朱效荣  1970出生,教授、研究员级高级工程师,北京城建集团高级顾问,冀东发展集团首席科学家。
       技术成果
 
 
预拌砂浆研究与应用
 

 

 

预拌砂浆研究与应用

验收文件汇编

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

 

 

 

 

 

总  目  录

 

一、预拌砂浆研究与应用鉴定大纲

二、预拌砂浆研究与应用工作报告

三、预拌砂浆研究与应用技术报告

四、预拌砂浆研究与应用技术规程

五、预拌砂浆研究与应用检测报告

六、预拌砂浆研究与应用工程应用证明

七、预拌砂浆研究与应用科技情报查新报告

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

鉴定文件之一

 

 

预拌砂浆研究与应用

验收大纲

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

 

 

 

 

 

预拌砂浆研究与应用

验收大纲

一、 验收项目名称

预拌砂浆研究与应用

二、 验收形式及组织验收单位

1. 验收形式:专家评议

2. 组织验收单位:北京城建集团有限责任公司

三、 验收内容

通过审查技术文件,对本成果技术水平的先进性和实用性及质量指标、应用前景做出评价。

四、 会议审查技术文件

1. 预拌砂浆研究与应用验收大纲

2. 预拌砂浆研究与应用研究工作报告

3. 预拌砂浆研究与应用技术报告

4. 预拌砂浆生产技术规程

5. 预拌砂浆检测报告

6. 预拌砂浆工程应用证明

7. 科技查新报告

五、 验收会议程序

1. 通过验收委员会名单

2. 由验收委员会组织验收,通过验收大纲

3. 由课题组介绍研究工作技术及应用报告

4. 文件审查及评价

5. 验收委员会提出意见

6. 验收委员会通过验收意见并签名

7. 会议结束

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

鉴定文件之二

 

 

预拌砂浆研究与应用

工作报告

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

 

 

 

 

预拌砂浆研究与应用

工作报告

1、预拌砂浆研究的必要性

建筑砂浆广泛应用于砌筑,抹灰,地面,屋面找平等工程。传统砂浆(砌筑和抹灰)一般都在施工现场拌制,在拌制过程中为改善砂浆的和易性及柔软性,都不同程度地加入了石灰膏拌制成混合砂浆。由于石灰膏含水50%,重量计量难以实现,工地现场一般采用体积计量法。另外,我国石灰膏制造工艺比较落后,石灰质量不稳定,因此石灰膏的品质(含水率,石灰消解程度等)波度较大,本市大部分工地使用的石灰膏无质量证明书,无产品检验报告,给砂浆质量控制带来了隐患, 同时石灰膏的制作、运输和使用,也污染了施工现场的环境,破坏了文明施工。

从混合砂浆组份来看,水泥和石灰膏分属水硬性和气硬性胶凝材料,两者硬化机理截然不同。石灰膏仅改善砂浆的可操作性,对硬化砂浆的物理力学性能起到的作用不大,具体表现为:砂浆不耐水,收缩大,抗渗性差,为此建筑工程施工验收规范规定在±0.00以下,砖基础必须使用水泥砂浆。

在外墙抹灰过程中,设计人员为提高砂浆与基层的粘结力和抗惨性,往往采用水泥砂浆来代替混合砂浆,但由于缺少石灰膏这一保水增稠材料,导致水泥砂浆存在凝结时间短,柔软性和保水性差等缺陷,即使加入了水泥也容易造成砂浆失水硬化快而抹灰层起壳的现象。

由于建筑砂浆这一重要建材质量的波动大,使住宅建筑墙体渗漏开裂、抹灰层起壳、空鼓等质量问题的投诉屡见不鲜、因此为保证住宅及公共建筑施工质量,改进砂浆制作工艺已势在必行。

2、预拌砂浆研究的可行性

早在20世纪50年代末,德国、奥地利、芬兰等国家早已将干粉砂浆作为主要的砂浆建材;在欧洲,100万人口的城市差不多就有2个干粉砂浆生产厂。目前在一些发达国家,预拌砂浆的产量很大,仅德国就有75个干粉砂浆生产工厂,美国和日本目前仍然是世界上最大的两个商品砂浆生产国。根据掺入外加剂的不同,商品砂浆的品种很多,法国一个砂浆工厂能生产40~50种,包括砌筑、抹灰、保温、嵌缝、修复及防水砂浆等,可以很好地制满足各种施工要求。

在发展中国家,商品砂浆也有较快的发展,一些亚洲国家如新加坡、泰国、马来西亚等虽起步较晚,但发展非常迅速。1984年新加坡建立第一个干粉砂浆生产厂,主要生产墙面砂浆产品,马来西亚1987年也投入一条干粉砂浆生产线,同样生产墙面砂浆产品。随着商品砂浆市场的迅速发展,东南亚市场上的商品砂浆产品也丰富起来了,许多新产品如自流平砂浆,防火砂浆,保温墙面砂浆等都已成功投放市场。目前在韩国、日本、泰国、新加坡、马来西亚等亚洲国家和地区,都有大规模的专业干粉砂浆生产厂。

在我国,台湾已有专业的干粉砂浆生产线,香港投产了一条干粉砂浆生产线,上海已经进入推广应用阶段,大陆的其它地区还没有大规模专业的商品砂浆生产厂,目前北京正在编制《预拌砂浆生产和应用技术规程》,并计划推广应用,北京市建委在2004年6月份曾下文推行这一新技术。

综合国内外商品砂浆的发展状况,研究和开发适合北京市场的商品砂浆,进行预拌砂浆的推广应用,从技术层面和政策层面,都具有可行性。

3、项目的来源及研究目标

本项目是根椐北京市建筑市场的发展需求,由北京城建集团有限责任公司提出,混凝土分公司立项研究的项目,研究时间从2003年3月开始,2004年10月完成。

研究的目标包括以下三个部分

(1)在试验室条件下研制成功可以用于砌筑、抹灰、保湿、嵌缝、修复及防水等功能的各种砂浆并确定配合比设计参数。

(2)砂浆用各种原材料对其性能的影响规律进行总结,在此条件的基础上配制成功干粉砂浆,在预拌混凝土生产线上配制成功预拌砂浆应用于工程施工,并对其各种性能进行检测。

3)编制《预拌砂浆生产和应用技术规程》

4、干粉砂浆的研制

确定干粉砂浆的组成成份配比,并对其性能进行测试。

4.1砌筑砂浆

强度等级:M5--M30

稠度:  30--120mm

凝结时间: 4--12h

4.2抹灰砂浆

强度等级:M5--M20

稠度:  70--100mm

凝结时间:4--12h

4.3地面砂浆

强度:M15--M30

稠度:30--70

凝结时间:4--8h

5、预拌砂浆的研制

在干粉砂浆研制成功的基础上,研究并配制出砂浆专用缓凝剂、泵送剂,使之能满足砂浆远距离运输和泵送施工的要求。

进行预拌砂浆的工业化生产,并在实际工程中应用。

6、研究成果

编制《北京市预拌砂浆生产和应用技术操作规程》。

进行预拌砂浆生产应用技术成果验收。

预拌砂浆的性能检测

7、研究结论

本研究通过对各种原材料的优选、配合比的调整,特别是水泥、外加剂和粉煤灰品种的选择和掺量的调整试验,配制出符合现场施工及使用要求,具有良好施工性能的,应用于工程实践的预拌砂浆。

1《北京市预拌砂浆生产和应用技术操作规程》规程的编制,为采用新技术与新材料,实行严格质量控制,改进施工方法,保证工程质量创造有利条件。

2)商品化干粉和预拌砂浆的研究成功,使砂浆在实现品种多、施工快,工作效率高、保水性、和易性和耐久性好,并且工省料,省钱,省心,商品化干粉和预拌砂浆实现了原料占用场地少可避免粉尘飞扬有利于环境?;?。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

鉴定文件之三

 

 

预拌砂浆研究与应用

技术报告

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

 

 

 

 

 

预拌砂浆研究与应用

技术报告

1、概述

20世纪80年代,我国从上??疾⒅鸾ネ乒阌τ玫囊恢纸ㄖ蒙敖?,只是到了90年代末期,国内才出现了一些商品砂浆生产的厂家,这些厂家大多生产预混(干)砂浆,预混(干)砂浆又分为干粉料、干混料、干混粉砂浆或干混砂浆;它是由胶凝材料、细骨料、外加剂等固体材料组成,经工厂准确配料和均匀混合而制成的砂浆半成品(不含拌和水),拌和水是在使用前在施工现场搅拌时加入。上海生产预拌砂浆的厂家,生产的预拌砂浆是指把拌和水在内的全部组份在工厂内完成拌和的砂浆,这种砂浆运到施工现场时可以直接应用。

出于提高建筑工程质量的目的,中国在上世纪90年代末,大力推动和发展商品砂浆,在北京已有生产干粉砂浆的厂家,但是大多数的厂家为单一产品,主要生产水泥基耐磨地面砂浆、瓷砖粘结剂、混凝土界面剂、薄罩面材等。真正用于大规模住宅工程的预拌砂浆在北京还没有出现。随着外加剂技术的不断进步以及材料运输技术的不断提高,预拌砂浆的生产和应用在北京已具备技术条件 

2、预拌砂浆研究的技术路线及技术方案

2.1、预拌砂浆研究的技术原理

预拌砂浆是充分利用各种原材料在砂浆中的功能优势,通过优化配料,使用干燥收缩较小的水泥、降低砂浆干缩的外加剂、掺合料,配制出具有优异的施工性能和使用功能多的干粉砂浆,然后在这种干粉砂浆的基础上掺加专用外加剂,改善其工作性能配制成预拌砂浆。

2.2、预拌砂浆研究的技术路线

预拌砂浆的配制技术,就是根据我国现在的砂浆配合比设计公式,根据以上研究试验结果确定强度等级,然后依据强度等级对工作性能进行调整,最后在试验室确定其生产配合比,并对此配合比下生产的砂浆各项技术指标进行检测,在满足设计的各项指标时,依据实验测试结论进行预拌砂浆的生产应用。

2.3、预拌砂浆研究的技术方案

为了得到最优的研究结果,我们采用单因素试验方法优选,先将水泥、粉煤灰、外加剂、掺合料对砂浆收缩的影响进行试验,从中选出强度等级和工作性能相适应、收缩值最低、抗拉强度和抗折强度最高的单因素配比,然后将各种因素综合考虑,得到最佳配比,进行方案优化选择出最合理的配比,经检测各项主要力学性能指标满足设计要求后再应用于实际工程。其流程如下图:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

预拌砂浆研究技术方案

 

 

 

3、原材料的选择

预拌砂浆的组成材料主要包括水泥、砂、矿渣粉、粉煤灰、建筑熟石灰、建筑石膏、增稠粉、泵送剂、缓凝剂等。每一种成份在配制不同功能要术的砂浆时,都能发挥独特的功能。

3.1、水泥

可以用于预拌砂浆的水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、白水泥等。由于预拌砂浆以满足砌筑、抹灰、保温、嵌缝、修复及防水为主,装饰为辅。因此在大多数情况下,采用普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥,在本研究中我们选中用了北京京都、冀东盾石、兴隆水泥、双山水泥、鹿泉鼎鑫等水泥厂的水泥进行研究。其性能指标如表1。

 

表1    水泥技术数据

水泥

品种

细度

(%)

标准

稠度

(%)

抗折强度(MPa)

抗压强度(MPa)

3天

28天

3天

28天

鹿泉鼎鑫P.O42.5

1.2

27.2

6.5

9.8

35.5

58.7

琉璃河P.O42.5

1.2

28.0

6.1

8.2

26.8

52.2

冀东盾石P.O42.5

1.6

27.0

5.8

9.4

24.9

54.1

启新马牌P.O42.5

2.2

27.6

5.4

8.5

26.2

51.6

北京京都P.O42.5

0.8

27.5

6.2

9.5

35.1

56.0

经过对比,本研究初步确定从京都牌、鼎鑫牌和盾石牌三种水泥中选择活性高、质量性能稳定的P.O42.5水泥。分别采用这三种不同的水泥,同一种外加剂的三种不同掺量进行流动度对比试验,已确定水泥外加剂的适应性试验结果如图2所示。

 

 

 

2  不同外加剂掺量对水泥净浆流动度的影响

根据对比试验结果,选用鼎鑫牌P.O42.5水泥,其性能见表2。

表2    鹿泉鼎鑫P.O42.5水泥性能

化学成分

C3A(%)

R2O(%)

Cl-(%)

SO3(%)

C4AF(%)

含量

15.2

0.84

0.0004

2.56

9.3

物理

性能

烧失量

(%)

标准稠度

(%)

凝结时间(h)

抗折强度(MPa)

抗压强度(MPa)

初凝

终凝

3天

7天

3天

28天

2.02

26.9

2:09

4:32

6.3

8.9

34.4

59.5

通过实验测试的水泥基本性能稳定,各种参数满足国家的出厂要求,且富裕强度高,因此可以选取其中几家的产品作为预拌砂浆的原材料。

3.2、砂子

可以用于预拌砂浆的砂子,需要经过干燥、筛分等预备处理,以保证粒度质量符合配合此设计的要求,在本研究中我们从北京、三河、涿洲、昌平等地选取了几个砂样进行实验。

最后确定采用洁净的中砂,细度模数为2.6~3.0。其性能如表3。

 

表3    砂的技术指标

细度模数

表观密度

堆积密度

含泥量

泥块含量

2.8

2650kg/m3

1550kg/m3

0.4%

0

 

 

 

 

3.3、拌合水

采用自来水。

 

3.4、外加剂

为了确保预拌砂浆远距离运输以及向高层建筑的泵送施工需求,本研究配制成功预拌砂浆专用专用剂,其性能指标如表所示: 

采用同一种水泥(鼎鑫P.O42.5)分别对萘系减水剂W1、聚羧酸系列减水剂W2和蜜胺系列减水剂W3三种外加剂,进行流动度对比试验。试验表明,W1的最佳掺量为2% ,W2的最佳掺量为5% ,W3的最佳掺量为4%,如图3所示。

3   外加剂掺量与水泥净浆流动度的关系

经过对萘系减水剂(W1)、蜜胺系列减水剂(W3)和聚羧酸(W2)系列减水剂试验结果的对比,选用W2聚羧酸系列高效减水剂。它具有无氯、低碱、高效等特点,能非常明显的改善砂浆和易性及粘聚性,提高砂浆的密实性和耐久性等,其技术指标如表4所示。

 

 

 

 

4   W2高效减水剂的技术指标

减水率%

31.2

碱含量%

0.37

比重(20℃)

1.04

PH值

7.1

固含量%

20

对钢筋锈蚀

抗压强度比%

标准值

本品值

1天

≥140

165

3天

≥130

7天

≥125

130

28天

≥120

130

3.5、矿渣粉

本研究为了降低水泥水化热,采用部分矿渣粉来代替水泥,以改善砂浆的性能,实验所选用的矿渣粉技术指标如下表

5    矿渣的物理力学性能指标                                                                                     

项目

级别

实测值

S105

S95

S75

密度,g/cm3     不小于

2.8

3.1

比表面积,m2/kg   不小于

350

420

活性指数,% 不小于

7天

95

75

55

98

28天

105

95

75

102

流动度比,%    不小于

85

90

95

91

烧失量,%         不大于

3.0

1.0

氯离子,%

-

0.01

 

 

 

 

6    矿渣粉的化学成分

化学成分

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

TiO2

含量(%)

33.56

11.4

0.33

40.39

11.20

0.57

0.57

1.34

 

3.6、粉煤灰

粉煤灰能改善砂浆施工性能和力学性能、减少需水量、避免拌合物的离析、泌水、改善工作性;为降低砂浆生产成本,改善砂浆的和易性,本研究采用一级、二级粉煤灰研制预拌砂浆,各项技术指标见表7。

7    粉煤灰技术指标

技术指标

分级标准

元宝山灰

北京东郊灰

蓟县煤灰

高井煤灰

Ⅰ级

Ⅱ级

细度(0.045mm方孔筛筛余%)

12

20

6.0

18.0

5.0

5.4

需水量比(%)

95

105

94

103

92

97

烧失量(%)

5

8

1.89

3.46

1.65

1.73

SO3(%)

3

3

0.68

0.96

0.72

0.65

3.7、建筑熟石灰粉

为了增加预拌砂浆的稠度改善砂浆的工作性能,在本研究中采用了建筑用熟石灰粉,其技术指标如下表。

8

项目

钙质硝石灰粉

优等品

一等品

合格品

CaO+MgO)≥

70

65

60

游离水%

0.42

0.42

0.42

体积安定性

合格

合格

合格

细度

0.9mm筛余≤

0

0

0.5

0.125mm筛余≤

3

10

15

 

我们选用房山某石灰厂的石灰粉,其性能符合一产品。

3.8、建筑石膏

为了改善水泥及胶凝材料的性能,本研究选用建筑石膏作为研制预拌砂浆的原材料,其技术指标符合一等品的要求如下:

9

等级

优等品

一等品

合格品

细度

0.2mm筛余

5.0

10.0

15.0

抗折

强度

MPa

2.5

2.1

1.8

抗压

强度

MPa

5.0

4.0

3.0

凝结

时间

初凝

6min

终凝

30min

3.9、增稠粉

本研究选用了一阶线性甲基纤维素,羧甲基纤维素淀粉作为增稠组分。

3.10、缓凝剂

为了保证预拌砂浆满足远距离运输及施工现场,温度的变化及施工进度的要求,本研究已经研制成功,可以随意调整初凝时间的缓凝剂。

4、各种原材料对预拌砂浆收缩性能的影响

各种原材料在预拌砂浆的生产应用过程中起到非常重要的作用,收缩裂缝的出现是影响砂浆使用功能、耐久性指标的最主要原因。因此通过大量的试验,优选出低收缩值的预拌砂浆原材料品种及最佳掺量,是本研究的关键。

4.1、水泥品种对收缩性能的影响

为了选择适合配制的水泥,我们分别使用普通硅酸盐水泥(PO)、矿渣硅酸盐水泥(PS)、粉煤灰硅酸盐水泥(PF)、火山灰质硅酸盐水泥(PP)采用同样的配合比配制砂浆,对它们的收缩性能进行试验,从中优选出收缩较小的水泥品种用于本研究。收缩试验结果见表10。

10 不同品种水泥砂浆的收缩值

水泥品种

收    缩  (%

标 养 条 件

干 燥 空 气

1d

3d

7d

28d

1d

3d

7d

28d

PO

0.005

0.012

0.029

0.031

0.020

0.040

0.075

0.083

PP

0.016

0.036

0.076

0.082

0.031

0.066

0.115

0.125

PS

0.007

0.016

0.039

0.043

0.021

0.039

0.083

0.095

PF

0.007

0.015

0.031

0.038

0.022

0.044

0.076

0.089

a)标养条件                      (b)干燥空气

4  不同品种水泥砂浆的收缩值

通过以上数据可知,几种水泥的收缩值在标准养护条件下差别不大,但是在干燥环境下区别则较为明显,采用普通水泥收缩值较小,火山灰质硅酸盐水泥有明显的收缩,粉煤灰水泥和矿渣水泥的收缩值差别不大。因此要配制收缩值较小的砂浆,优先选用普通水泥。

生产砂浆优先选用普通硅酸盐水泥从理论上讲,主要是因为普通硅酸盐水泥中熟料的含量较高,所以它的C3S、C2S、C3A、C4AF的比例较大,当水泥水化时,由于各种成分都能在适当的时间内水化,生成稳定的水化产物,并且这些水化产物都不具有可逆的分解性能,因此结构稳定,收缩较小。而火山灰质水泥由于需水量大,容易导致混凝土内的水泥凝胶体积缩减,引起砂浆结构的缩减,表现在外观上就是体积收缩。当砂浆水化后各部位应力分布不均匀时就会产生应力集中,导致结构缺陷的产生,继而引起裂纹。粉煤灰硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥由于需水量与普通水泥相差不多,而且在水泥熟料水化以后,粉煤灰和矿渣粉可以进一步水化,因此收缩较小。但由于其早期强度太低,与外加剂的适应性差,因此不适于用做砂浆。

3. 2增稠粉对砂浆收缩的影响

为了改善其施工性能及使用性能,我们使用了建筑石灰粉、建筑石膏、纤维素等配制成增稠粉,提高预拌砂浆在使用过程中的性能。因此我们对增稠粉的掺量进行试验,选出适合配制预拌砂浆的最佳掺量。

11  不同掺量增稠粉的收缩值

增稠粉

掺量

%

收    缩  (%

标 养 条 件

干 燥 空 气

1d

3d

7d

28d

1d

3d

7d

28d

0

0.005

0.012

0.029

0.031

0.020

0.040

0.075

0.083

6

0.003

0.005

0.008

0.010

0.018

0.062

0.085

0.102

8

0.003

0.005

0.006

0.008

0.018

0.065

0.109

0.123

10

0.003

0.004

0.006

0.007

0.018

0.065

0.122

0.129

12

0.003

0.004

0.005

0.006

0.018

0.064

0.125

0.135

    由表11数据可知,对于掺增稠粉的砂浆,在标养条件下,由于有充足的水分,砂浆收缩小,但在干燥环境下收缩达到甚至超过不掺增稠粉的砂浆。因此可以得出这样的结论:

 

a)标养条件                      (b)干燥空气

5  不同掺量增稠粉对砂浆收缩的影响

 

对处于地下或潮湿环境中工作的沙浆采用增稠粉可以起到改善性能的的作用,且从6%~12%的掺量变化中,随着掺量的增加,收缩值增大,其最佳的掺量为8%10%,而对于干燥环境中工作的砂浆而言,掺增稠粉不仅不起防裂作用,而且使用后收缩值变大,因此在配制潮湿环境中工作的砂浆,我们优选8%10%的增稠粉配料,起到最优效果。

4.3、防水剂对砂浆收缩的影响

为确保在潮湿环境和干燥环境的砂浆都具有防水防裂的能力,有的重点工程采用掺加防水剂的措施来改善砂浆的防水防裂功能,为了选择合理的掺量,我们对防水剂(FS)的掺量进行了试验,以便找到最适合于工程应用的防水剂掺量。

 

 

 

 

12  不同掺量防水剂砂浆的收缩值

防水剂

掺量

%

收    缩  (%

标 养 条 件

干 燥 空 气

1d

3d

7d

28d

1d

3d

7d

28d

0

0.005

0.012

0.029

0.031

0.020

0.040

0.075

0.083

0.5

0.004

0.012

0.024

0.029

0.011

0.024

0.031

0.037

1.0

0.004

0.012

0.020

0.027

0.011

0.024

0.031

0.037

1.5

0.004

0.012

0.020

0.027

0.011

0.023

0.030

0.035

2.0

0.004

0.012

0.020

0.025

0.011

0.023

0.029

0.034

2.5

0.004

0.012

0.020

0.023

0.011

0.022

0.029

0.034

3.0

0.004

0.012

0.020

0.023

0.011

0.022

0.031

0.035

 

a)标养条件                      (b)干燥空气

6  不同掺量防水剂对砂浆收缩的影响

 

通过以上数据可知,掺加防水剂后的砂浆试件在标养和干燥空气中的收缩值相差不大,但随着防水剂掺量的增加,收缩值逐渐变小,超过2.5%后收缩值基本不变,因此我们认为掺加2.5%的防水剂,对于配制砂浆具有较理想的效果,使这种适应性很强的刚性防裂措施发挥作用。

 

4.4、掺合料品种及掺量对砂浆收缩的影响

采用不同的掺和料,不同的掺量对砂浆收缩的影响也不同,为了满足不同的施工需要,我们对矿渣粉、粉煤灰和复合掺合料三种材料对砂浆的收缩影响进行了试验。

13  不同掺合料品种和掺量砂浆的收缩值

掺合料品种

及掺量

%

收    缩  (%

标 养 条 件

干 燥 空 气

1d

3d

7d

28d

1d

3d

7d

28d

矿渣粉

10

0.010

0.023

0.032

0.037

0.021

0.045

0.072

0.080

20

0.010

0.021

0.030

0.035

0.021

0.044

0.072

0.079

25

0.010

0.021

0.031

0.036

0.021

0.043

0.072

0.081

30

0.010

0.023

0.031

0.039

0.021

0.044

0.073

0.083

35

0.010

0.024

0.032

0.038

0.021

0.043

0.074

0.085

粉煤灰

10

0.012

0.025

0.032

0.037

0.020

0.045

0.075

0.084

20

0.012

0.024

0.031

0.035

0.020

0.044

0.073

0.082

30

0.012

0.023

0.032

0.032

0.020

0.044

0.070

0.079

40

0.012

0.024

0.031

0.039

0.020

0.043

0.072

0.081

(FK)

20

0.015

0.025

0.038

0.042

0.018

0.048

0.076

0.086

25

0.015

0.024

0.038

0.040

0.018

0.049

0.075

0.085

30

0.015

0.024

0.038

0.041

0.018

0.049

0.075

0.084

35

0.015

0.024

0.038

0.041

0.018

0.049

0.074

0.085

40

0.015

0.023

0.035

0.039

0.018

0.048

0.073

0.084

45

0.015

0.023

0.035

0.037

0.018

0.049

0.073

0.081

50

0.015

0.023

0.035

0.037

0.018

0.017

0.071

0.081

通过表13数据可知,当矿粉掺量由10%25%增加,砂浆的收缩逐渐减少,超过25%时收缩值又有所增加。因此用矿粉配制砂浆时的掺量一般应在20%30%;当粉煤灰掺量由10%40%变化时,砂浆的收缩值逐渐由大变小,再由小变大,因此粉煤灰配制砂浆时的掺量宜控制在15%40%; FK为矿粉与粉煤灰复合的产品,当FK掺量由20%50%变化时,砂浆的收缩值由大变小,当掺量超过40%时,砂浆在FK40%~50%的范围内收缩值趋于稳定,因此我们在配制砂浆时,其掺量应在40%~50%。

 

a)标养条件                      (b)干燥空气

7  不同掺量矿渣粉对砂浆收缩的影响

a)标养条件                      (b)干燥空气

8  不同掺量粉煤灰对砂浆收缩的影响

a)标养条件                      (b)干燥空气

9  不同掺量复合掺合料对砂浆收缩的影响

5、预拌砂浆配制的技术要求

5.1、预拌砂浆配制的技术要求

5.1.1、砌筑砂浆

强度  M5.0   M7.5  M10   M15   M20  M25   M30

稠度  30   50  70  90  100  120mm

凝结时间    4   8   12h

5.1.2抹灰砂浆

  强度等级:M5.0   M7.5  M10   M15   M20

  稠度:  70    90   100mm

  凝结时间:4   8   12h

5.1.3地面砂浆

  强度:M15   M20  M25   M30

  稠度:30   50    70mm

 凝结时间:4   8h) 

 


 

6、预拌砂浆的研制

6.1、配合比设计公式参数的确定

试验数据回归结果:表14

编号

水泥实测强度Rc(MPa)

用水量W(kg)

水泥用量C(kg)

粉煤灰用量F(kg)

Rc*C/W

Rc*F/W

砂浆实际强度Rs(MPa)

编号

水泥实测强度Rc(MPa)

用水量W(kg)

水泥用量C(kg)

粉煤灰用量F(kg)

Rc*C/W

Rc*F/W

砂浆实际强度Rs(MPa)

1

55.0 

280

120

26

23.6 

5.1 

6.1

36

51.4

213

210 

63 

50.8 

15.2 

14.8

2

55.0 

280

115

34

22.6 

6.7 

5.9

37

51.4

230

197 

79 

44.1 

17.6 

16.1

3

55.0 

280

105

43

20.6 

8.4 

5.5

38

51.4

251

184 

95 

37.7 

19.4 

14.4

4

55.0 

280

100

51

19.6 

10.0 

5.1

39

51.4

240

171 

110 

36.6 

23.7 

11.7

5

55.0 

280

86

69

16.9 

13.6 

4.9

40

51.4

238

158 

126 

34.1 

27.3 

14.1

6

55.0 

280

72

86

14.1 

16.9 

4.7

41

51.4

249

258 

55 

53.3 

11.3 

23.6

7

55.0 

280

57

103

11.2 

20.2 

4.3

42

51.4

245

243 

73 

51.0 

15.3 

20.6

8

55.0 

280

140

30

27.5 

5.9 

6.5

43

51.4

236

228 

91 

49.7 

19.9 

19.8

9

55.0 

280

130

40

25.5 

7.9 

6.7

44

51.4

242

213 

109 

45.2 

23.2 

17.1

10

55.0 

280

120

50

23.6 

9.8 

5.7

45

51.4

243

198 

128 

41.8 

27.0 

15.6

11

55.0 

280

115

60

22.6 

11.8 

5.7

46

51.4

237

182 

146 

39.6 

31.6 

18.7

12

55.0 

280

100

80

19.6 

15.7 

5.1

47

51.4

254

292 

62 

59.2 

12.5 

26.9

13

55.0 

280

83

100

16.3 

19.6 

4.5

48

51.4

255

275 

83 

55.5 

16.6 

22.8

14

55.0 

280

66

120

13.0 

23.6 

4.1

49

51.4

222

258 

103 

59.7 

23.9 

19.1

15

55.0 

280

155

33

30.4 

6.5 

7.3

50

51.4

215

241 

124 

57.6 

29.6 

19

16

55.0 

280

145

44

28.5 

8.6 

7.5

51

51.4

263

224 

144 

43.7 

28.2 

24

17

55.0 

280

135

55

26.5 

10.8 

6.9

52

51.4

263

206 

165 

40.3 

32.3 

21.3

18

55.0 

280

130

66

25.5 

13.0 

6.7

53

61.0 

278

178

38

39.1 

8.3 

9.3

19

55.0 

280

110

88

21.6 

17.3 

5.5

54

61.0 

273

167

50

37.3 

11.2 

8.8

20

55.0 

280

92

110

18.1 

21.6 

4.9

55

61.0 

273

157

63

35.1 

14.1 

7.9

21

55.0 

280

73

132

14.3 

25.9 

4.5

56

61.0 

273

146

75

32.6 

16.8 

7.7

22

55.0 

280

190

40

37.3 

7.9 

11.7

57

61.0 

273

136

88

30.4 

19.7 

6.6

23

55.0 

280

180

54

35.4 

10.6 

10.1

58

61.0 

273

125

100

27.9 

22.3 

6.7

24

55.0 

280

170

67

33.4 

13.2 

9.5

59

61.0 

273

200

42

44.7 

9.4 

10.5

25

55.0 

280

160

80

31.4 

15.7 

8.7

60

61.0 

273

188

56

42.0 

12.5 

11.1

26

55.0 

280

134

107

26.3 

21.0 

7.1

61

61.0 

273

176

71

39.3 

15.9 

10.7

27

55.0 

280

112

134

22.0 

26.3 

5.9

62

61.0 

273

165

85

36.9 

19.0 

10.1

28

55.0 

280

89

161

17.5 

31.6 

5.1

63

61.0 

273

153

99

34.2 

22.1 

8.6

29

51.4

268

121 

26 

23.1 

4.9 

7.4

64

61.0 

267

141

113

32.2 

25.8 

8.1

30

51.4

251

114 

34 

23.3 

7.0 

5.8

65

61.0 

287

244

52

51.9 

11.1 

17.7

31

51.4

241

107 

43 

22.7 

9.1 

5.2

66

61.0 

280

230

69

50.1 

15.0 

17

32

51.4

248

99 

51 

20.6 

10.6 

5.6

67

61.0 

287

215

86

45.7 

18.3 

13

33

51.4

252

92 

60 

18.8 

12.2 

5.1

68

61.0 

287

201

103

42.7 

21.9 

13.3

34

51.4

257

85 

68 

17.0 

13.6 

6.8

69

61.0 

287

187

121

39.7 

25.7 

13.1

35

51.4

271

224 

47 

42.4 

9.0 

14.2

70

61.0 

287

172

138

36.6 

29.3 

12.6

 

 

 

 

 

 

 

回归结果:

 

0.132607

0.407137

-5.09616

#N/A

#N/A

#N/A

0.039914

0.023508

0.98467

#N/A

#N/A

#N/A

0.833882

2.412391

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

A

K

B

r

 

168.1635

67

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

0.407

0.327

-5.096

0.834

 

1957.299

389.9153

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

即:

 

 

 

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

#N/A

Rs=0.41Rc(C+0.327F)/W-5.096

 

6.2、配合比设计有关系数试验方案中,我们应选定砂浆强度等级,水泥、水、砂、掺合料用量,其试验方案设计如下表:

 

配合比设计有关系数试验

表:15      普通硅酸盐水泥P.O42.5,   水泥生产厂家:                 水泥实测活性:                  

试验编号

砂浆等级

单方材料用量(kg/m3)

有效水泥量

FA取代系数

水泥(kg)

砂(kg)

水(kg)

增稠剂(kg)

掺合料(kg)

减水剂(kg)

1 

M5.0

 

 

 

 

 

121

1500

 

 

26

 

142

15

2 

114

1500

 

 

34

 

142

20

3 

107

1500

 

 

43

 

142

25

4 

99

1500

 

 

51

 

142

30

5 

92

1500

 

 

60

 

142

35

6 

85

1500

 

 

68

 

142

40

7 

M7.5

 

 

 

 

 

138

1500

 

 

29

 

162

15

8 

130

1500

 

 

39

 

162

20

9 

122

1500

 

 

49

 

162

25

10 

113

1500

 

 

58

 

162

30

11 

105

1500

 

 

68

 

162

35

12 

97

1500

 

 

78

 

162

40

13 

M10

 

 

 

 

 

155

1500

 

 

33

 

182

15

14 

146

1500

 

 

44

 

182

20

15 

137

1500

 

 

55

 

182

25

16 

127

1500

 

 

66

 

182

30

17 

118

1500

 

 

76

 

182

35

18 

109

1500

 

 

87

 

182

40

19 

M15

 

 

 

 

 

190

1500

 

 

40

 

223

15

20 

178

1500

 

 

54

 

223

20

21 

167

1500

 

 

67

 

223

25

22 

156

1500

 

 

80

 

223

30

23 

145

1500

 

 

94

 

223

35

24 

134

1500

 

 

107

 

223

40

25 

M20

 

 

 

 

 

224

1500

 

 

47

 

263

15

26 

210

1500

 

 

63

 

263

20

27 

197

1500

 

 

79

 

263

25

28 

184

1500

 

 

95

 

263

30

29 

171

1500

 

 

110

 

263

35

30 

158

1500

 

 

126

 

263

40

31 

M25

 

 

 

 

 

258

1500

 

 

55

 

304

15

32 

243

1500

 

 

73

 

304

20

33 

228

1500

 

 

91

 

304

25

34 

213

1500

 

 

109

 

304

30

35 

198

1500

 

 

128

 

304

35

36 

182

1500

 

 

146

 

304

40

37 

M30

 

 

 

 

 

292

1500

 

 

62

 

344

15

38 

275

1500

 

 

83

 

344

20

39 

258

1500

 

 

103

 

344

25

40 

241

1500

 

 

124

 

344

30

41 

224

1500

 

 

144

 

344

35

42 

206

1500

 

 

165

 

344

40

注:1.粉煤灰为Ⅱ级,超量取代系数为1.2;2.砂子为中砂:Mx=2.3~3.0。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

根据以上设计,我们在试验室进行了实验,其数据如下表:

 

表:16

                                         配合比设计试验试验数据       (试验单位:城建混凝土公司三分公司)

普通硅酸盐水泥P.O42.5,   水泥生产厂家:     盾石水泥                     水泥实测活性:51.4MPa                  

试验编号

砂浆等级

单方材料用量(kg/m3)

有效水泥量

FA取代系数

检验项目

水泥(kg)

砂(kg)

水(kg)

糖钙(kg)

掺合料(kg)

减水剂(kg)

强度(Mpa)

稠度(mm)

凝结时间(min)

密度(kg/m3)

分层度(mm)

7d

28d

初凝

终凝

005-1

M5.0

121

1500

268

0.221

26

1.8

142

15

2.6

7.4

81

 

 

2070

19

005-2

114

1500

251

0.222

34

1.8

142

20

1.6

5.8

62

 

 

2070

 

005-3

107

1500

241

0.225

43

1.8

142

25

1.2

5.2

75

795

1090

2080

 

005-4

99

1500

248

0.225

51

1.8

142

30

1.3

5.6

65

 

 

2120

 

005-5

92

1500

252

0.228

60

1.8

142

35

0.9

5.1

57

 

 

2320

 

005-6

85

1500

257

0.23

68

1.8

142

40

2.4

6.8

72

 

 

2120

32

002-1

M20

224

1500

271

0.407

47

3.3

263

15

7.1

14.2

82

 

 

2170

22

002-2

210

1500

213

0.41

63

3.3

263

20

6.6

14.8

75

 

 

2070

 

002-3

197

1500

230

0.414

79

3.3

263

25

6.6

16.1

70

1100

1220

2070

 

002-4

184

1500

251

0.419

95

3.3

263

30

6.6

14.4

80

 

 

2170

 

002-5

171

1500

240

0.422

110

3.4

263

35

4.2

11.7

64

 

 

2170

 

002-6

158

1500

238

0.426

126

3.4

263

40

5.1

14.1

76

 

 

2080

28

003-1

M25

258

1500

249

0.47

55

3.8

304

15

12.5

23.6

73

 

 

2120

23

003-2

243

1500

245

0.474

73

3.8

304

20

11.2

20.6

66

 

 

2120

 

003-3

228

1500

236

0.479

91

3.8

304

25

9.2

19.8

52

1110

1215

2100

 

003-4

213

1500

242

0.483

109

3.9

304

30

7.4

17.1

61

 

 

2170

 

003-5

198

1500

243

0.489

128

3.9

304

35

7.3

15.6

65

 

 

2170

 

003-6

182

1500

237

0.492

146

3.9

304

40

8.2

18.7

77

 

 

2170

32

004-1

M30

292

1500

254

0.531

62

4.2

344

15

15.6

26.9

70

 

 

2220

11

004-2

275

1500

255

0.537

83

4.3

344

20

13.1

22.8

66

 

 

2070

 

004-3

258

1500

222

0.542

103

4.3

344

25

14.3

19.1

66

1080

1225

2120

 

004-4

241

1500

215

0.548

124

4.4

344

30

7.6

19

62

 

 

2170

 

004-5

224

1500

263

0.552

144

4.4

344

35

11.3

24

58

 

 

2120

 

004-6

206

1500

263

0.557

165

4.5

344

40

12.4

21.3

72

 

 

2170

16

注:1.粉煤灰为Ⅱ级,超量取代系数为1.2;2.砂子为中砂:Mx=2.3~3.0。

 

 

 

表:17

配合比设计试验试验数据       (试验单位:城建混凝土公司一分公司)

普通硅酸盐水泥P.O42.5,   水泥生产厂家:     盾石水泥                     水泥实测活性:61MPa                  

试验编号

砂浆等级

单方材料用量(kg/m3)

有效水泥量

FA取代系数

检验项目

水泥(kg)

砂(kg)

水(kg)

糖钙(kg)

掺合料(kg)

减水剂(kg)

强度(Mpa)

 

稠度(mm)

凝结时间(min)

密度(kg/m3)

分层度(mm)

7d

28d

初凝

终凝

1

M7.5

178

1550

278

0.324

38

2.6

209

15

3

9.3

89

 

 

1985

 

2

167

1550

273

0.326

50

2.6

209

20

2.8

8.8

86

 

 

1997

 

3

157

1550

273

0.33

63

2.6

209

25

2.9

7.9

87

695

800

2012

19

4

146

1550

273

0.332

75

2.7

209

30

2.8

7.7

88

 

 

1985

 

5

136

1550

273

0.336

88

2.7

209

35

1.3

6.6

85

 

 

2000

 

6

125

1550

273

0.338

100

2.7

209

40

1.1

6.7

84

 

 

2010

 

7

M10

200

1550

273

0.363

42

2.9

235

15

6.3

10.5

74

 

 

2035

 

8

188

1550

273

0.366

56

2.9

235

20

6.1

11.1

75

 

 

2028

 

9

176

1550

273

0.371

71

3

235

25

5.8

10.7

84

730

820

2034

 

10

165

1550

273

0.375

85

3

235

30

5.4

10.1

86

 

 

2025

17

11

153

1550

273

0.378

99

3

235

35

3.4

8.6

85

 

 

2048

 

12

141

1550

267

0.381

113

3

235

40

3.3

8.1

78

 

 

2055

 

13

M15

244

1550

287

0.444

52

3.6

287

15

8.4

17.7

72

 

 

2045

 

14

230

1550

280

0.449

69

3.6

287

20

8.1

17

73

 

 

2050

 

15

215

1550

287

0.452

86

3.6

287

25

6.3

13

85

680

770

2048

 

16

201

1550

287

0.456

103

3.6

287

30

6

13.3

89

 

 

2048

19

17

187

1550

287

0.462

121

3.7

287

35

6

13.1

85

 

 

2050

 

18

172

1550

287

0.465

138

3.7

287

40

5.2

12.6

86

 

 

2065

 

注:1.粉煤灰为Ⅱ级,超量取代系数为1.2;2.砂子为中砂:Mx=2.3~3.0。

 

 

在以上配合比设计公式的基础上,我们根据砂浆品种多要求也不同的现实,因此我们采用全面试验分折的方法,进行了M5M30不同强度等级砂浆的配制试验确定,其强度等级的配合比。

 


 

6.3、预拌砂浆的研制

预拌砂浆目前有多种生产的思路,其一是将多种材料按照配合比,以干基的成份按比例混合,具体过程就是先将砂子进行烘干筛分,输送到贮料仓,其余成份在进厂时直接进入贮料仓,由控制系统按配方要求配料后直接投入混料机,经搅拌混合均匀后进入干粉砂浆贮灌,在生产时按重量比与拌合水直接配料进入搅拌机拌搅出厂,另一种工作方是采用预拌混凝土生产设备在预拌混凝土生产线上,直接输入配比,用预拌混凝土的生产方法进行生产。      

本研究采用第二套工艺。

 

7、产品检验

通过以上研究,经试验及调整后,我们配制了M10等级的干粉砂浆,送北京市建筑材料质量监督检验站检验,其数据如下:

表:18

序号

检验项目

标准要求

检验结果

检验结论

1

干密度(kg/m3)

1800

1381

符合

2

分层度(mm

20

18

符合

3

抗压强度(MPa

5.0

17.9

符合

4

抗折强度(MPa

——

4.7

——

5

粘结强度(MPa

0.20

1.46

合格

备注:      配比       粉料:水  =  1:0.18

 

8、预拌砂浆的工程应用

本研究配制预拌M5砌筑砂浆和M15抹灰砂浆,通过试验室试配及检测单位测试合格后,我们进行预拌砂浆的生产应用,采用预拌混凝土成套生产工艺制度,用于隔墙砌筑、墙面和楼板的抹面、地下室及卫生间防水以及保温材料的粘接,应用于南通四建、苏中公司东方华府项目、城建集团银泰中心工程。现场操作人员反映砂浆和易性明显优于自制砂浆,感觉比过去省料,砂浆缓凝时间符合施工需要,不影响工程进度,施工工程28天抗压强度均值,达到设计指标,用户反映使用效果良好。 

M5预拌灰砂浆28天抗压强度统计(MPa)表19

测试地点

组数

最大值

最小值

平均值

标准差

离散度

现场

25

20.1

6.1

13.7

5.17

37.7

搅拌站

35

16.5

8.3

12.5

1.94

15.5

M15预拌灰砂浆28天抗压强度统计(MPa)表20

测试地点

组数

最大值

最小值

平均值

现场

4

30.7

26.6

28.9

搅拌站

4

24.0

22.6

23.3

9、预拌砂浆研究结论

(1)本研究通过对各种原材料的优选、配合比的调整,特别是水泥外加剂与粉煤灰品种的选择和掺量的调整试验, 经过试验室试配及搅拌机批量生产,研究成功可以满足砌筑、抹灰、保温、粘结、防水等功能的多种预拌砂浆,使多种砂浆的生产由现场搅拌可以转为工业的化工厂生产,为北京市推广该产品与技术起到了促进作用。

2)编制《预拌砂浆生产和应用技术规程》使砂浆质量得到有效控制,从材料上消除了砂浆给建筑工程带来的防漏质量通病,进一步保证了工程质量。

3)工程造价上的上的提高十分有限,且质量提高远大于成本上升,符合价值工程,同时又形成了一个新的产业。是对传统施工工艺的革命,有利于新技术,新材料的推广,减轻现场劳动强度和减少浪费,有利于优化施工环境和文明施工。

4)不采用或减少石灰质材料,使砂浆强度、粘结力、收缩值、抗渗等基本性能都优于传统砂浆。形成了保温、抹面、砌筑、防水等一系列新产品,使砂浆技术不断更新,赶上国际先进水平。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

鉴定文件之四

 

 

预拌砂浆研究与应用

技术规程

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

北京城建集团有限责任公司混凝土分公司

 

 

 

 

 

 

鉴定文件之五

 

 

预拌砂浆研究与应用

检测报告

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

北京市建筑材料质量监督检验站

 

 

 

 

 

 

鉴定文件之六

 

 

预拌砂浆研究与应用

工程应用证明

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

北京城建集团银泰中心项目部

南通四建东方华府项目部

苏中公司东方华府项目部

 

 

 

 

 

鉴定文件之七

 

 

预拌砂浆研究与应用

科技查新报告

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

建设部科技信息研究所查新部

 

 

 

 

 
 

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