準在2012年發布實施，對預拌砂漿生產企業和裝備制造企業進行企業等級評價，以進一步規范企業生產行為和市場行為，促進預拌砂漿產業健康、穩步發展。
 2016年10月，筆者作為標準審查組專家，參與審定了商務部《濕拌砂漿生產與應用技術規程》，該部專為指導、規范濕拌砂漿生產應用而編制、發布實施的產品標準，也將于2017年出版發行。 十年來的實踐和調研告訴我們，預拌砂漿的生產和推廣歷盡艱辛，終將面臨良好的發展機遇。預拌砂漿的質量與控制則需要管理部門、科研機構、生產企業、使用單位齊抓共管，以期發生由量到質的轉變，讓預拌砂漿真正體現其節能、優質、綠色、環保的優越性，讓預拌砂漿在我國的城鄉建設中得到普遍的應用、受到普遍的歡迎。
 原料質量=源頭控制 生產質量=過程控制 本文就預拌砂漿生產企業砂漿生產選用原輔材料中的質量控制和砂漿生產過程中的質量控制兩方面問題與業內同仁進行交流和探討，權為拋磚引玉。
1原料選用與質量控制
筆者以為，生產砂漿所用的原材料應具有良好的適用性，滿足如下十項性能要求：相容性、和易性、穩定性、匹配性、耐久性、安全性、節能性、環保性、方便性、經濟性；砂漿產品則應具有良好的實用性和適用性，滿足如下兩項性能要求：
1、國標要求的各項質量“顯性”指標。
2、國標要求以外的各項質量“隱性”指標。
在砂漿的生產中，正確選用四類構成干粉砂漿的原輔材料非常重要，是控制砂漿質量的關鍵因素。
 1、水泥的選用：
大家知道水泥分普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥和復合水泥等。這些水泥均適用生產預拌砂漿。其他如硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥等特種水泥則不適合用于預拌砂漿的生產。
硅酸鹽水泥是由石灰石+粘土+鐵礦粉，按一定比例混合磨細，經1350-1400℃高溫煅燒成熟料，再加石膏和混合材料，按比例混合磨細，制成硅酸鹽系列水泥（工藝俗稱：兩磨一燒）。
水泥的凝結和硬化，是在水泥加水后，熟料礦物與水發生水化反應，生成一系列的新化合物，并同時釋放出一定的熱量。水泥在水化過程中，具有良好的可塑性。初凝后，水泥的塑性收縮開始，終凝后塑性喪失，硬化后則完全不再有可塑性。
水泥水化形成的化合物，是由硅酸三鈣生成含水硅酸鈣，析出氫氧化鈣、硅酸二鈣生成含水硅酸鈣；鋁酸三鈣水化極快，生成含水鋁酸三鈣；鐵鋁酸四鈣水化反應生成含水鋁酸鈣和含水鐵酸鈣。
為調節凝結時間，水泥中摻有適量的石膏（硫酸鈣），部分水化鋁酸鈣與石膏作用，生成含水硫鋁酸鈣并呈針狀結晶析出。
硅酸鹽系水泥與水作用后主要生成的水化物，有水化硅酸鹽和水化鐵酸鈣凝膠、氫氧化鈣。水化鋁酸鈣和水化硫酸鈣晶體則是水泥水化形成的副產物。這些水化產物，決定了水泥具有的一系列特性。砂漿企業的實驗室物理檢測人員，必須了解并熟悉不同品種、不同標號水泥的特性，來把握每批次進廠水泥的質量。
2、黃砂的選用：
按化學成分分類，分為硅質砂、鈣質砂、鎂質砂等；按物理形態分類,分江砂、河砂、山砂和人工砂等。
砂中的含泥量高低、云母成分含量多少直接影響砂的質量。今天，主要講一下機制砂的問題。
機制（人工）砂是由機械破碎、篩分而成的。顆粒形狀粗糙、尖銳、多棱角。通常采用機制砂配制的砂漿砂率比河砂配制的砂漿砂率要大。機制砂顆粒內部有微裂紋、開口相互貫通的空隙多，比表面積大，石粉含量高。因此，機制砂配制的砂漿與河砂砂漿有較大的差異。
 機制砂與河砂相比，由于有一定數量的石粉，使得機制砂砂漿和易性尚好，某種程度上還可改善砂漿的泌水性、黏聚性，可提高砂漿的抗壓強度。 石灰巖破碎制成的機制砂，其主要成分為碳酸鈣。高濃度的氫氧化鈣使其表面會發生微弱的化學反應。而天然山砂、河砂中的成分主要是二氧化硅，不發生類似反應。機制砂質地堅硬、界面新鮮、表面粗糙、多棱角，有助于界面粘結強度的提高是它的優點。通常情況下，0.08mm以下的石粉可與水泥熟料反應生成水化碳鋁酸鈣。石粉在水泥水化反應中起到晶核作用，能誘導水泥水化產物析出晶體，加速水泥水化并參與反應生成水化碳鋁酸鈣，阻止鈣礬石向單硫型的水化硫鋁酸鈣轉化，因而具有增強作用。
然而，當石粉含量大于20%時，由于顆粒級配不合理，則使砂漿密實性降低、和易性變差。粗顆粒偏少則減弱了砂漿骨架的作用（非活性石粉，不具有水化及膠結作用）。在水泥含量不變時，過多的石粉使水泥漿強度降低，進而使砂漿強度減小，這是它的缺點。實踐證明，機制砂中石粉的含量應控制在10-15%之間為最佳。
機制砂中石粉除了具有作為微細集料的填充效應外，還因其含有大量的游離CaO與水作用發生水化膨脹并自行硬化。
石粉中還會有較多的較高活性的無定型SiO2、Ai2O3?；钚缘腟io2和Ai2o3易與水泥水化過程中釋放出Ca（OH）2反應，生成穩定的硅酸鈣水化物凝膠及水化鋁酸鈣。促進了水泥的水化，又消耗了Ca（OH）2，并使SiO2和Ca（OH）2反應后的晶體顆粒微細化，從而有利于砂漿界面粘結性能的提高。
因此，砂漿生產企業在采用機制砂生產普通預拌砂漿時，應視情況控制好砂內石粉的含量。如遇石粉含量較高時，可采取摻混部分天然砂（河砂）的措施來改善骨料級配，以生產出合格的預拌砂漿產品，確保工程質量的穩定。
3、粉煤灰的選用：
為減少水泥熟料的使用量，在確保砂漿品質不降低的情況下，選用粉煤灰作為摻合料，是符合節能、低碳產業政策的。除了粉煤灰外，很多地區還可采用高爐礦渣磨細的礦渣微粉、絲光沸石粉、斜發沸石粉、高溫煅燒高嶺土和硅灰作為砂漿的摻合料來使用，但均應經化驗、檢測并做試驗再批量采用。
4、保水增稠外加劑的選用：
干粉砂漿生產中，為使砂漿的和易性、保水性、粘稠度適應施工環境、施工性能的要求，需要加入一定量的保水增稠材料以改善砂漿的性能。
目前，市面上采用較多的保水增稠材料主要有兩類：
 第一類：羥丙基甲基纖維素醚（HPMC、甲基纖維素（MC）聚乙烯醇（PVA）和改性淀粉醚等。 這一類材料的特點是摻量低、保水率和粘稠度高。但是對硬化砂漿的后期強度有較大損害，通常強度損失高達10%以上。許多砂漿生產企業因不具備外加劑的研制開發能力，只能增加水泥的用量以彌補保水增稠外加劑造成的砂漿后期強度損失，不利于節能減排的同時，也不利于質量與成本的控制。
第二類：膨潤土、凹凸棒土等無機非礦類高吸水性材料。
這一類材料的特點是摻量大、保水率和黏稠度中等。這類材料對硬化砂漿的后期強度也有較大的損害，并容易形成塑性收縮和干縮開裂。同時這類材料不宜長途運輸，不能消解物流成本。
除上述兩類保水增稠材料外，杭州益生宜居建材科技有限公司研制開發了益生宜居HJ系列預拌砂漿功能添加材料：
1.HJ-C1型 機噴砂漿保水劑（適用天然砂干粉噴涂砂漿/摻量：砂漿質量的0.05%）
2.HJ-C2型 高效保水稠化劑（適用天然砂干粉砌抹砂漿/摻量：砂漿質量的0.05%）
3.HJ-C3型 機制砂漿稠化劑（適用機制砂干粉噴涂砂漿/摻量：砂漿質量的0.05%）
4.HJ-C4.1型 濕拌砂漿保塑劑（適用天然砂濕拌噴涂砂漿/摻量：砂漿量的0.10%）
5.HJ-C4.2型 濕拌砂漿保塑劑（適用機制砂濕拌噴涂砂漿/摻量：砂漿量的0.10%）
6.HJ-C4.3型 濕拌砂漿保塑劑（適用各類砂濕拌手工砂漿/摻量：砂漿量的0.05%）
7.HJ-C4.4型 噴射細砼保塑劑（適用泵送噴射細石混凝土/摻量：砂漿量的0.10%）
8.HJ-F1型 活化改性疏水劑（適用干粉/濕拌防水型砂漿/摻量：砂漿量的0.50%）
砂漿生產企業設有外加劑小料倉或采用人工投料的，可按推薦摻量直接添加使用；砂漿生產企業設有外加劑大料倉（有的地方叫做“稠化粉倉”）的，可先將HJ系列添加劑1份：二級低鈣粉煤灰9份或19份放大稀釋（預混）后內摻。
HJ系列預拌砂漿添加劑的性價比：
1、具有以羥丙基甲基纖維素醚為代表和膨潤土為代表的兩類材料的保水增稠性能，保水率可達到90-92%之間。
2、具有極佳的和易性和流動性，施工開放時間持久，不粘工具，輕松施工不費勁，提高工效。
3、具有良好的減縮、抗裂性能，抗開裂性能同比提高70%以上。
4、具有提高砂漿后期強度的功能、同比增強30%以上，強度換算后可減少水泥用量15-20%，符合減排低碳政策又降低砂漿成本。
為迎接預拌抹灰砂漿機械化泵送、噴涂高潮的到來，杭州益生宜居建材科技有限公司研制的各型機噴砂漿用添加劑，保水率提高至92-94%。這幾型材料在具有良好泵送、流動性的同時，更具有優異的抗垂掛性能。砂漿輸送泵和噴涂機在泵送、噴涂過程中，砂漿的摩擦力減小、觸變性增大、砂漿上墻（立）面后的抗流掛性則更佳。從根本上徹底解決了“流動性----抗垂掛性”這對極難協調的矛盾。
使用HJ系列預拌砂漿添加劑的干粉砂漿、濕拌砂漿和普通防水砂漿，無泌水、離析現象，只需一次拌和即可使用，無須采用傳統的攪拌機械進行二次拌和。
上述材料適不適用、好不好用，各地砂漿生產企業可酌情選用以驗證其效果。
砂漿拌和用水，是新拌砂漿的第五組份，只須符合JCJ63《混凝土用水標準》即可，在此不作贅言。
2生產過程與質量控制
多數預拌砂漿生產企業的從業人員，經過半年以上的試生產，基本上都能熟練操作制砂、烘砂、攪拌混合設備及發散、包裝設備和電子計量、微機控制設備，使細骨料、膠凝材料、摻合料和外加劑4種砂漿組份物料能基本準確計量并混合均勻。
然而，某省建材質檢部門對轄區內近50家生產企業的砂漿產品進行抽樣和統計表明，大多數廠家生產的砂漿質量（砂漿強度）波動較大，28天抗壓強度超強度等級的達+48.2%，低于強度等級的達-42%，砂漿強度正負偏差過大，造成嚴重質量問題。究其原因有：
1、電子計量設備計量精度不夠、實驗室形同虛設。其中計量設備的計量精度我們可向設備制造企業提出要求，進行改進或提升來滿足生產要求，而實驗室作為質量控制的要害部門不能發揮其應有的作用，卻是每個砂漿企業的主要管理者務必要引起高度重視的大事。干粉砂漿質量不穩定，必然導致加水后的濕拌砂漿質量不穩定，最后造成硬化（固化）砂漿質量不穩定。
2、沒有有效實施ISO19001質量管理體系。半數以上的企業沒有通過企業質量管理體系認證，通過認證的企業沒能真正組織實施。事實上，企業質量管理體系的建立、維護是十分有利于砂漿企業的生產過程和質量控制的。例如：按照企業質量管理體系要求，生產部門可制定質量控制點，確定質量控制項目、控制指標、控制頻次，建立數據分析、調控機制，不斷改進并提高砂漿產品質量。我們可以進行各種數據的分析，來獲得所要的效果。尋找主要影響因素、確定有效對策、采取針對性的措施，解決存在的問題，逐步規范、形成制度。通過進一步的完善并依次循環，使各個崗位從業人員形成習慣并自覺履行職責。
實驗室的物理檢測工、實驗室主管，則必須經過崗位培訓，熟練掌握各種儀器、設備的操作性能和操作方法，對砂漿生產用的各批次膠凝材料、細骨料、摻合料、外加劑和砂漿配合比進行反復的試驗，找出內在規律，掌握應變要領，最終將砂漿的產品質量控制好。
綜上所述，砂漿質量的控制應從各方面著手并一以貫之，才能取得最佳性價比，才能提高企業的市場競爭力。
3砂漿空鼓開裂、粉化泛堿成因簡析
近年來，預拌砂漿發展速度加快，形勢趨好。然各種空鼓、開裂、粉化、泛堿等砂漿質量問題也非鮮見。實踐表明，出現上述問題的主要因素如下所列，供大家參考：
A.砂漿塑性開裂淺析：
塑性開裂是指砂漿在硬化前或硬化過程中產生的開裂現象。它通常發生在砂漿硬化初期。砂漿抹灰后不久，在塑性狀態下，由于水份蒸發、減少而產生收縮應力。當收縮應力大于砂漿自身的粘結力時表面產生的裂縫。
塑性開裂形成的裂紋一般都比較粗且裂縫長度較短。
B.砂漿干縮開裂淺析：
干縮開裂是指砂漿在硬化后產生的開裂現象。它通常發生在砂漿硬化后期。砂漿終凝、硬化后，由于水分散失，使體積收縮產生裂縫。它經常過一年甚至二、三年還在發展。
干縮開裂形成的裂紋一般都比較細且裂縫長度較長。
1.硬化砂漿空鼓、開裂的主要成因
1.1.原輔材料因素
1.1.1.砂級配不科學或含泥量大。
1.1.2.摻合料質量差或摻量偏多。
1.1.3.水泥用量大后期收縮率高。
1.1.4.增稠保水添加劑性能不全。
1.1.5.攪拌不勻或砂漿離析泌水。
1.2.施工養護因素
1.2.1.施工環境溫度高或風速過大。
1.2.2.新拌砂漿用水過量砂漿過稀。
1.2.3.砂漿密度強度與墻材不匹配。
1.2.4.抹灰砂漿違規施工一遍成活。
1.2.5.未做界面處理或后養護缺失。
2.硬化砂漿粉化、泛堿的主要因素
2.1.砂漿粉化因素
2.1.1.水泥用量太少，膠漿包裹性差。
2.1.2.砂漿過早失水，水泥水化不足。
2.1.3.砂子含泥量高，砂細或石粉多。
2.1.4.粉煤灰、礦粉活性差或摻量大。
2.2.砂漿泛堿因素
2.2.1.級配砂鈣、鈉離子含量高。
2.2.2.誤用了鈣含量高的摻合料。
2.2.3.砂漿中摻了灰鈣粉消石灰。
2.2.4.外加劑不具有堿吸附性能。
分析得出了硬化砂漿空鼓、開裂、粉化、泛堿的成因，我們便可采取相應的技術和措施來解決存在的缺陷和問題，但是“經驗不足、教訓不少”是很多砂漿企業目前存在的普遍情況，委實不容樂觀。
由于水平有限，本文涉及預拌砂漿質量控制方面的問題掛一漏萬，非常愿意與諸位業界同仁隨時探討并深入研究。讓我們一起努力將預拌砂漿的品質做好，共同推進預拌砂漿行業又好又快地向前發展，既利國利民，也利人利己。
杭州益生宜居建材科技有限公司
董事長/高級工程師：俞錫賢
垂詢電話：0571-87398741//13905797856
|
