高掺量粉煤灰聚合物干混粘结砂浆的研究

【摘要】本文对干混粘结砂浆的现状作了分析，通过试验验证了研发的聚合物干混粘结砂浆具有良好的物理力学性能和耐久性能，并进一步对施工技术进行了对比研究，总结了干混粘结砂浆广阔的市场前景。

【关键词】粉煤灰 聚合物 粘结 干混砂浆

1.简述

预拌砂浆按产品形式可分为湿拌砂浆和干混砂浆两种，其中干混砂浆（又称干拌砂浆或干混料），它是将骨料（砂子）、胶凝材料（水泥、石膏、石灰）与各种添加剂等按用途的不同采用相应的配比，通过计算机计量控制、机械化生产、在搅拌设备中混合均匀后，用袋装或散装的形式运到建筑工地，施工作业时只要按一定比例加水搅匀后，就可直接使用的建筑砂浆。

2.干混粘结砂浆的现状

建筑工地上常用的粘结砂浆来说，可把它们分为两大类：（1）液体类：产品成分主要有丙烯酸乳液、聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸胺、聚乙烯醇水溶液、纤维素水溶液（甲基、乙基、羟丙基纤维素）、聚醋酸乙烯一乙烯乳液原料，需要在施工工地中将水泥和建筑砂按一定比例混合后使用；（2）干混类粘结砂浆。国内外胶粘剂正向粉末状、水溶性、高性能、环保、无毒害方向迅速发展，我国建筑用胶粘剂中的有害成分及劣质低档产品已被严格限制、淘汰。

粘结砂浆其发展趋势如下：（1）液体胶粘剂将逐步混粘结剂取代；（2）高性能聚合物改性的粘结剂将成为产品的主流；（3）产品的种类和功能进一步细化。

3.试验研究

针对传统粘结砂浆存在粘结力差、收缩值大、耐候性不好等性能缺陷与施工效率低、浪费大等问题，本文采用低掺量的粉末状聚合物提高砂浆的粘结强度，同时掺入适量的掺合料和纤维，改善砂浆的耐候性和抗裂性等性能，开发高性价比的专用粘结干混砂浆。

3.1原材料

3.1.1水泥：采用华润水泥有限公司生产的华润牌42.5R强度等级普通硅酸盐水泥作为粘结砂浆的主要胶凝材料组分。

3.1.2粉煤灰：深圳妈湾电厂生产的Ⅱ级分选粉煤灰。

3.1.3细骨料：细石英砂，广东西江，过筛自配，细度模数为1.98。

3.1.4聚合物及纤维：

中国建筑材料研究院生产，一种抗皂化的可再分散共聚胶粉A，白色粉状，易溶于水，成膜物不透明，并具有一定的柔韧性，能够大幅提高砂浆的粘接性、柔韧性。

韩国三星化学公司生产的纤维素醚类B，白色粉末，易溶于水，能够增加砂浆的保水性；

3.1.5高效减水剂：深圳五山建材有限公司生产的萘系高效减水剂，减水率大于30%。

3.2试验研究

经过优化配比试验后确定干混砂浆的各种原材料比例，并进行综合性能试验研究。

3.2.1物理性能

砂浆拌和物首先应具有良好的和易性，易抹成均匀平整的薄层，便于施工，这是保证其能够进行工程应用的首要条件。对于粘结砂浆来说也同样如此。粘结砂浆的凝结时间是决定其能否正常施工的因素之一，凝结太快或过慢都不利于施工的进行。

从表1中可以看出：

（1）粘结砂浆的水胶比控制在0.40左右时，其流动度可以控制在180mm左右。

（2）粘结砂浆具有良好的力学性能，折压比达到0.252。

（3）粘结砂浆的初凝时间在4h左右，而终凝时间一般都在8h左右，可以满足施工要求。

3.2.2粘结强度

粘结强度是粘结砂浆的最重要的力学性能指标，粘结砂浆必须具有足够的粘结强度，以保证砂浆与基层和砂浆与粘结物之间的粘结牢固，粘结后不致出现空鼓甚至脱落现象。经常可以看到建筑物的外墙饰面砖剥落现象，其中的一个主要原因就是粘结砂浆的粘结强度太低。粘结砂浆粘结强度的测定结果见表2。

表2 砂浆的粘结强度

14d压剪粘结强度（MPa） 28d拉拔粘结强度（MPa） 破坏形式

3.55 3.28 大部分从砂浆层中间断开

从表2中可以看出：与现在工程上常用的普通砂浆相比，本粘结砂浆的粘结强度大幅度提高。当其破坏时，是从砂浆层中间断开的，而普通砂浆则从砂浆界面间剥离。这足以说明粘结砂浆与基体之间的粘结是非常牢固的。

3.2.3收缩性

砂浆在其凝结硬化的过程中，会由于失水而出现收缩现象。当这种收缩受到基体的约束作用时，砂浆内部就会产生收缩应力，这种收缩应力一旦超过砂浆的抗拉强度，砂浆就会出现裂纹。所以在一般情况下，砂浆的收缩性将决定其是否会产生开裂。对粘结砂浆干缩测定结果见表3。

表3 砂浆的干缩值（×10-4））

14d干缩 28d干缩 42d干缩 56d干缩

2.572 4.180 5.052 5.328

通过试验结果，我们发现粘结砂浆的56天干缩值较普通砂浆的56天干缩值（8.245）小得多，Kawano认为聚合物使水泥砂浆干缩性减小主要是由于聚合物中的表面活性基团及除泡基团的作用。

3.2.4抗滑移性能试验

使用聚合物改性粘结砂浆要求具有如下一些特殊性能：

（1）具有一定的稠度，抗流挂性好，不会在粘结砂浆的自重下流动，以保证涂在墙上的粘结剂不致流淌，以适应从上到下粘贴瓷砖的工艺；

（2）足够的晾置时间，粘结剂涂布在基面上要有一定的晾置开放时间，即粘结剂表层不能凝结结皮，且有一定的调整时间，否则瓷砖就粘不上或不能调整位置。按该标准方法检验，实测滑移值为0.3mm。

3.2.5晾置时间

试验测试了4组粘结砂浆试样在分别晾置0min，10min， 20min， 30min和40min后的拉伸粘结强度，结果表明即使晾置时间长达20min进行施工，聚合物改性砂浆的拉伸粘结强度仍能符合《陶瓷墙地砖胶粘剂》（JC/T547-2005）指标要求。

4.施工技术研究

干混砂浆产生的同时带来了新的施工技术的发展。薄层砂浆技术效益更高，并且使用的材料更少、应用范围更广、操作更加简单、快速和安全。

4.1厚层（传统）施工工艺：费时、费钱和费材料。

一般来说，瓷砖通常是通过厚层的施工方法来铺设的，采用厚层施工时，水泥和砂子大约1：2.5或1：5的简单比例人工搅拌得到水泥砂浆，有的甚至采用水泥素浆作为粘结剂，在浸过水的瓷砖上涂15～30mm的水泥砂浆，再贴到基材上，为保证表面的平整度，需要轻轻扣打瓷砖。在实际操作中，这样的施工存在许多困难。

4.2薄层施工工艺：快捷、经济。

在薄层施工过程中，采用的不是水泥砂浆，而是专用粘结砂浆。专用粘结砂浆的使用非常简便，只须用特定的锯齿型刮刀在基才上均匀的涂抹2～10mm厚的瓷砖胶，然后将瓷砖轻轻的揉压入薄层胶上即可，操作简便。高质量的粘结干混砂浆拥有很高的抗下垂性能，刚铺好的瓷砖不会下滑，所以也不需要用标签做标记，用这样的方法铺可以铺的平整的多，从经济角度来说也划算，在施工过程中薄层的耗材较少，而操作更简便快捷。值得一提的是，如果基材不平整，则必须找平。使用专用干混砂浆比使用传统水泥砂浆给墙面带来的负重轻几倍，甚至几十倍。家装采用这样的铺法，也可以节约了意想不到的空间。图4-1为薄层砂浆施工方法的应用示意。

（a） （b） （c）

图4.1 用薄层砂浆技术粘结瓷砖

5.结束语

近两年来粘结干混砂浆市场占有量大幅攀升，在广东省多个城市，湖南、江西、附件、浙江、上海以及北方等地大量应用。在墙砖粘贴工程、外保温工程、界面粘结处理等多种施工中，得到大量应用。应用该干混砂浆施工方便，施工效率高，产品质量稳定，绿色环保，是文明施工的一种体现。展望未来，本产品将进一步被推广应用，为建筑工程质量提供可靠保障。

参考文献

[1] 《公路工程集料试验规程（JTG E42-2005） 》人民交通出版社 2005-8

[2] 《广深沿江高速公路（深圳段）土建工程专用施工技术规程 》深圳高速公路股份有限公司 2011-12

作者：万直宇，男，1984年生，大学专科，函授本科，助理工程师