建筑砂浆机在既有建筑改造中的应用

■ 李 俊 Li Jun

0 引言

近年来，我国预拌砂浆市场发展迅速。这在一定程度上，从施工质量、效率、环保等方面对建筑墙体抹灰施工提出了更高的要求。随着人工成本的不断上涨，传统手工抹灰施工正逐渐丧失成本低廉的价格优势，愈加凸显其施工效率低、劳动力密集、劳动强度大等缺陷。传统手工抹灰已无法适应当今发展迅速的建筑市场。

相比较传统手工抹灰，建筑砂浆机械化喷涂（简称机喷）抹灰的优势非常明显：施工质量容易控制，施工效率高、时间短，材料损耗小等等。虽然机喷抹灰目前在国内的发展水平还不成熟，与国外存在较大差距，但其作为对传统抹灰施工一种补充，在未来抹灰施工中的重要性和所占比重将会越来越大。

在既有建筑改造过程中，往往受到各种条件限制，如改造空间、作业面、工期、周围环境等，具有一定的特殊性。同时，绿色改造对材料的质量、性能、环保、成本都将提出新的要求，这就需要针对其改造特点，选用并重点研发具有相应性能及功能的绿色建筑材料。

本文将以建筑砂浆机械化施工技术在既有建筑改造中的应用实例为前提，分析其综合效益。同时，对制约机喷技术的3大因素（产品研发、机喷设备和应用技术）展开讨论，分析国内建筑砂浆机喷技术的发展趋势。

1 机喷砂浆在既有建筑改造中的应用案例分析

1.1 项目简介

本项目名为“苏州市建设局办公大楼绿色化改造工程”。苏州市建设局办公大楼于2 0世纪8 0年代建成，大楼采用砖混结构。墙体为烧结普通实心砖，使用混合砂浆砌筑，3 c m粉刷层，1∶3水泥砂浆粉刷，外涂水泥弹涂及外墙涂料饰面，单层玻璃铝合金窗户。施工现场位于干将路乐桥堍，紧临地铁1号线施工工地，施工场地作业面非常狭小。依据设计要求，需凿除外墙原饰面，重新粉刷新的抹灰层，再进行外保温施工。其施工场地小，施工工期紧张。该工程的抹灰施工使用建筑砂浆机械化喷涂。

1.2 施工分析

本工程外墙抹灰使用南京天印科技公司研制的砂浆泵进行机械喷涂作业。施工期间，对施工机械的使用、机喷砂浆的贮存设施和物流运输进行了细致合理的安排。本次施工数据显示：以每天工作8 h计算，一台机喷设备可施工9 0 m2/h，则每天每台机喷设备可完成抹灰面积7 2 0 m2。5人配合使用一台机喷设备，其中1人负责喷涂，其他人负责抹面找平，则每人每天可完成抹灰工程1 4 4 m2。若按照手工抹灰计算，则每人每天施工的面积数仅为4 0 m2。因此，建筑砂浆机械喷涂施工效率大约是手工抹灰的3.5倍，极大加快了施工进度。改造工程通过使用机械喷涂抹灰施工，大大提高了施工质量，在克服作业面狭小局限的同时，保证工期目标顺利完成。

1.3 经济对比

普通抹灰干粉砂浆与机喷砂浆原材料存在差异，材料成本组成见表1、2，所有材料单价以工程施工时购入价格计。

对比表1、2可知，采用机喷砂浆的材料成本要高出普通干粉砂浆约2 0%，其主要原因是为防止材料在输送过程产生泌浆，确保砂浆材料的和易性，避免发生堵管等事故而增加水泥用量及使用保水增稠材料“纤维素醚”。

1.4 环保分析

（1）3 0 t砂浆的手工施工占地面积约1 5 m2（不含水泥及黄堆场）；而干混砂浆储料罐与喷浆机配套仅需占地5 m2，降低了占地面积。

（2）手工施工时，现场砂浆搅拌产生的噪声在8 0 d B以上；而机械化施工可以控制在6 5 d B左右，且声音主要在砂浆机械喷射时产生，有效降低了噪声。

（3）手工施工产生大量粉尘，长期在这样环境下工作，工人易得矽肺病；而机械化施工可保证各个环节达到无尘施工，防止矽肺病。

（4）现场搅拌施工用的是袋装水泥，易产生粉尘，污染水源及环境，同时浪费资源；而喷浆机使用干混砂浆，砂浆质量得到保证，避免了返工与返修，节约能源降低损耗，减少了污染排放。

表1 D P 5干粉砂浆材料成本组成表

表2 机喷砂浆材料成本组成表

2 机喷砂浆材料

2.1 机喷砂浆添加剂

机械喷涂对砂浆的保水性、黏结强度、硬化强度和流变性能有较高要求，合理地选用添加剂对配置适合机械喷涂的砂浆尤为重要。机喷砂浆的添加剂通常由保水剂和泵送剂组成。机喷砂浆中主要以纤维素醚作为保水剂，这是一种以天然纤维素为原料，经过化学改性的合成型高分子聚合物。纤维素醚不仅有良好的保水性能，可以减少砂浆的离析和泌水，还具有一定的抗流挂性能，保证了砂浆的施工厚度。泵送剂主要由减水剂和引气剂组成，主要作用是在砂浆拌和时产生气泡，减少集料在泵送中的摩擦力，提高泵送性能。在实际应用中，应考虑施工条件、天气条件、机喷设备等选择经济合理的添加剂，保证施工性及抹灰层的施工质量。

2.2 机喷砂浆集料粒径选择

在机喷砂浆集料粒径的选择上，必须满足砂浆的泵送性能及施工性能。参照《建设用砂》（GBT14684—2011）的相关规定，将机喷砂浆集料粒径分为4.75mm、2.36mm、1.18mm三档[1]。实践表明，在机喷施工过程中，选择4.75mm或2.36mm粒径集料配置的砂浆，能有效降低堵管现象，使砂浆拥有较好的泵送性能。国外机喷砂浆为达到更好的施工性能，普遍使用粒径较小的集料。但根据我国相关研究[2]，“虽然集料粒径降低可使砂浆操作手感更好也更为细腻，但砂浆的用水量明显增加，从而使抗压强度降低、出现干燥收缩增大及泌水现象。此外，砂浆拉伸黏结强度受集料粒径影响也较大，集料最大粒径为1.1 8 mm时，拉伸黏结强度降低明显，低于0.15MPa，不能达到《预拌砂浆》（GB/T25181—2010）标准要求。因此得到结论，机喷砂浆中不宜全部使用1.2 5 mm以下河砂”。

3 机喷设备

砂浆喷浆机按内部构造形式可分为柱塞式（柱塞泵）及螺杆式（螺杆泵）两种。目前，国内外厂商所生产的机喷设备主要为螺杆式喷浆机，两者优缺点见表3。

进口喷浆机在我国使用广泛，其中德国、意大利的产品更是占据了绝大部分市场。近些年，随着机喷砂浆的发展，市场上的国产喷浆设备所占份额亦逐渐增大。进口喷浆机与我国的建筑砂浆存在不匹配的情况，主要原因是我国建筑砂浆与国外砂浆在原材料特性和施工性能上存在较大差异。借此契机，我国的喷浆设备生产厂家应加大研发力度，改进喷浆设备以适配国内砂浆，从而提高国产喷浆设备在市场上的占有率；同时，也促使机喷砂浆施工在国内更加迅速的普及。

3.1 砂浆喷涂机组成

砂浆喷涂机主要由驱动装置、转子总成、风路系统、喷射系统、电气控制系统等部分组成。

（1）驱动装置由电动机、摆线针减速机组成。其中，摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。

（2）转子总成中的转子通长采用不黏结材料，定子采用特殊橡胶材料制成。

（3）风路系统由电动机带动空气压缩机产出高压风压，经过安全阀、限压阀，到达喷枪。

（4）喷射系统由输料软管和喷枪构成。其中，输料软管宜选用耐磨浆管；砂浆管、气管、气阀固定在喷枪上。

（5）电气控制系统由漏电空气自动开关、交流接触器、热继电器和启动、停止按钮组成。

3.2 工作原理

喷涂机的结构和工作原理为：物料由配送搅拌机卸口经过震动筛网至喷涂机料斗中，由螺旋送料锟送给高压室，再由高压转子、高压定子旋转形成高压，将砂浆通过高压输送管送至喷枪里，再由喷枪内另一股高压风，将砂浆加速喷射出去。

4 机喷施工技术

4.1 施工工艺

4.1.1 机喷施工步骤

施工步骤为：施工准备→砂浆制备→砂浆泵送→砂浆喷涂→人工处理→养护。

4.1.2 施工准备

表3 柱塞泵和螺杆泵优缺点

（1）设备安装：依据原材料及砂浆运输距离，选择合适的安装地点，减少设备移动次数。

（2）基层处理：基层表面去除浮灰、污垢，必要时进行清洗。根据基层材料特性，对基层进行润湿处理。

4.1.3 砂浆制备

机喷砂浆宜采用预拌砂浆，砂浆拌合物的性能指标应符合表4要求。

4.1.4 砂浆泵送

砂浆泵送前，应对泵送设施进行检查，并对输浆管道预先润滑。泵送过程中如中断，且间隔时间较长时，则必须进行间歇性泵送，防止浆液凝结，导致堵管。

4.1.5 砂浆喷涂

砂浆喷涂应按序进行喷涂，避免无序喷涂使砂浆产生不均匀的现象。根据机喷砂浆材料特性，选择适宜的喷涂厚度；若超过喷涂厚度，应分层施工。

4.1.6 人工处理

砂浆喷涂后，使用刮板在水平及垂直方向进行人工找平。表面人工压光应在砂浆终凝前进行。对于喷涂产生的落灰，应及时处理。

4.1.7 养护

砂浆凝结后，应进行保湿养护，并养护时间不少于7 d。

4.2 机喷工作方式

根据相关文献，目前国外最常见的两种机喷施工作业方式，一种是气力输送设备直接连接储料罐，把储料罐内的干粉料输送到高处（或者远处），加水搅拌后经喷浆机喷涂至墙面；另一种是袋装砂浆由气力输送设备输送到高处（或者远处），加水搅拌后经喷浆机喷涂至墙面。我国也逐渐出现多种机喷工作方式供机喷施工选择，如南京天印科技集团开发的5种不同方式：喷浆机A（不带搅拌）+喷浆机A（不带搅拌）、气力输送+喷浆机B（带搅拌）、气力输送+喷浆机C（新式喷浆机）、喷浆机D（在原喷浆机A基础上加装搅拌器）、喷浆机A+移动式搅拌器+气力输送设备[2]。

总之，机喷施工方式的选择，应考虑工程施工条件及现场实际情况，可采用一种或者多种方式组合，以满足机喷砂浆的施工要求。

表4 机械喷涂抹灰砂浆技术要求[3]

5 结语

机械化喷涂施工在既有建筑改造中技术优势明显，具有作业面积小、施工效率高、成品质量稳定等特点，基本满足既有建筑改造中对质量、空间、进度与环保等特殊要求，值得进一步推广应用。

对于我国机喷砂浆技术的发展，应加大相关技术的研究，注重材料性能的改进和施工方式的更新，并依据国内砂浆特性，研究开发出与国内砂浆相匹配的机喷砂浆设备。随着机械化喷涂技术、材料、设备不断发展成熟，相信在不久的将来，机械化喷涂施工会超越传统手工抹灰，成为主要的抹灰施工方式。

参考文献：

[1] G B/T 1 4 6 8 4—2 0 1 1 建设用砂[S] 北京:中国标准出版社,2 0 1 1.

[2] 尤大晋.预拌砂浆实用技术[M].北京:化学工业出版社,2 0 1 1.

[3] J G J/T 1 0 5—2 0 1 1 机械喷涂抹灰施工规范[S].北京:中国建筑工业出版社.2 0 1 1.