干粉砂漿的發(fā)展及研制應用

【摘要】干粉砂漿作為高科技“綠色”新型建筑材料，對提高墻體的砌筑質量起著關鍵作用，研究應用新興建材材料工業(yè)對建筑業(yè)的提高和發(fā)展奠定了堅實的質量基礎，論述了干粉砂漿的概念、特點、原料配比、生產(chǎn)工藝、設備及應用前景，有效地推動我國建筑材料工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞:干粉砂漿　發(fā)展需求　生產(chǎn)應用

　　隨著社會的不斷發(fā)展，人們在要求改善社會基本設施和居住條件的同時，對所處的城市環(huán)境的整潔和大氣的潔凈提出了更高的要求。伴隨著整體建筑市場的日趨規(guī)范及建筑質量的提高而進一步成熟，進一步提高建筑質量與水平，采用高質量的建材是前提。

      預拌砂漿和干粉砂漿統(tǒng)稱商品砂漿是近年來開發(fā)的新產(chǎn)品，它的推廣使用，有利于工地的文明管理，有利于提高墻體的砌筑質量。在過去砌體砌筑傳統(tǒng)方面，總免不了使用傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場攪拌砂漿，不僅費時費力、占用場地、污染環(huán)境，而且由于水泥等原材料質量不穩(wěn)定和施工人員的熟練程度等原因，經(jīng)常出現(xiàn)開裂、起殼、滲漏等建筑通病，嚴重影響建筑質量。此外，在內(nèi)外墻瓷磚粘貼、地面找平、保溫材料粘結、建筑防水等方面也存在著上述問題，要徹底解決這些問題，只有依賴于新型建筑材料的使用。為節(jié)約資源，保護環(huán)境，根據(jù)黨的十六大提出的走新型工業(yè)化道路的要求，國家商務部、公安部、建設部、交通部明確下文(商改發(fā)[ 2003 ]341 號) 關于限期禁止在城市城區(qū)現(xiàn)場攪拌混凝土的通知：發(fā)展預拌混凝土和干混砂漿是發(fā)展散裝水泥的主要途徑，各地區(qū)應采取措施，鼓勵發(fā)展預拌混凝土和干混砂漿，將限期禁止在城市城區(qū)現(xiàn)場攪拌混凝土納入工作日程。干粉砂漿就是這樣一種高科技“綠色”新型建筑材料，在保證質量、提高工效、保護環(huán)境、降低成本等方面都具有獨特的優(yōu)勢。

      高新技術的發(fā)展對建筑材料的性能提出了更高的要求，鄭州大學材料工程學院經(jīng)過長期的實驗和綜合利用研究，與河南宇泰機械制造有限公司共同研制干粉砂漿的生產(chǎn)配方、技術工藝及成套設備，生產(chǎn)系列商品化干粉料。新型砌筑干粉，已獲國家發(fā)明專利(專利號為200410010073. 5) ，為推動我國干粉建材產(chǎn)業(yè)邁向新階段，促使建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)化有較快的發(fā)展。

1 　國內(nèi)外干粉砂漿發(fā)展現(xiàn)狀

1. 1 　國外干粉砂漿的發(fā)展應用

       干粉料的應用在歐洲很普遍。德國、奧地利、芬蘭等國家早已采用干粉料作為主要的砂漿類建材，德國平均每50 萬人口就有一個干粉砂漿生產(chǎn)廠。

      20 世紀50 年代末，在西方國家尤其是德國，建筑工業(yè)對新材料和新技術的需求增長非常迅速。當時，技術熟練的建筑工人十分短缺，勞動力成本不斷增加，對具有特殊用途的建筑材料需求量越來越大，對建筑質量的要求也越來越高;建筑商迫切希望能縮短建筑工期，降低工程造價，在這種情況下，現(xiàn)場攪拌砂漿已經(jīng)不能滿足建筑發(fā)展的要求，因此，從60 年代開始，

      西方國家現(xiàn)代建筑化學工業(yè)開始了干粉砂漿的研究和應用。干粉砂漿從一開始就體現(xiàn)了其主要特點:工廠事先精確計量配制、質量穩(wěn)定、性能優(yōu)良、能解決建筑中諸多問題。由于干粉砂漿省時省力、機器施工，加上卓越的性能，很快就在西方得到了最廣泛的應用。目前僅德國就有300 多家干粉料生產(chǎn)廠家，年產(chǎn)量達1000 萬噸以上，全世界干粉料生產(chǎn)廠家則高達600 多家。進入九十年代后，干粉料的生產(chǎn)更是突飛猛進，產(chǎn)品品種達1000 多種。

      干粉料在亞洲的發(fā)展也十分迅速。早在1984 年，新加坡建立第一個干混料生產(chǎn)廠，迄今產(chǎn)量超過了30 t/ h 的廠已有5 家。馬來西亞于1987 年也投產(chǎn)了一條干混料生產(chǎn)線。隨著干混料市場的迅速發(fā)展，在東南亞市場上的干粉料產(chǎn)品種類也豐富起來，許多新產(chǎn)品如自流平砂漿、防火砂漿、彩色墻面都已成功投入市場。目前在韓國、日本、泰國、馬來西亞、新加坡等亞洲國家，都有大規(guī)模的專業(yè)干粉砂漿生產(chǎn)廠。我國香港的一條50 t/ h 的干粉砂漿生產(chǎn)線也已投入生產(chǎn)。

1. 2 　國內(nèi)干粉砂漿的發(fā)展應用

      我國對干粉砂漿的研究還相當滯后，干粉砂漿的應用更是剛剛起步。九十年代以來，上海市和北京市先后建立了一些干粉砂漿生產(chǎn)線，但生產(chǎn)規(guī)模都不是很大。這些企業(yè)有的利用外資，有的引進國外設備，也有的立足國內(nèi)技術，總的來說，無論是生產(chǎn)規(guī)模、研究力量還是市場占有率，我國企業(yè)與國外相比， 差距還很大。但鑒于干粉砂漿的卓越性能和巨大的市場前景， 為了鼓勵干粉砂漿的推廣應用，我國政府及一些城市制定使用干粉砂漿的政策法規(guī)，鼓勵發(fā)展預拌混凝土和干混砂漿，同時， 國家部委下文明確規(guī)定，從2003 年12 月31 日起全國124 個城市禁止現(xiàn)場攪拌混凝土，其他省(自治區(qū)) 轄市從2005 年12 月31 日起禁止現(xiàn)場攪拌混凝土。各城市要根據(jù)本地實際情況制定發(fā)展預拌混凝土和干混砂漿規(guī)劃及使用管理辦法，采取有效措施扶持預拌混凝土和干混砂漿的發(fā)展，確保建筑工程預拌混凝土和干混砂漿的供應。上海建[ 2002 ]656 號文件《關于上海市建設工程使用預拌(商品) 砂漿的通知》的精神，做好預拌(商品) 砂漿的推廣使用工作，頒布了《上海市建設工程材料管理條例》、《干粉砂漿生產(chǎn)及應用技術規(guī)程》等地方性法規(guī)。這些法規(guī)的出臺必然會推動干粉砂漿在上海甚至全國的推廣使用，相信干粉砂漿在我國的建筑行業(yè)也將會迅速地發(fā)展，有著十分廣闊的市場前景。

2 　干粉砂漿的概念及特點

2. 1 　干粉砂漿的概念

      干粉砂漿又稱干混料、干拌粉，因往往含有高分子聚合物， 又叫做聚合物砂漿。就是將干粉狀的建筑骨料、粘結料與添加劑等按一定比例，事先在工廠精確、均勻、特殊混合而成的一種顆粒狀或粉狀混合物，用袋裝或散裝的形式送到建筑工地，加水攪拌后就可直接使用的砂漿類建材。常見的干粉砂漿有干粉瓷磚粘接劑、干粉墻面涂料、干粉墻面砂漿、干粉混凝土等。干粉料實際上就是干粉狀的預制砂漿。砌筑干粉由70 %以上的粉煤灰或其他火山灰性材料與適量水泥(或水泥熟料) 、石灰、石膏及少量激發(fā)劑、保水性增稠材料等組成經(jīng)混合磨細的混合物，稱為砌筑干粉。這種材料可摻入或不摻加氣劑、塑化劑、防水劑等外加劑，具有和易性好、保水性好、硬化慢、強度穩(wěn)定的特點，適用于工業(yè)與民用砌筑工程。

2. 2 　干粉砂漿的分類

a. 砌筑砂漿，如磚砌筑砂漿、加氣混凝土砌筑砂漿等。

b. 抹面砂漿，如內(nèi)外墻底層砂漿、表面砂漿等。

c. 地坪砂漿，如自流平砂漿、表層砂漿等。

d. 其他砂漿，如防水砂漿、保溫砂漿和裝飾砂漿等。

2. 3 　干粉砂漿的特點

2. 3. 1 　產(chǎn)品質量高

      不同用途的砂漿如砌筑砂漿、墻面砂漿、地坪砂漿等，對材料的抗收縮、抗龜裂、保溫、防潮等特性的要求不同，且施工要求的適宜性、保水性、凝固時間等也不同。這些特性是需要按照科學的配方合理配制、嚴格生產(chǎn)控制才能實現(xiàn)的。建筑施工現(xiàn)場無法備齊要求的所有原料，現(xiàn)場的施工操作設備也無法保證嚴格按配方要求、準確稱量配制及粒度的控制，砂漿的質量差異很大。現(xiàn)場用人工配制的砂漿更是無法保證滿足質量要求，而大規(guī)模自動化生產(chǎn)出來的預制砂漿，產(chǎn)品質量可靠且穩(wěn)定，許多微量化學添加劑保證了產(chǎn)品滿足特殊的質量要求。

2. 3. 2 　生產(chǎn)效率高

      國外許多干粉料生產(chǎn)廠的年產(chǎn)量都在30～50 萬t 左右，有各種干粉料產(chǎn)品，品種齊全，產(chǎn)品多達上千種，用戶可以根據(jù)自己的需要來選擇不同功能的產(chǎn)品，滿足市場的需求。采用預制干粉料后，不僅大大提高建筑施工速度，而且便于管理以及現(xiàn)代化的自動施工機具的推廣使用，從而提高建筑業(yè)整體現(xiàn)代化施工水平。

2. 3. 3 　降低成本、使用方便

      干粉砂漿是一種單組分體系，使用時只需加入規(guī)定量的清水攪拌既可。干粉砂漿既可以手工施工，也可機械施工。與現(xiàn)場攪拌砂漿相比，前者可提高效率1 - 2 倍以上，后者則可提高效率3～5 倍，大大地節(jié)省了施工時間，降低了勞動強度。同時在施工過程中，由于采用合適的施工方法和工具，可節(jié)約大量的材料。事實證明，使用干粉砂漿不僅提高了建筑質量，而且節(jié)約了大量的人力、物力和時間、工程總體造價會顯著降低。

2. 3. 4 　環(huán)境污染小，便于文明施工

      大規(guī)模集中生產(chǎn)的干粉砂漿，不僅原材料損耗低、浪費少， 而且部分產(chǎn)品如地坪砂漿，可利用如粉煤灰等工業(yè)廢料，變廢為寶，成為一定意義上的“綠色建材”。干粉砂漿的定量包裝， 便于運輸與存放。施工單位可以根據(jù)需要定量采購，既節(jié)約了原料又方便了施工單位。施工現(xiàn)場沒有堆積如山的各種原料， 減少了對施工周圍環(huán)境的影響。尤其大中城市、擁擠的交通、狹窄的施工現(xiàn)場，預制干粉料可以解決很多問題。

2. 4 　干粉砂漿和傳統(tǒng)砂漿相比有明顯的優(yōu)點

2. 4. 1 　計量準確，質量有保障

      傳統(tǒng)砂漿生產(chǎn)一般都是在施工現(xiàn)場拌制，計量不準確，原材料質量不穩(wěn)定造成拌制的砂漿質量不穩(wěn)定。而干粉砂漿的生產(chǎn)，由于嚴格的生產(chǎn)管理和精確的計量，使砂漿質量控制得到保證，大大提高了建筑施工的質量。

2. 4. 2 　原材料的改進

      干粉砂漿使用新型的保水增稠材料，不再使用氣硬性材料，使砂漿的性能得到改善，具有強度穩(wěn)定、收縮小、粘結好、提高抗?jié)B性能以及不起殼、爆裂等優(yōu)點。同時還改善了砂漿的操作性，手感良好，降低了施工人員的勞動強度。

2. 4. 3 　改善施工現(xiàn)場的環(huán)境

      由于使用干粉砂漿，提高了散裝水泥和粉煤灰的利用率， 施工現(xiàn)場不再需要大量的場地堆放砂、水泥等原材料，既降低了現(xiàn)場的勞動強度，又降低了現(xiàn)場揚塵情況的發(fā)生。同時還節(jié)約了現(xiàn)場寶貴有限的場地，為施工現(xiàn)場的文明場地建設提供了基礎，還為城市環(huán)境建設做出了很大的貢獻。

3 　所需原料及生產(chǎn)工藝

3. 1 　所需原材料

      生產(chǎn)干粉砂漿的原料主要有:水泥、生石灰、石膏、粉煤灰、工業(yè)廢渣等原料以及用量很少的外加劑，這些原材料在全國各地均有銷售。

3. 1. 1 　膠結料

     一般使用普通硅酸鹽水泥作為干粉砂漿的膠結料。對于有特殊要求的砂漿，也可以使用其他特種水泥。

3. 1. 2 　生石灰

      應當選用活性氧化鈣含量高，消解速度快，氧化鎂含量低的生石灰，在砂漿中有助于充分改善砂漿的某些物理力學性能。

3. 1. 3 　石膏

     石膏可以增加混合料的塑性、初期強度高，對石灰的消化起抑制作用，能降低石灰的消解溫度和延長消化時間，限制石灰消化體積的膨脹。

3. 1. 4 　摻和料

     主要是指粉煤灰及工業(yè)廢渣。由于摻和料可以較明顯地改善砂漿的和易性，因此可以作為干粉砂漿的主要原料成分。

3. 1. 5 　外加劑

      外加劑根據(jù)產(chǎn)品的配方的要求來選用，以改善砂漿的和易性、分層度、強度、收縮和抗凍性能等指標。

3. 2 　各種原材料的配比

      干粉砂漿所涉及到的原料非常多，如何合理選擇各種原料并達到精確的配比，從而使干粉砂漿具有優(yōu)良的性能和穩(wěn)定的質量(配合比見表1) 。

    a. 干粉料生產(chǎn)的關鍵在于保證原料的粒度，嚴格按照不同規(guī)格型號、按配方要求準確配料，并且提高混合料的均勻性。

    b. 添加劑需根據(jù)產(chǎn)品配方的要求來選擇，這些干粉狀的化學混合物，能提高產(chǎn)品的易性、粘度、激和原料增加塑性以及實現(xiàn)一些特殊性能，其用量一般在0. 3 %～1. 0 %左右。

3. 3 　生產(chǎn)工藝

      干粉砂漿的生產(chǎn)工藝并不復雜，主要由原料篩選、破碎、輸送、稱量與配料、激活細化、混磨、檢驗、產(chǎn)品包裝等生產(chǎn)工藝組成。

a. 干粉砂漿生產(chǎn)的關鍵設備有電子自動配料系統(tǒng)、混磨合機、包裝機控制系統(tǒng)。

b. 干粉砂漿設備采用全自動微機配料控制系統(tǒng)，從而保證生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性。

c. 在設備的生產(chǎn)線上、主要揚塵點安裝除塵裝置，這樣不僅可以減少物料的損失，而且利于環(huán)境保護。

d. 整條生產(chǎn)線全部采用密閉的生產(chǎn)系統(tǒng)設備，不但現(xiàn)場清潔，無粉塵污染，保證了工人的健康，而且具有生產(chǎn)容量大、配料精度高、使用靈活的特點。

4 　結論

      干粉砂漿作為高科技“綠色”新型建筑材料，具有產(chǎn)品質量高、穩(wěn)定、性能優(yōu)良、使用方便、成本低廉、安全環(huán)保、品種繁多、用途廣泛、發(fā)展前景廣闊等優(yōu)點，是提高水泥的利用率、節(jié)能降耗和提高粉煤灰、城市建筑垃圾等廢棄物綜合利用的一大舉措，使建筑砂漿從現(xiàn)場隨機配料拌制、質量難以保證到規(guī)范化、標準化配制砂漿一次革命，在確保建筑施工質量的前提下，做到方便、可行、經(jīng)濟、環(huán)保兼顧，在推動建筑行業(yè)的技術進步，文明施工和環(huán)境保護等方面具有重大意義，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)的現(xiàn)場攪拌砂漿的理想建筑材料。