抹灰施工是建筑业装饰装修很重要的一部分, 抹灰砂浆的好坏起着非常重要的作用。现场拌制砂浆的缺点越来越突出, 如施工质量无法保证、材料浪费大、环境污染大, 而且易产生空鼓、裂缝、脱落等问题, 因此采用一种新型的机械喷涂砂浆, 保证工程施工质量、提高现代化施工水平, 改善环境问题。机械喷涂砂浆由水泥、细骨料、矿物掺和料、添加剂以及根据性能确定的其他组分, 按一定比例在专业生产厂经计量、混合、加水搅拌而成的适用于机械喷涂的预拌砂浆。机械喷涂施工运用也越来越广泛, 机械喷涂施工主要是指抹灰砂浆从配料、拌合、输送、喷涂使用机械化操作, 机械喷涂抹灰工作原理是利用灰浆泵和空气压缩机将灰浆及压缩空气送入喷枪, 在喷嘴前形成灰浆射流, 将灰浆喷涂在基层上。一般喷涂2次, 上下来回喷涂, 第1次稍干再开始喷涂第2次, 第2次喷涂后立马进行刮、抹、补平、找直, 满足厚度、施工质量的要求。采用机械喷涂技术不仅能提高施工质量、施工效率、经济效益, 而且操作简便、减轻劳动强度, 技术性能可靠。本文主要参考相关研究以及标准规范, 研究机械喷涂干混抹灰砂浆基本力学性能与施工性能, 来进一步分析机械喷涂砂浆对施工各方面的影响。

针对市场使用情况, 本试验采用M5, M10, M153种干混抹灰砂浆作为对比试验原材料, 各项性能均符合JG/T291—2011《建筑用砌筑和抹灰干混砂浆》要求。机械喷涂干混抹灰砂浆所用材料:水泥为普通硅酸盐水泥P·O 42.5, 增稠粉为LD-Z4砂浆高效增稠粉, 矿物掺和料为II级粉煤灰, 砂为细砂 (细度模数1.8) , 以及机械喷涂外加剂, 外加剂由多种有机、无机保水增稠材料及砂浆泵送剂、抗流挂剂等复合添加剂组成。水为市政管网中的自来水。

喷涂设备:采用的喷涂机为太原理工大学研制的SKD砂浆喷涂机, 砂浆输送量1.5m³/h, 输送高度90m, 工作压力为7MPa;压缩机为烟台金星空气压缩机, 工作压力为0.8~1MPa;输送管道由输气管、喷浆管和接头组成;喷头为SKD专用喷头, 口径为12mm。

按照《建筑用砌筑和抹灰干混砂浆》中规定, 干混砂浆试验时的稠度为:普通抹灰砂浆90~100mm, 对砂浆进行试验确定合适的水料比, 按此水料比进行机械喷涂砂浆的试验对比数值。稠度试验参照JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行, 为了确定合适的稠度值所对应的水料比。

抗压强度采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试件进行试验, 砂浆试块的成型和力学性能的具体测试参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行。为考虑2种砂浆的强度变化规律, 将测试龄期设定为3d, 7d, , 28d。由于M5砂浆在1d时脱模会对砂浆试块强度造成损害, 因此M5砂浆为2d脱模, M10, M15砂浆为1d脱模。

这3种试验均参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行。

对比分析在相同水料比的情况下, 机械喷涂砂浆与干混抹灰砂浆的性能, 分别对M5, M10, M15 3种干混抹灰砂浆进行比较, 每种干混抹灰砂浆在同等水料比情况下做2组机械喷涂砂浆试验, 测定相关性能。

由M5干混抹灰砂浆稠度满足《建筑用砌筑和抹灰干混砂浆》规范要求的前提下, 得到相应的水料比为0.2, 所以在相同水料比的情况下来进行机械喷涂砂浆的相关试验, 得到的数据如表1所示。

分析表1数据可以得知, 在相同水料比0.2情况下, 干混抹灰砂浆与机械喷涂砂浆的抗压强度, 在3d, 7d时基本保持不变, 在28d时机械喷涂砂浆的强度略有提高。而在抗冻性能方面, 机械喷涂砂浆相比较干混抹灰砂浆质量损失分别降低了1.2%, 1.4%;强度损失降低了2.8%, 3.4%;保水率方面提高了3.1%, 3.3%, 拉伸黏结强度提高了0.03, 0.02MPa;稠度损失率方面基本保持不变。

同样也研究了在相同水料比情况下M10, M15下, 机械喷涂砂浆的相关性能, 基本指标数值如表2、表3所示。

分析表2数据可以得知, 在相同水料比0.18情况下, 干混抹灰砂浆与机械喷涂砂浆的抗压强度, 在3d, 7d, 28d时基本保持不变。而在抗冻性能方面, 机械喷涂砂浆相比较干混抹灰砂浆质量损失分别降低了1.3%, 1.4%;强度损失降低了1.2%, 1.4%;保水率方面提高了4.1%, 3.8%;拉伸黏结强度提高了0.06, 0.09MPa;稠度损失率方面机械喷涂砂浆相对降低了。

分析表3数据可以得知, 在相同水料比0.18情况下, 干混抹灰砂浆与机械喷涂砂浆的抗压强度, 在3d, 7d, 28d时基本保持不变。而在抗冻性能方面, 机械喷涂砂浆相比较干混抹灰砂浆质量损失分别降低了1.4%, 1.2%;强度损失降低了1.6%, 1.9%;保水率方面提高了3.4%, 3.6%;拉伸黏结强度提高了0.08, 0.06MPa;稠度损失率方面基本保持不变。

在相同水料比的情况下, 3种强度的机械喷涂干混抹灰砂浆与普通的干混抹灰砂浆强度变化不明显, 基本不发生改变, 这是由于2种砂浆的混合料是在砂浆配合比设计时确定的, 混合料比例差别不大, 所以这2种砂浆之间的强度变化不明显。

图1中, 1为干混抹灰砂浆强度损失;2为机械喷涂砂浆1强度损失;3为机械喷涂砂浆2强度损失;4为干混抹灰砂浆质量损失;5为机械喷涂砂浆1质量损失;6为机械喷涂砂浆2质量损失。从图1中可以得到, 3种强度下的机械喷涂干混抹灰砂浆的质量损失率和强度损失率, 都比普通干混抹灰砂浆有明显下降。对于抗冻性能而言, 同等强度条件下, 通过相同的抗冻融循环, 损失率越低, 说明砂浆抗冻性能越好, 因此可以分析出机械喷涂干混抹灰砂浆的抗冻性能优于普通干混抹灰砂浆, 这是由于机械喷涂干混抹灰砂浆的外加剂更优, 复合的机械喷涂外加剂中引气剂和减水剂的量相对少一些, 使得机械喷涂干混抹灰砂浆中含气量低于普通干混抹灰砂浆, 含气量的减少使得孔隙率减少, 使得抗冻性能提高。

从图2中分析出, 3种强度的机械喷涂砂浆的保水率比普通干混抹灰砂浆的保水率有明显提升趋势, 在强度为M5时保水率提高3.3%, 强度为M10时保水率提高3.8%, 强度为M15时保水率提高3.5%。机械喷涂砂浆的保水性能优于普通干混抹灰砂浆。在相同水料比情况下, 机械喷涂砂浆外加剂具有一定的微集料效应、增稠效应, 可以使颗粒间连接的更加紧密, 从而大大地改善湿拌砂浆的级配效应, 使浆体的级配更加合理, 从而提高砂浆的保水率。

由图3分析可以得出, 机械喷涂砂浆相比较干混抹灰砂浆黏结强度有明显的提升, 强度为M5时, 2种机械喷涂砂浆平均值比干混抹灰砂浆提高了0.03MPa, 强度为M10, M15时, 平均值提高了0.08MPa, 强度越大提高越明显。在机械喷涂干混抹灰砂浆中含有一定量的可分散聚合粉, 在机械喷涂砂浆中加入此种外加剂, 砂浆颗粒表面形成的聚合物膜在砂浆和基体之间形成桥接, 使砂浆和水泥浆体间的界面微裂纹减少, 使收缩裂缝得以愈合, 从而提高了砂浆的黏结强度, 使得机械喷涂干混抹灰砂浆的拉伸黏结强度高于普通干混抹灰砂浆, 相应性能得到提高, 展现出机械喷涂砂浆的优越性。

在上述数据中可以得到, 3种强度下的机械喷涂干混抹灰砂浆同普通干混抹灰砂浆2h的稠度损失率基本保持不变, 略微有上升的趋势。这是由于机械喷涂砂浆在水料比相同的情况下和易性略优于普通干混抹灰砂浆。

机械喷涂施工原理如图4所示。

在现场施工的普通砂浆和易性比较差, 这是由于在施工现场无法提供要求所需的全部原材料, 与此同时在拌合砂浆时, 无法添加或者极少添加外加剂, 所以传统方式拌制的砂浆抗渗性能差、收缩率大, 会出现空鼓、裂缝、脱落等一些质量问题。与此同时, 现场拌制砂浆和易性很差, 使用机械来进行施工很困难, 采用人工施工方式增加了劳动人员的劳动强度, 人员操作起来费时、费力, 而且砂浆会出现一定程度的掉落, 造成浪费严重。

机械喷涂砂浆可以在生产过程中根据性能和使用途径的需要, 设计合适的配合比, 根据需要掺入合适的外加剂从而满足一定的性能要求, 合理科学的配合比使得机械喷涂砂浆比普通砂浆具有更好的和易性, 因此机械喷涂砂浆的黏结强度、耐久性等有一定的提高。使用机械喷涂施工技术可以很好地改善空鼓、裂缝、脱落等一系列问题。

传统拌制的普通砂浆, 品质较差, 施工性能不好, 施工起来不方便, 无法满足需求, 在使用过程中都是人工进行配料、拌合, 很大程度上受人为因素的影响。在施工上也主要靠人工进行抹灰施工, 在施工时施工质量难以保证, 施工抹灰不均匀, 而且容易出现脱落掉灰的现象。

机械喷涂砂浆是由水、砂、水泥、外加剂等配制而成的砂浆材料, 这种砂浆不同于普通砂浆, 其均匀性较好, 可喷涂性强且能防流挂。而且良好的和易性使得砂浆在硬化后的性能也能满足技术要求。机械化喷涂施工可以有效地避免人工进行配料、拌合, 喷涂效果均匀, 喷涂的压力大, 不会出现脱落现象, 砂浆与墙面的附着力更好。而且机喷施工可以适应各种不同施工基面, 不需要像普通砂浆施工那样进行基面处理, 更加方便实用。

普通砂浆使用的原材料质量各不相同, 会使拌制的砂浆质量有很大的区别, 比如砂浆原材料中所用的砂, 不同地区的砂, 粒径级配和含泥量一般都不相同, 因此在这种情况下砂浆质量会出现很大程度的不一致。同时现场拌制砂浆会受到施工人员能力以及现场环境的影响, 当人员配料技术不过关, 现场设备、环境较差时, 会对砂浆质量产生较大的影响。

机械喷涂砂浆的生产过程是由计算机系统控制进行的, 满足质量要求。采用一系列方式来控制材料的要求:通过筛分来控制砂的级配问题;通过烘干的方式来控制砂含水率的问题;通过添加适当外加剂来改善砂的一些特性, 并且在配制砂浆时搅拌均匀, 仔细检查确保达到施工要求。完备的制作和控制体系, 能极大地保障机械喷涂砂浆的质量。

普通砂浆在拌制过程中, 在施工现场会出现很大的灰尘, 对周边环境造成一定程度的污染;其次砂浆的各种原材料在施工现场会堆积起来占用施工场地, 而且还会对周边环境造成一定影响;砂浆在拌制时, 搅拌设备会发生较大噪声, 若超过国家规定则会对周边居民生活产生影响。

机械喷涂砂浆是工业化生产, 不会到处堆放材料, 可以有效减少对周围环境的影响, 而且有利于施工现场的管理。不会出现噪声超标现象, 对居民生活不影响。机械化喷涂施工能有效提高施工环境, 符合文明施工的要求。

普通砂浆一般采用人工抹灰的方式进行, 技术熟练操作较快的工人人均40~55m²/d, 而机械喷涂施工, 施工现场配置7名操作人员, 人均可达110~130m²/d, 采用机械喷涂施工可以大大提高施工速度。

机械喷涂砂浆要比人工抹灰砂浆施工节约2.75元/m², 机械喷涂砂浆可节约成本。

1) 通过试验, 对测得的相关数据进行分析, 可以较为直观地分析出机械喷涂砂浆与普通干混抹灰砂浆在同等水料比情况下, 稠度损失率基本保持一致。

2) 试验表明, 在同等水料比、强度同等情形下对比, 机械喷涂干混抹灰砂浆的抗冻性能、保水性、拉伸黏结强度都有明显的提升。

3) 机械喷涂砂浆相比普通砂浆施工在施工和易性、施工可喷涂性、施工质量、施工速度、施工对环境的影响等方面都有明显的优势。