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天津市市政工程质量检测中心

天津市交通科学研究院——天津市市政工程质量检测中心

 
 
 

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天津市市政工程质量检测中心隶属于天津市交通科学研究院(原天津市市政工程研究院,2015年4月起更名),为独立事业法人单位,是从事市政、公路、桥梁、房建工程材料和实体的质量检测、鉴定验收、法律仲裁、技术咨询的综合性第三方专业检测服务机构。

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预拌砂浆产业化新途径的探索——新概念湿拌砂浆的生产及应用总结(1)  

2014-11-24 09:29:54|  分类: 混凝土控制与质量 |  标签: |举报 |字号 订阅

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引言

??基于环境保护、提高质量和减少劳动强度等原因,禁止现场搅拌砂浆,推广预拌砂浆,已经成为行内共识和行业政策。自2007年以来,从中央到地方政府投 入了大量的人力财力先后在一百多个城市推广预拌砂浆并取得了良好的进展。但到2012年止,相对于巨大的现场搅拌砂浆市场而言,预拌砂浆的使用比例不足 10%。砂浆“禁现”,成绩斐然,任重道远。

??预拌砂浆分为干拌砂浆和湿拌砂浆,就全国范围而言,目前干拌砂浆是预拌砂浆的主流。但干拌砂浆有综合使用成本比现场搅拌砂浆高得多,工程承包者的违规 收益远大于违规成本等缺点,制约了预拌砂浆发展。湿拌砂浆的综合使用成本与现场搅拌相接近,完善湿拌砂浆的生产及应用技术将利于突破预拌砂浆的发展瓶颈。

??广东省预拌砂浆的推广成绩位于全国之首,预拌砂浆(干拌+湿拌)的使用量居全国第一,这是广东省各级散办共同努力的结果。自2008年以来,经5年半 时间共发展了27家干拌砂浆企业,自2010年以来,经3年时间共发展了64家湿拌砂浆企业。2012年度湿拌砂浆的产量为291.78万吨,占预拌砂浆 总产量的71%。在广东省各级散办的鼓励和扶持下,湿拌砂浆的生产及应用技术获得了宝贵的探索与积累的机会。

??本文在混凝土搅拌站生产湿拌砂浆的实践的基础上,对预拌砂浆产业化新途径的探索进行了归纳。旨在对湿拌砂浆的生产应用技术进行阶段性总结,与预拌砂浆的同行们进行技术交流,并希望提出目前尚存的问题以吸引更多的行内专家参与研究,为政策制定者提供参考。

??关键问题及解决思路

??2.1 成本

??预拌砂浆的综合使用成本能否与现拌砂浆相当,是预拌砂浆能否快速普及的关键。利用商品混凝土搅拌站生产配送湿拌砂浆可具备明显的成本优势。

??2.1.1材料成本

??湿拌砂浆的主要原材料为水泥、砂、粉煤灰、石粉、外加剂,与混凝土的原材料基本相同。混凝土企业具备大规模集中采购的优势,其材料采购成本比工地的零星采购要低得多。

??2.1.2 制造成本

??商品混凝土站原有的自动化生产线稍加改造即可直接生产湿拌砂浆,相对于干拌砂浆厂而言,商品混凝土站无需额外考虑工厂投资的折旧费用分摊。还可将湿拌 砂浆的产量与混凝土产量叠加在一起共同分摊生产经营的固定费用。比较而言,其制造成本亦会比在施工现场加工搅拌砂浆低。

??2.1.3 配送成本

??直接使用混凝土搅拌车运输湿拌砂浆,可避免重新购买干混砂浆运输车的投资。湿砂浆的配送成本可做到与混凝土的配送成本相当。现拌砂浆也是需要把河沙、水泥等原材料分开运送到工地的配送方式的运输成本较高。

??2.2 材料质量

??新型湿拌砂浆作为一种商品,必须在满足现有的产品标准、施工规程的要求的前提下进行生产与销售。此乃应有之义,本文不再重复。但从国内多个省份推广湿 拌砂浆的过程来看,除广东外的大多数省份,湿拌砂浆的生产量都比较低。笔者认为,满足国家标准要求的湿拌砂浆跟满足工程要求的湿拌砂浆还是有所区别的。有 必要在砂浆“凝结时间”的基础上,根据建筑工程的实际需求,针对湿拌砂浆的生产及应用特性,提出一个质量内控的新概念:开放时间。

??2.2.1开放时间的定义

??开放时间(Hk):在规定时间Hk内,砂浆拌合物的性能指标同时满足以下四项要求:

??(1) 稠度损失率≤10% (参照但不等同于 GB25181-2010 预拌砂浆)

??(2) 泌水变化率≤5%  (参照但不等同于GB/T 50080普通混凝土拌合物性能试验方法标准)

??(3) 凝结时间≤1.3Hk   (参照 GB25181-2010 预拌砂浆)

??(4) 容重变化率≤5%  (参照但不等同于JGJ/T 70 建筑砂浆基本性能试验方法标准)

??2.2.2 “开放时间”对湿拌砂浆生产及应用的指导意义

??开放时间是一个描述砂浆拌合物施工性的新概念。其表征湿拌砂浆从在搅拌站生产、运输到在工地存放、二次运输、抹灰操作的全过程的施工特征的综合性指 标。与凝结时间不同,开放时间能表述湿拌砂浆搅拌站集中生产、集中配送和工地现取现用的全过程的质量要求。从而实现当湿拌砂浆的生产任务变大时,可按工地 第二天的订单计划,晚上集中生产湿拌砂浆并在当晚集中提前配送到工地。最大限度地发挥搅拌站生产设备及运输车辆的潜能。

??相对而言,混凝土的配送服务特征是“准时”,湿拌砂浆的配送服务特征是“及时”。两者的区别是很大的。

??2.3 工程质量

??2.3.1 抹灰工程质量责任主体的转换

??湿拌砂浆的施工性满足要求后,砂浆抹灰工程的质量的要点在于避免抹灰层的空鼓、开裂和渗漏等现象的发生。空鼓与开裂问题是抹灰工程的长期以来的通病。 对于现拌砂浆,其所用砂浆大多由工班负责在工地现场加工搅拌,加工过程的质量控制责任由抹灰工班负责。故因抹灰层空鼓开裂造成的返修费用大多由抹灰工班内 部消化。预拌砂浆替代现拌砂浆之后,砂浆材料质量的责任主体由工班转为砂浆厂,抹灰工班不愿再为返修工程埋单,易造成砂浆工程质量投诉集中爆发。在预拌砂 浆推广初期,这种现象曾令很多砂浆厂措手不及。当然其中也有一些工程质量投诉明显是因预拌砂浆的质量波动而造成的。到目前为止,预拌砂浆作为一种半成品, 其材料质量与最终成品(抹灰层)的工程质量之间的责任如何界定,在行内还没达成共识。但是,不管质量责任界定的结果如何,找到彻底解决抹灰层的空鼓、开 裂、渗漏的技术途径才是最终出路。

??2.3.2 空鼓、开裂、渗漏

??影响砂浆空鼓、开裂的因素有很多,砂浆质量只是其中的一个环节,优质抹灰工程需要综合治理。虽然相关的抹灰工程施工规范已经非常齐备,但很多都是多年 前的实践总结。对湿拌砂浆这种新的产品形式而言,需要一种简单可靠的配套技术措施来彻底解决抹灰层的空鼓开裂,而且这种新的配套措施不应增加工地的综合成 本。笔者为此专门开发了一种混凝土界面处理剂及配套的施工工艺。效果很好,在实践中获得了绝大多数施工方的认可。

??生产及实验数据总结分析

??3.1 设备改造

??混凝土搅拌站增加生产湿拌砂浆需做简单的设备改造:(1)增加一套筛砂系统;(2)在原有的配料系统中增加一套外加剂秤量系统;(3)防止石子和砂交叉污染的零星改造。

??3.2 湿拌砂浆配合比设计

??砂浆配合比强度设计可参考JGJ 98-2000《砌筑砂浆配合比设计规程》,砂浆的抗压强度、粘结强度、保水率等指标,可以通过一组不同水泥掺量的试配,经过简单的测试就可得出准确的配 合比,本文不再重复。对在商品混凝土站生产的湿拌砂浆来说,目前还没有针对其生产及配送特征来进行设计的标准规程,导致砂浆的施工性在搅拌站内很好而到工 地经历了一段时间的存放后砂浆施工性变差的现象。而砂浆的施工性能却是砂浆实际应用中极为主要的指标,也是实现起来最复杂最困难的一个指标。“开放时间” 这一新概念的引入,可有效简化湿拌砂浆的配合比设计工作。

??3.2.1原材料

??(1)水泥。由于砂浆的施工性能的稳定是关系到砂浆应用稳定性的关键,所以对材料的稳定性也就提出了较高的要求。水泥中含有的混合材料的品种与掺量决 定了水泥的稳定性,对于市面上大多数PC32.5水泥来说,所含的混合材料种类多,掺量也大(国家标准中规定此类水泥中的混合材料在20%~50%),难 以配制出稳定性能良好的湿砂浆。PI与PII水泥品质稳定,混合材料少,但价格普遍偏高,出于经济上的考虑也不适合配制湿拌砂浆。PO42.5水泥在稳定 性与经济方面都比较适中,可作为湿拌砂浆首选的胶凝材料。

??(2)填料。填料的选择也要首先考虑材料本身的稳定性及其与外加剂的适应性,经过大量的施工性能测试与工地的实践应用,重钙粉是作为湿砂浆理想的填料。

??(3)砂。选用细度模数在2.4~2.7间的合格砂,此类砂的级配合理,细度适中,可配制出施工性能良好的砂浆。

??(4)外加剂。广州浪淘砂建材有限公司生产的醚化聚羧酸减水剂(LD-2010N)及开放时间调节剂(LD-10N)

??(5)水。选用干净的河水。

??3.2.2砂浆外加剂的适应性及掺量试验的新方法:“三步法”

??以M5湿拌抹灰砂浆为例:

??第一步、使用基础配比(质量比)按:水泥:重钙粉:河砂=200:150:1300,在此配比基础上外加LD-2010N与LD-10N,配合调整水 掺量使用砂浆的稠度达到80~90mm,容重达到1850~1950kg/m3,此初始状态是砂浆的最佳使用状态,以此来确定LD-2010N与LD- 10N的初步掺量。第二步、再经过不同时间的搅拌与放置,再次测试砂浆的稠度与容重(判定砂浆的施工性能的稳定性,见表2),由此而确定外加剂的修正掺 量。第三步、按开放时间的定义,复核检验并确定外加剂的最终掺量。

??3.3 砂最大粒径的选择与筛砂效率

??河砂的粒径大小会影响到工程质量,太大的粒径会导致施工困难,难以刮平。粒径太小会大大影响湿拌砂浆的生产效率,需要综合考虑生产与工程应用的因素,确定最佳的河砂粒径。

??对不同最大粒径分别为4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm的河砂进行施工试验,在平整的灰砂砖墙面进行批刮10mm厚度的砂浆 层,发现8mm、9mm粒径的河砂存在不同程度的施工困难,7mm以下的河砂对施工没有影响,10mm的河砂影响非常大。为了提高筛砂生产效率且又不影响 湿拌砂浆施工质量,可采用最大粒径7mm的河砂用于生产。

??筛网类型是影响筛砂效率的重要因素。表2为不同筛网孔径对筛砂效率的影响。经实际筛网及工地应用,选用8mm孔径的筛网,筛出来的砂其实大部份粒径都在6mm以下,极少数是8mm粒径的砂粒,对砂浆的施工影响可以忽略不计。

??

??3.4 粉煤灰对湿拌砂浆稳定性的影响

??各个电厂的粉煤灰质量相差较大,对砂浆的稳定性也有着较大的差异。不同电厂的粉煤灰进行对砂浆稳定性的影响如表3。

??由上可判定不同产地的粉煤灰存在很大的波动,拌制的砂浆稠度与容重的稳定性不好,且搅拌站通常采购粉煤灰的渠道是频繁变化的,这也更有可能加大砂浆的质量波动。.因此对要求需要高度施工稳定性的湿砂浆来不宜使用粉煤灰。

??3.5集中生产与配送

??湿拌砂浆为了满足工地的需要,要求在工人开工之前将砂浆批量送到工地指定地点的砂浆存储池内,保证工人一整天的使用量,工人现取现用,无需再次进行搅 拌,避免工地现场搅拌造成的尘土飞扬的混乱局面。砂浆生产厂可在晚间组织进行生产与配送,可大大地提高运输车辆的利用率,由于是夜间运输,也可大大缓解城 市白天的交通压力。

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