干粉砂浆的优势主要体现在以下几个方面: (1)产品质量高,强度能够得到保证。建筑施工现场无法备齐要求的所有原料,现场的施工设备也无法保证严格按配方要求准确称量配制,砂浆的质量差异很大,配制的砂浆无法满足质量要求;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质量并满足特殊的质量要求。 (2)可满足不同用途的需要。各种用途的砂浆,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, 这些特性需要按照不同的要求选择原料,并且采用科学的配方严格配制才能实现。 (3)生产效率高。国外许多干粉生产厂的年产量都在30-50 万吨之间,有各种干粉料产品,可以满足市场的需求。采用预制干粉料后,不仅大大提高建筑施工的速度,而且便于施工管理,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;建筑施工单位用工量降低,劳动生产率得到提高;节约原材料;促进机械化、自动化水平的提高,大大提高设备利用率;提高建筑物质量,延长建筑物使用寿命;节省了许多中间环节的费用支岀,如节省砂石及中间储料的堆场租用费、水泥包装袋费用等; 加快施工进度,节约开支;促进水泥工业和混凝土新技术的发展, 推动建筑工业向产业化方向发展。 (4)环境效益好。当今社会环境保护日益受到人们的重视,环境污染问题已严重威胁着人类的生存和健康。而应用干粉砂浆, 环境效益十分显著。首先,因其不需要在现场堆放各种原材料,避免了材料在运输堆放过程中造成的环境污染,消除了施工现场的脏、乱、差现象;其次,从根本上消除现场搅拌造成的噪声、粉尘、污水等污染现象,改善了人们的工作和居住环境,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釆购,既节约了原料又方便了施工管理。施工现场没有了堆积如山的各种原料,减少了对施工周围环境的影响。 干粉砂浆的成分 干粉砂浆一般至少由三种成分组成:粘结材料、集料和添加剂。 干粉砂浆比过去传统的现场直接混合砂浆增加了更多的组成成分。干粉砂浆中最简单的配方是砌筑砂浆、砌砖砂浆和瓷砖胶粘剂,其所要求的原料组成部分并不多。而有复杂性能要求的干粉砂浆,如自流坪砂浆或饰面灰浆,可能要由多达20多种原料成分组成。 集料是指所有没有粘结功能的无机材料,有的学者将干粉砂浆中的纤维和颜料也归类为集料,尽管其使用量很少,但它们属于没有粘结功能的无机材料。还有一些用量很少的添加材料,如可再分散粉末,有的学者将其归类为添加剂,也有的学者认为应当是粘结材料,如在瓷砖胶粘剂中,使用可再分散粉末,主要是发挥其粘结的作用。另外,甲基纤维素醚是一种多用途添加剂,虽然具有一定的粘结功能,但其粘结效果不起主要作用,因此一般将其作为一种添加剂。 (1)粘结材料 干粉砂浆中所用的粘结材料主要是水泥、石灰和石膏这类的无机胶凝材料,包括①普通硅酸盐水泥;②高铝水泥;③特殊水泥; ④石膏;⑤无水石膏。胶凝材料将集料和其他颗粒材料粘合在一起,通过发生物理或者化学反应,对干粉砂浆的最终强度起了主要的作用。胶凝材料可以分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料,前者通常在有水的情况下硬化,后者在空气中硬化。 水泥和熟石灰胶凝材料的硬化通过化学反应进行。水泥在混合过程中与水接触发生反应,而熟石灰(无水硬性成分)通过与大气中的二氧化碳发生反应而凝结。石膏与有机胶粘剂发生物理反应而凝结,与水发生再结晶反应并形成无光泽针状结晶体,而有机胶粘剂形成均质的聚合物薄膜。 (2)无机胶粘剂 1)水泥干粉砂浆主要使用普通硅酸盐水泥,通过水化作用形成水化硅酸钙,这种物质即使是在水中也能保持其强度和稳定性(水硬性胶凝材料)。虽然普通硅酸盐水泥的强度足以满足砌筑砂浆、抹面砂浆、粉刷和其他灰浆等干粉砂浆的要求,但是在瓷砖胶粘剂中,应使用更高标号的水泥。大多数装饰用的干粉砂浆,如装饰砂浆和瓷砖填缝剂,都使用白色硅酸盐水泥。而快硬性的高铝水泥主要由铝酸钙组成,并且主要用于要求具有快硬特性或者高温稳定性的干粉砂浆中。 2)石膏中的硫酸钙半水化合物和无水石膏均通过遇水形成硫酸钙二水化合物而硬化。硫酸钙半水化合物以两种结晶形态存在(取决于生产工艺):一种具有较大晶体、较高抗拉和抗压强度,以及需水量较低的α态;另一种具有孔隙率更高、抗拉和抗压强度较低并且需水量高出3倍的β态。一般来说,石膏基的填缝用干粉砂浆包含β-半水石膏。 无水石膏以两个相存在:一种是无水石膏II相,这一点对于以无水石膏为基料的自流坪干粉砂浆非常重要;另一种是无水石膏 Ⅲ相,对于作为多用途的石膏灰浆干粉砂浆非常重要。石膏灰浆包含β-半水石膏、无水石膏II相和无水石膏Ⅲ相。 3)熟石灰通过与二氧化碳反应生成碳酸钙而硬化,因此熟石灰不属于水硬性胶凝材料。某些熟石灰的水硬性来自于具有水硬性的杂质或者具有火山灰特性的掺合料。几个世纪以来,熟石灰一直就是最重要的砂浆用胶凝材料。但随着现代水泥的问世和发展,石灰已逐渐被水泥所取代,因为水泥是硬化更快的水硬性胶凝材料,而且使用方便,性能更好,但是目前熟石灰仍在一定程度上使用,其原因是由于它具有较好的可塑性,可以在水泥中加入质量百分比为5% ~ 30%的熟石灰来改善干粉砂浆的施工性能。 (3)有机胶粘剂 通过用有机胶粘剂来改善水泥基砂浆特性的方法已经为人们所熟知。例如在古代,人们使用牛奶甚至血液中的蛋白质掺入砂浆改善性能。今天,在大多数的建筑施工应用中,没有经过用有机聚合物胶粘剂改性的砂浆已经很难满足现代施工技术的要求。如果在砂浆中只加入甲基纤维素醚,可以改善砂浆的保水能力和施工性能,但由于砂浆的粘结力不够,很难使其粘结在现代建筑业所使用的材料(如聚苯乙烯板、水泥纤维板、非吸收性基材如旧瓷砖和玻璃化的瓷砖等)上。另外,水泥砂浆是一种非常坚硬、脆性大、 柔性差的材料,而建筑施工在很多情况下需要使用具有柔性、可以变形的砂浆。因此,对于现代建筑业中的许多施工应用,必须用聚合物对砂浆进行改性,从而满足新型建筑材料施工的要求。在双组分粘结系统中,无机粘结材料水泥和聚合物胶粘剂(以可再分散乳胶粉为主)混合使用,相互补充,这种结合使干粉砂浆具有任何单一胶粘剂无法获得的优异的性能。