干粉砂浆的发展及研制应用

【摘要】干粉砂浆作为高科技“绿色”新型建筑材料，对提高墙体的砌筑质量起着关键作用，研究应用新兴建材材料工业对建筑业的提高和发展奠定了坚实的质量基础，论述了干粉砂浆的概念、特点、原料配比、生产工艺、设备及应用前景，有效地推动我国建筑材料工业的可持续发展。

关键词:干粉砂浆　发展需求　生产应用

　　随着社会的不断发展，人们在要求改善社会基本设施和居住条件的同时，对所处的城市环境的整洁和大气的洁净提出了更高的要求。伴随着整体建筑市场的日趋规范及建筑质量的提高而进一步成熟，进一步提高建筑质量与水平，采用高质量的建材是前提。

      预拌砂浆和干粉砂浆统称商品砂浆是近年来开发的新产品，它的推广使用，有利于工地的文明管理，有利于提高墙体的砌筑质量。在过去砌体砌筑传统方面，总免不了使用传统的人工现场搅拌砂浆，不仅费时费力、占用场地、污染环境，而且由于水泥等原材料质量不稳定和施工人员的熟练程度等原因，经常出现开裂、起壳、渗漏等建筑通病，严重影响建筑质量。此外，在内外墙瓷砖粘贴、地面找平、保温材料粘结、建筑防水等方面也存在着上述问题，要彻底解决这些问题，只有依赖于新型建筑材料的使用。为节约资源，保护环境，根据党的十六大提出的走新型工业化道路的要求，国家商务部、公安部、建设部、交通部明确下文(商改发[ 2003 ]341 号) 关于限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土的通知：发展预拌混凝土和干混砂浆是发展散装水泥的主要途径，各地区应采取措施，鼓励发展预拌混凝土和干混砂浆，将限期禁止在城市城区现场搅拌混凝土纳入工作日程。干粉砂浆就是这样一种高科技“绿色”新型建筑材料，在保证质量、提高工效、保护环境、降低成本等方面都具有独特的优势。

      高新技术的发展对建筑材料的性能提出了更高的要求，郑州大学材料工程学院经过长期的实验和综合利用研究，与河南宇泰机械制造有限公司共同研制干粉砂浆的生产配方、技术工艺及成套设备，生产系列商品化干粉料。新型砌筑干粉，已获国家发明专利(专利号为200410010073. 5) ，为推动我国干粉建材产业迈向新阶段，促使建筑行业产业化有较快的发展。

1 　国内外干粉砂浆发展现状

1. 1 　国外干粉砂浆的发展应用

       干粉料的应用在欧洲很普遍。德国、奥地利、芬兰等国家早已采用干粉料作为主要的砂浆类建材，德国平均每50 万人口就有一个干粉砂浆生产厂。

      20 世纪50 年代末，在西方国家尤其是德国，建筑工业对新材料和新技术的需求增长非常迅速。当时，技术熟练的建筑工人十分短缺，劳动力成本不断增加，对具有特殊用途的建筑材料需求量越来越大，对建筑质量的要求也越来越高;建筑商迫切希望能缩短建筑工期，降低工程造价，在这种情况下，现场搅拌砂浆已经不能满足建筑发展的要求，因此，从60 年代开始，

      西方国家现代建筑化学工业开始了干粉砂浆的研究和应用。干粉砂浆从一开始就体现了其主要特点:工厂事先精确计量配制、质量稳定、性能优良、能解决建筑中诸多问题。由于干粉砂浆省时省力、机器施工，加上卓越的性能，很快就在西方得到了最广泛的应用。目前仅德国就有300 多家干粉料生产厂家，年产量达1000 万吨以上，全世界干粉料生产厂家则高达600 多家。进入九十年代后，干粉料的生产更是突飞猛进，产品品种达1000 多种。

      干粉料在亚洲的发展也十分迅速。早在1984 年，新加坡建立第一个干混料生产厂，迄今产量超过了30 t/ h 的厂已有5 家。马来西亚于1987 年也投产了一条干混料生产线。随着干混料市场的迅速发展，在东南亚市场上的干粉料产品种类也丰富起来，许多新产品如自流平砂浆、防火砂浆、彩色墙面都已成功投入市场。目前在韩国、日本、泰国、马来西亚、新加坡等亚洲国家，都有大规模的专业干粉砂浆生产厂。我国香港的一条50 t/ h 的干粉砂浆生产线也已投入生产。

1. 2 　国内干粉砂浆的发展应用

      我国对干粉砂浆的研究还相当滞后，干粉砂浆的应用更是刚刚起步。九十年代以来，上海市和北京市先后建立了一些干粉砂浆生产线，但生产规模都不是很大。这些企业有的利用外资，有的引进国外设备，也有的立足国内技术，总的来说，无论是生产规模、研究力量还是市场占有率，我国企业与国外相比， 差距还很大。但鉴于干粉砂浆的卓越性能和巨大的市场前景， 为了鼓励干粉砂浆的推广应用，我国政府及一些城市制定使用干粉砂浆的政策法规，鼓励发展预拌混凝土和干混砂浆，同时， 国家部委下文明确规定，从2003 年12 月31 日起全国124 个城市禁止现场搅拌混凝土，其他省(自治区) 辖市从2005 年12 月31 日起禁止现场搅拌混凝土。各城市要根据本地实际情况制定发展预拌混凝土和干混砂浆规划及使用管理办法，采取有效措施扶持预拌混凝土和干混砂浆的发展，确保建筑工程预拌混凝土和干混砂浆的供应。上海建[ 2002 ]656 号文件《关于上海市建设工程使用预拌(商品) 砂浆的通知》的精神，做好预拌(商品) 砂浆的推广使用工作，颁布了《上海市建设工程材料管理条例》、《干粉砂浆生产及应用技术规程》等地方性法规。这些法规的出台必然会推动干粉砂浆在上海甚至全国的推广使用，相信干粉砂浆在我国的建筑行业也将会迅速地发展，有着十分广阔的市场前景。

2 　干粉砂浆的概念及特点

2. 1 　干粉砂浆的概念

      干粉砂浆又称干混料、干拌粉，因往往含有高分子聚合物， 又叫做聚合物砂浆。就是将干粉状的建筑骨料、粘结料与添加剂等按一定比例，事先在工厂精确、均匀、特殊混合而成的一种颗粒状或粉状混合物，用袋装或散装的形式送到建筑工地，加水搅拌后就可直接使用的砂浆类建材。常见的干粉砂浆有干粉瓷砖粘接剂、干粉墙面涂料、干粉墙面砂浆、干粉混凝土等。干粉料实际上就是干粉状的预制砂浆。砌筑干粉由70 %以上的粉煤灰或其他火山灰性材料与适量水泥(或水泥熟料) 、石灰、石膏及少量激发剂、保水性增稠材料等组成经混合磨细的混合物，称为砌筑干粉。这种材料可掺入或不掺加气剂、塑化剂、防水剂等外加剂，具有和易性好、保水性好、硬化慢、强度稳定的特点，适用于工业与民用砌筑工程。

2. 2 　干粉砂浆的分类

a. 砌筑砂浆，如砖砌筑砂浆、加气混凝土砌筑砂浆等。

b. 抹面砂浆，如内外墙底层砂浆、表面砂浆等。

c. 地坪砂浆，如自流平砂浆、表层砂浆等。

d. 其他砂浆，如防水砂浆、保温砂浆和装饰砂浆等。

2. 3 　干粉砂浆的特点

2. 3. 1 　产品质量高

      不同用途的砂浆如砌筑砂浆、墙面砂浆、地坪砂浆等，对材料的抗收缩、抗龟裂、保温、防潮等特性的要求不同，且施工要求的适宜性、保水性、凝固时间等也不同。这些特性是需要按照科学的配方合理配制、严格生产控制才能实现的。建筑施工现场无法备齐要求的所有原料，现场的施工操作设备也无法保证严格按配方要求、准确称量配制及粒度的控制，砂浆的质量差异很大。现场用人工配制的砂浆更是无法保证满足质量要求，而大规模自动化生产出来的预制砂浆，产品质量可靠且稳定，许多微量化学添加剂保证了产品满足特殊的质量要求。

2. 3. 2 　生产效率高

      国外许多干粉料生产厂的年产量都在30～50 万t 左右，有各种干粉料产品，品种齐全，产品多达上千种，用户可以根据自己的需要来选择不同功能的产品，满足市场的需求。采用预制干粉料后，不仅大大提高建筑施工速度，而且便于管理以及现代化的自动施工机具的推广使用，从而提高建筑业整体现代化施工水平。

2. 3. 3 　降低成本、使用方便

      干粉砂浆是一种单组分体系，使用时只需加入规定量的清水搅拌既可。干粉砂浆既可以手工施工，也可机械施工。与现场搅拌砂浆相比，前者可提高效率1 - 2 倍以上，后者则可提高效率3～5 倍，大大地节省了施工时间，降低了劳动强度。同时在施工过程中，由于采用合适的施工方法和工具，可节约大量的材料。事实证明，使用干粉砂浆不仅提高了建筑质量，而且节约了大量的人力、物力和时间、工程总体造价会显著降低。

2. 3. 4 　环境污染小，便于文明施工

      大规模集中生产的干粉砂浆，不仅原材料损耗低、浪费少， 而且部分产品如地坪砂浆，可利用如粉煤灰等工业废料，变废为宝，成为一定意义上的“绿色建材”。干粉砂浆的定量包装， 便于运输与存放。施工单位可以根据需要定量采购，既节约了原料又方便了施工单位。施工现场没有堆积如山的各种原料， 减少了对施工周围环境的影响。尤其大中城市、拥挤的交通、狭窄的施工现场，预制干粉料可以解决很多问题。

2. 4 　干粉砂浆和传统砂浆相比有明显的优点

2. 4. 1 　计量准确，质量有保障

      传统砂浆生产一般都是在施工现场拌制，计量不准确，原材料质量不稳定造成拌制的砂浆质量不稳定。而干粉砂浆的生产，由于严格的生产管理和精确的计量，使砂浆质量控制得到保证，大大提高了建筑施工的质量。

2. 4. 2 　原材料的改进

      干粉砂浆使用新型的保水增稠材料，不再使用气硬性材料，使砂浆的性能得到改善，具有强度稳定、收缩小、粘结好、提高抗渗性能以及不起壳、爆裂等优点。同时还改善了砂浆的操作性，手感良好，降低了施工人员的劳动强度。

2. 4. 3 　改善施工现场的环境

      由于使用干粉砂浆，提高了散装水泥和粉煤灰的利用率， 施工现场不再需要大量的场地堆放砂、水泥等原材料，既降低了现场的劳动强度，又降低了现场扬尘情况的发生。同时还节约了现场宝贵有限的场地，为施工现场的文明场地建设提供了基础，还为城市环境建设做出了很大的贡献。

3 　所需原料及生产工艺

3. 1 　所需原材料

      生产干粉砂浆的原料主要有:水泥、生石灰、石膏、粉煤灰、工业废渣等原料以及用量很少的外加剂，这些原材料在全国各地均有销售。

3. 1. 1 　胶结料

     一般使用普通硅酸盐水泥作为干粉砂浆的胶结料。对于有特殊要求的砂浆，也可以使用其他特种水泥。

3. 1. 2 　生石灰

      应当选用活性氧化钙含量高，消解速度快，氧化镁含量低的生石灰，在砂浆中有助于充分改善砂浆的某些物理力学性能。

3. 1. 3 　石膏

     石膏可以增加混合料的塑性、初期强度高，对石灰的消化起抑制作用，能降低石灰的消解温度和延长消化时间，限制石灰消化体积的膨胀。

3. 1. 4 　掺和料

     主要是指粉煤灰及工业废渣。由于掺和料可以较明显地改善砂浆的和易性，因此可以作为干粉砂浆的主要原料成分。

3. 1. 5 　外加剂

      外加剂根据产品的配方的要求来选用，以改善砂浆的和易性、分层度、强度、收缩和抗冻性能等指标。

3. 2 　各种原材料的配比

      干粉砂浆所涉及到的原料非常多，如何合理选择各种原料并达到精确的配比，从而使干粉砂浆具有优良的性能和稳定的质量(配合比见表1) 。

    a. 干粉料生产的关键在于保证原料的粒度，严格按照不同规格型号、按配方要求准确配料，并且提高混合料的均匀性。

    b. 添加剂需根据产品配方的要求来选择，这些干粉状的化学混合物，能提高产品的易性、粘度、激和原料增加塑性以及实现一些特殊性能，其用量一般在0. 3 %～1. 0 %左右。

3. 3 　生产工艺

      干粉砂浆的生产工艺并不复杂，主要由原料筛选、破碎、输送、称量与配料、激活细化、混磨、检验、产品包装等生产工艺组成。

a. 干粉砂浆生产的关键设备有电子自动配料系统、混磨合机、包装机控制系统。

b. 干粉砂浆设备采用全自动微机配料控制系统，从而保证生产过程和产品质量的稳定性。

c. 在设备的生产线上、主要扬尘点安装除尘装置，这样不仅可以减少物料的损失，而且利于环境保护。

d. 整条生产线全部采用密闭的生产系统设备，不但现场清洁，无粉尘污染，保证了工人的健康，而且具有生产容量大、配料精度高、使用灵活的特点。

4 　结论

      干粉砂浆作为高科技“绿色”新型建筑材料，具有产品质量高、稳定、性能优良、使用方便、成本低廉、安全环保、品种繁多、用途广泛、发展前景广阔等优点，是提高水泥的利用率、节能降耗和提高粉煤灰、城市建筑垃圾等废弃物综合利用的一大举措，使建筑砂浆从现场随机配料拌制、质量难以保证到规范化、标准化配制砂浆一次革命，在确保建筑施工质量的前提下，做到方便、可行、经济、环保兼顾，在推动建筑行业的技术进步，文明施工和环境保护等方面具有重大意义，是代替传统的现场搅拌砂浆的理想建筑材料。