浅析预拌砂浆质量及粉化泛碱成因

  一、生产过程与质量控制

  多数预拌砂浆生产企业的从业人员，经过半年以上的试生产，基本上都能熟练操作制砂、烘砂、搅拌混合设备及“发散”、包装设备和电子计量、微机控制设备，使细骨料、胶凝材料、掺合料和外加剂4种砂浆组分物料能基本准确计量并混合均匀。

  然而，某省建材质检部门对辖区内近50家生产企业的砂浆产品进行抽样和统计表明，大多数厂家生产的砂浆质量(砂浆强度)波动较大，28天抗压强度超强度等级的达+48.2%，低于强度等级的达-42%，砂浆强度正负偏差过大，造成严重质量问题。究其原因有：

  1.电子计量设备计量精度不够、实验室形同虚设。其中计量设备的计量精度我们可向设备制造企业提出要求，进行改进或提升来满足生产要求，而实验室作为质量控制的要害部门不能发挥其应有的作用，却是每个砂浆企业的主要管理者务必要引起高度重视的大事。干粉砂浆质量不稳定，必然导致湿拌砂浆质量不稳定，最后造成硬化(固化)砂浆质量不稳定。

  2.没有有效实施ISO19001质量管理体系。半数以上的企业没有通过企业质量管理体系认证，通过认证的企业没能真正组织实施。事实上，企业质量管理体系的建立、维护是十分有利于砂浆企业的生产过程和质量控制的。例如：按照企业质量管理体系要求，生产部门可制定质量控制点，确定质量控制项目、控制指标、控制频次，建立数据分析、调控机制，不断改进并提高砂浆产品质量。我们可以进行各种数据的分析，来获得所要的效果。寻找主要影响因素、确定有效对策、采取针对性的措施，解决存在的问题，逐步规范、形成制度。通过进一步的完善并依次循环，使各个岗位从业人员形成习惯并自觉履行职责。

  实验室的物理检测工、实验室主管，则必须经过岗位培训，熟练掌握各种仪器、设备的操作性能和操作方法，对砂浆生产用的各批次胶凝材料、细骨料、掺合料、外加剂和砂浆配合比进行反复的试验，找出内在规律，掌握应变要领，最终将砂浆的产品质量控制好。

  二、原料选用与质量控制

  笔者认为，生产砂浆所用的原材料应具有良好的适用性，满足如下十项性能要求：相容性、和易性、稳定性、匹配性、耐久性、安全性、节能性、环保性、方便性、经济性;砂浆产品则应具有良好的实用性，满足如下两项性能要求：

  1.国标要求的各项质量“显性”指标。

  2.国标要求以外的各项质量“隐性”指标。

  在砂浆的生产中，正确选用四类构成干粉砂浆的原辅材料非常重要，是控制砂浆质量的关键因素。

  水泥的选用：水泥分普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥和复合水泥等。这些水泥均适用生产预拌砂浆。其他如硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等特种水泥则不适合用于预拌砂浆的生产。

  硅酸盐水泥是由石灰石、黏土加铁矿粉，按一定比例混合磨细，经1350℃～1400℃高温煅烧成熟料，再加石膏和混合材料，按比例混合磨细，制成硅酸盐系列水泥(工艺俗称“两磨一烧”)。

  水泥的凝结和硬化，是在水泥加水后，熟料矿物与水发生水化反应，生成一系列的新化合物，并同时释放出一定的热量。水泥在水化过程中，具有良好的可塑性。初凝后，水泥的塑性收缩开始，终凝后塑性丧失，硬化后则完全不再有可塑性。

  水泥水化形成的化合物，是由硅酸三钙生成含水硅酸钙，析出氢氧化钙、硅酸二钙生成含水硅酸钙;铝酸三钙水化极快，生成含水铝酸三钙;铁铝酸四钙水化反应生成含水铝酸钙和含水铁酸钙。

  为调节凝结时间，水泥中掺有适量的石膏(硫酸钙)，部分水化铝酸钙与石膏作用，生成含水硫铝酸钙并呈针状结晶析出。

  硅酸盐系水泥与水作用后主要生成的水化物，有水化硅酸盐和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙。水化铝酸钙和水化硫酸钙晶体则是水泥水化形成的副产物。这些水化产物，决定了水泥具有的一系列特性。砂浆企业的实验室物理检测人员，必须了解并熟悉不同品种、不同标号水泥的特性，来把握每批次进厂水泥的质量。

  黄砂的选用：按化学成分分类，分为硅质砂、钙质砂、镁质砂等;按物理形态分类,分江砂、河砂、山砂和人工砂等。

  砂中含泥量高低、云母成分含量多少直接影响砂的质量。笔者主要阐述机制砂的问题。

  机制(人工)砂是由机械破碎、筛分而成的。颗粒形状粗糙、尖锐、多棱角。通常采用机制砂配制的砂浆砂率比河砂配制的砂浆砂率要大。机制砂颗粒内部有微裂纹、开口相互贯通的空隙多，比表面积大，石粉含量高。因此，机制砂配制的砂浆与河砂砂浆有较大的差异。

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  机制砂与河砂相比，由于有一定数量的石粉，使得机制砂砂浆和易性尚好，某种程度上还可改善砂浆的泌水性、黏聚性，可提高砂浆的抗压强度。

  石灰岩破碎制成的机制砂，其主要成分为碳酸钙。高浓度的氢氧化钙使其表面会发生微弱的化学反应。而天然山砂、河砂中的成分主要是二氧化硅，不发生类似反应。机制砂质地坚硬、界面新鲜、表面粗糙、多棱角，有助于界面黏结强度的提高是它的优点。通常情况下，0.08mm以下的石粉可与水泥熟料反应生成水化碳铝酸钙。石粉在水泥水化反应中起到晶核作用，能诱导水泥水化产物析出晶体，加速水泥水化并参与反应生成水化碳铝酸钙，阻止钙矾石向单硫型的水化硫铝酸钙转化，因而具有增强作用。

  然而，当石粉含量大于20%时，由于颗粒级配不合理，则使砂浆密实性降低、和易性变差。粗颗粒偏少则减弱了砂浆骨架的作用(非活性石粉，不具有水化及胶结作用)。在水泥含量不变时，过多的石粉使水泥浆强度降低，进而使砂浆强度减小，这是它的缺点。实践证明，机制砂中石粉的含量应控制在10%～15%之间为最佳。

  机制砂中石粉除了具有作为微细集料的填充效应外，还因其含有大量的游离CaO与水作用发生水化膨胀并自行硬化。

  石粉中还会有较多的较高活性的无定型SiO₂、Al₂O₃。活性的SiO₂和Al₂O₃易与水泥水化过程中释放出Ca(OH)₂反应，生成稳定的硅酸钙水化物凝胶及水化铝酸钙。促进了水泥的水化，又消耗了Ca(OH)₂，并使SiO₂和Ca(OH)₂反应后的晶体颗粒微细化，从而有利于砂浆界面黏结性能的提高。

  因此，砂浆生产企业在采用机制砂生产普通预拌砂浆时，应视情况控制好砂内石粉的含量。如遇石粉含量较高时，可采取掺混部分天然砂(河砂)的措施来改善骨料级配，以生产出合格的预拌砂浆产品，确保工程质量的稳定。

  粉煤灰的选用：为减少水泥熟料的使用量，在确保砂浆品质不降低的情况下，选用粉煤灰作为掺合料，是符合节能、低碳产业政策的。除了粉煤灰外，很多地区还可采用高炉矿渣磨细的矿渣微粉、丝光沸石粉、斜发沸石粉、高温煅烧高岭土和硅灰作为砂浆的掺合料来使用，但均应经化验、检测并做试验再批量采用。

  保水增稠外加剂的选用：干粉砂浆生产中，为使砂浆的和易性、保水性、黏稠度适应施工环境、施工性能的要求，需要加入一定量的保水增稠材料以改善砂浆的性能。

  三、砂浆空鼓开裂

  及粉化泛碱成因简析

  近年来，预拌砂浆发展速度加快，形势趋好。然各种空鼓、开裂、粉化、泛碱等砂浆质量问题也非鲜见。实践表明，出现上述问题的主要因素如下。

  砂浆塑性开裂：塑性开裂是指砂浆在硬化前或硬化过程中产生的开裂现象。它通常发生在砂浆硬化初期。砂浆抹灰后不久，在塑性状态下，由于水分蒸发、减少而产生收缩应力。当收缩应力大于砂浆自身的黏结力(强度)时，表面产生裂缝。

  塑性开裂形成的裂纹一般都比较粗且裂缝长度较短。

  砂浆干缩开裂：干缩开裂是指砂浆在硬化后产生的开裂现象。它通常发生在砂浆硬化后期。砂浆终凝、硬化后，由于水分散失，使体积收缩产生裂缝。它经常过一年甚至二、三年还在发展。

  干缩开裂形成的裂纹一般都比较细且裂缝长度较长。

  硬化砂浆空鼓、开裂的主要成因：

  原辅材料因素：砂级配不科学或含泥量大;掺合料质量差或掺量偏多;水泥用量大后期收缩率高;增稠保水添加剂性能不全;干混不匀或砂浆离析泌水。

  施工养护因素：施工环境温度高或风速过大;新拌砂浆用水过量砂浆过稀;砂浆密度强度与墙材不匹配;抹灰砂浆违规施工一遍成活;未做界面处理或后养护缺失。

  硬化砂浆粉化、泛碱的主要因素：

  砂浆粉化因素：水泥用量太少，胶浆包裹性差;砂浆过早失水，水泥水化不足;砂子含泥量高，砂细或石粉多;粉煤灰、矿粉活性差或掺量大。

  砂浆泛碱因素：级配砂钙、钠离子含量高;误用了钙含量高的掺合料;砂浆中掺了灰钙粉消石灰;外加剂不具有碱吸附性能。

  分析出了硬化砂浆空鼓、开裂、粉化、泛碱的成因，便可采取相应的技术和措施来解决存在的问题，但是“经验不足、教训不少”是很多砂浆企业目前存在的普遍情况，委实不容乐观。