稳塑剂为搅拌站生产预拌砂浆开启“绿色”通道


(2014建材报)


        2013年,弗克科技在山东临沂混凝土搅拌站试点应用其新产品“稳塑剂”生产普通湿拌砂浆,取得了良好的效果。之后,这一技术在多个地方推广,都获得好评,被认为是预拌砂浆最新的一种生产应用模式,并称之为“商混砂浆”。2014年3月商务部组织中国散装水泥推广发展协会和山东省散装水泥办公室一起到临沂,对商混砂浆的生产和施工进行了调研,并确认了其应用推广的可行性。“商混砂浆”不仅是一个新技术,它实际上开辟了一个行业的新走向,为预拌砂浆开启了一条“绿色”通道。


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        “砂浆禁现”的最直接目的就是二个字“环保”。2004年,商务部、建设部、公安部等七部委首次发出《关于进一步推广预拌混凝土使用和限期禁止在城市城区现场搅拌砂浆的通知》,指出应将预拌砂浆作为节能、环保的新型建筑材料进行推广,认为在节约资源、保护环境、提高资源综合利用效率方面有着重要的作用。三年后,2007年国家六部局又颁布更为严厉的《关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知》,到目前为止基本一、二、三线城市都被列入“禁现”地区。禁现的结果成就了大约5000亿元的预拌砂浆市场。但奇怪的现象是,在同时顶着国家“禁现”的巨大压力和5000亿元市场的巨大驱动力诱惑下,经过7年左右的努力,实际上预拌砂浆的应用量只占其总额的10%左右。是什么原因让砂浆行业对“国家禁令”和“利益驱动”都无动于衷呢?让人匪夷所思的谜团后面一定有着必然的原因。

 

        砂浆禁现的条件就是推广预拌砂浆,预拌砂浆原本有二种形式:干粉砂浆和湿拌砂浆。目前是以干粉砂浆推广为主。就环保而言,采用湿拌砂浆也许是个更好方法。在预拌砂浆搅拌站生产出湿拌砂浆,运送到施工工地,再通过人工或机械输送到施工楼层,由操作技工应用到建筑物中,最后硬化成型,整个过程除了预拌砂浆生产时有可能产生一些粉尘外,其他部分都不存在粉尘出现的可能。这个方法从环保角度考虑,毫无疑问是满足砂浆禁现目的的。

 

        预拌砂浆不同于现场搅拌砂浆的另一个特质就是,它是一个产品。既然是产品,就应该执行严格的质量标准。预拌砂浆主要有砌筑砂浆和抹灰砂浆二种,根据不同强度等级的要求,其28天抗压强度为5~20PMa,14天拉伸粘结强度只要大于0.2MPa即可。因为我们目前的水泥强度明显大于砂浆强度,作为湿砂浆而言,是属于很容易满足质量要求的产品。湿拌砂浆不需要烘砂,湿拌砂浆不存在离析现象,很多干混砂浆遇到的问题都是因为“干混”而产生的。那么为什么湿拌砂浆不能成为预拌砂浆的主流呢?关键技术就在于“稳塑剂”。


商混砂浆和稳塑剂


定义

        商混砂浆:是在商品混凝土搅拌站生产出来的湿拌砂浆,将水泥、细集料、稳塑剂和水以及根据性能确定的各种组分,按一定比例,在搅拌站经计量、拌制后,采用搅拌运输车运至使用地点,放入专用容器或砂浆槽储存,在工地上24~48小时内用完。商混砂浆应满足《GB/T25181-2010 预拌砂浆》国家标准中湿拌砂浆的质量要求。

        稳塑剂:专门用于商混砂浆的化学外加剂,有水溶性类产品和矿物无机类产品,具有提高湿砂浆塑性延时、保水、黏滑、强度等性能,要求能使得砂浆保塑24~48小时,而且一旦上墙应在8小时内终凝。

 

        商混砂浆与干粉砂浆不同的是:它是一种水硬性的湿砂浆产品。水硬性材料的特点就是在一定时间内会水化、损失工作性、最后硬化。稳塑剂就是一种能够控制水泥硬化速度的化学添加剂,同时稳塑剂还必须能够保持砂浆良好的和易性、黏稠度、保水性和后期强度。稳塑剂的关键在于“稳”和“塑”,“稳”就是能保持足够的塑性稳定时间,或者叫“延时性”,使得湿砂浆在运输、储存、施工过程中性能保持一致,至少在24小时内不能有变化,最好在48小时内可以继续使用。“塑”就是具有良好的可塑性,易于工人施工上墙,并将湿砂浆在垂直的墙面上制作成所需要的造型。弗克研发中心2013年研发成功的“商混砂浆稳塑剂”有二种类型,都以粉剂形式存在。一种是水溶性的,掺量为千分之一(砂浆重量)左右,这种产品因为掺量小,运输成本低,可全国甚至全球范围内销售。另一种是含矿物成分的粉体产品,不溶于水,掺量为百分之一以内(砂浆重量),可直接添加到混凝土搅拌机中使用。二种产品的使用方法不同,所需要的加药设备也不同,弗克公司可提供全套设备和应用技术,满足客户的不同需求。

 

        下面是弗克研发中心提供的试验数据,具体描述了稳塑剂的应用对商混砂浆性能的影响。试验采用粒径小于4.75mm的普通河砂,河砂处于饱和面干状态;海螺P.O.42.5水泥;望亭电厂的二级粉煤灰;弗克生产的K802稳塑剂;和自来水。试验采用砂浆标准试验方法,将各种粉料放入搅拌锅内;K802稳塑剂是一种可溶于水的粉剂,先溶解在计量好的砂浆用水中,然后和砂浆用水一起倒入搅拌锅内搅拌。试验用的抹灰砂浆配合比如表1.所示。


表1. 商混抹灰砂浆配合比(单位:Kg)

商混砂浆

抹灰砂浆

PO 42.5水泥粉煤灰二级K 802中砂
稳塑剂
M10120600.5~1.5‰820

(注:以上稳塑剂用量为总砂浆干重量的千分比)


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图1. 稳塑剂掺量对商混砂浆稠度随时间的影响


        图1.表示了稳塑剂对商混砂浆稠度的影响。稳塑剂的掺量为总干砂浆重量的0.5‰、1.0‰和1.5‰.根据抹灰砂浆的国标要求,应该控制在90~110mm范围之内,针对这个要求,掺0.5‰稳塑剂的商混砂浆在大约8小时,稠度已经降到90mm,16小时降到80mm。掺1.0‰的商混砂浆,在24小时可保持稠度在90mm以上,满足国标要求。掺1.5‰的商混砂浆,在48小时砂浆稠度还能保持在80mm,略加少量水还能继续使用。稳塑剂掺量为1.5‰的商混砂浆比较能满足机喷法施工,而掺量为0.5~1.0‰时,比较适合于手工抹灰施工。


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图2. 稳塑剂掺量对商混砂浆凝结时间的影响


        图2.为稳塑剂掺量对商混砂浆凝结时间的影响。添加了稳塑剂后的商混砂浆终凝时间测定分二种情况:第一种情况是商混砂浆被存放在砂浆槽中,水份一般不易蒸发;第二种情况是商混砂浆被抹上墙后,水份一方面被墙表面吸收,另一方面由于墙体表面积大而产生表面水蒸发。这二种情况会导致砂浆终凝时间的截然不同。


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图3.模拟砂浆被抹在粉煤灰砖上时测定其凝结时间


        图3.为模拟砂浆被抹在粉煤灰砖上时的凝结时间测定照片。试验将粉煤灰砖切割成直径为200mm、厚为35mm的圆盘,抹灰砂浆被成型在这个圆盘上,砂浆厚度也为35mm。成型后模拟墙面,将砂浆侧放,待表面失水疑似初凝后,用测定砂浆凝结时间的标准方法进行试验。

 

        试验结果表明(图2.),当砂浆被存放在比较密封的砂浆槽中时,终凝时间根据稳塑剂掺量的增加可达60小时。而砂浆被抹上粉煤灰砖墙上后,即使稳塑剂掺量达1.5‰,终凝时间也只有6小时。


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图4. 稳塑剂掺量对商混砂浆抗压强度的影响

        

        图4.为稳塑剂掺量对商混砂浆抗压强度的影响。添加稳塑剂后的7天早期强度一般在3~6MPa,14天强度为5~9MPa,28天为10~12MPa,90天强度基本没有什么变化,在12~13MPa左右。稳塑剂的使用使得早期强度有所下降,但28天抗压强度影响不大。


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图5. 稳塑剂掺量对商混砂浆拉伸粘结强度的影响


        图5.为稳塑剂掺量对商混砂浆拉伸粘结强度的影响。掺加稳塑剂后7天的拉伸粘结强度在0.1MPa左右,14天拉伸粘结强度都超过0.2MPa。


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图6. 稳塑剂掺量对商混砂浆干燥收缩的影响

 

        图6.为稳塑剂掺量对商混砂浆干燥收缩性能的影响。由于砂浆的早期强度比较低,砂浆在标准养护3天龄期后拆模,拆模后测定其尺寸初始值,然后放置在室内玻璃厨里(23℃,相对湿度50%),测定其7、14和28天的干燥收缩值。试验结果表明,掺加稳塑剂对商混砂浆的影响不大,28天的收缩值都满足国标要求,小于0.2%。

 

        稳塑剂解决了湿拌砂浆在实际施工应用中所要求的“稳”和“塑”问题,为商混砂浆的启程铺平了道路。

 

商混砂浆既是一个产品,更重要的是一个应用模式。作为产品它反映出的基本设计理念有三点:

        1、回归抹灰砂浆本来的“简单面目”;

        2、在尽量少投资的条件下可全面推广;

        3、在符合行业标准的条件下成本越低越好。

 

        如果一个简单的产品能满足其功能的需要,那么任何成本上的增加都将成为其进入市场的障碍。摆脱了成本的困扰之后,把湿拌砂浆变成商混砂浆就成了一个很重要的应用模式,这个模式使得预拌砂浆的生产厂一夜之间遍布全国各地。生产基地的建设,由于这个模式的出现,而骤然成熟。预拌砂浆的推广从此不存在产量问题,而只需投入推广应用的力度。

 

        商混砂浆是最符合“砂浆禁现”的环保诉求的,商混砂浆彻底满足了砂浆在城市工地上的无粉尘要求。商混砂浆也符合商品市场的质量和成本诉求,它能很轻松地满足国家标准对抹灰砂浆提出的要求,同时它的直接成本接近其原材料成本。

 

        由于中国巨大的商品房市场和市场竞争异常激烈的特点,中国很难照搬国外发达国家相对高成本、低用量的干粉砂浆模式。西方国家的住房建筑以别墅为主,室内使用抹灰砂浆的量要少得多。新加坡的建筑造价也远高于中国,整个国家人口还没有一个苏州多,有几个干粉砂浆厂就够了。他们能够承受高成本带来的高价格,我们不行。在中国,商混砂浆应该是普通砂浆的主流产品,而干粉砂浆的主要市场应该是特种砂浆。随着国人环保意识越来越强,质量要求越来越高,商混砂浆为混凝土搅拌站生产预拌砂浆开启了一条“绿色”通道。

(完)