（转载）机喷湿拌砂浆（纤维素）施工技术应用问题及前景探讨
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摘要：随着预拌砂浆行业的发展，人工成本的不断增加，机械设备的日趋智能化，预拌砂浆机械化施工技术越来越受到行业的关注。本文从砂浆的选型及配比、砂浆生产配送模式、砂浆喷涂设备等方面对预拌砂浆机械化施工这一行业的多个环节进行了初步研究及探讨，针对目前行业内存在的一些问题提出有效的解决措施及建议，为预拌砂浆机械化施工行业提供部分参考。
关键词：机械化施工，抹灰，干混砂浆，湿拌砂浆，机喷砂浆
1、引言
推广预拌砂浆，已经成为行内共识和行业政策。自2007年以来，从中央到地方政府投入了大量的人力物力财力先后在一百多个城市推广预拌砂浆并取得了良好的进展。但随着人力成本的不断增加，建筑劳动力的短缺现象日益显现，砂浆机械化施工的重要性变得越来越突出，传统的砂浆施工工法有被机械化施工工法所取代的迫切性。
从70年代至今，不断有国内企业或个人效仿国外的砂浆机械喷涂施工方式在国内进行尝试性的砂浆机械喷涂施工作业，但大多由于方方面面的原因而终止了项目，主要原因在于多数企业对国内与国外的建筑总体施工环境的差别、机喷砂浆产品的质量特性、砂浆的生产及配送模式、国内机喷设备的制造技术、喷涂施工工艺、综合成本等因素认识与把握不足，其中某方面的困扰或不畅顺就会阻碍砂浆机械施工的工作进程，造成综合成本的提高，从而大大阻碍整个砂浆机械化施工行业发展。
笔者结合这几年从事预拌砂浆生产及机械化施工工作中出现的各方面的实际问题进行了分析总结，以此为本行业的从业者提供部分参考。
2、关键问题及解决思路
2.1 国内外的区别
2.1.1国外砂浆机械喷涂施工发展现状
国外（以欧洲为例），人力成本非常高，所以在所有的砂浆产品中，机喷砂浆占比90%以上，能以极少的人力实现大规模的施工作业。
大部分高楼层建筑均采用封闭式施工系统，干物料通过中转装置实现无限地高层输送。全封闭自动系统大大降低了管路内砂浆结固的风险，砂浆输送可随时停止工作，无需清洗管路和输送设备。在密闭的环境中搅拌成浆料再喷涂上墙，无尘环保且物料极少浪费。
部分体量大的工程也选用湿拌砂浆，其适合需大流量泵送的产品（如地坪砂浆等），整个系统因无粉尘物料而无需封闭。该方式主要通过混凝土搅拌车卸料并配合大流量泵送设备输送至作业面。
对于一些体量小的工程，以袋装材料为主，组织灵活多样（特别是种类繁多，施工用量小的特种砂浆较适合），小面积喷涂施工所用设备以小型近距离喷涂机为主。
2.1.2国内砂浆机械化施工发展现状
国内的砂浆由于配比及成本等原因使砂浆在干粉气力输送的应用基本上无法保障产品的均质性（由于材料的比重偏大，细骨料粒径偏大的原因极易产生离析），而湿拌砂浆输送能保障产品均质性，但存在的问题是输送设备对砂浆的质量要求过于严柯，设备对砂浆质量的波动容忍度低易造成管路出现堵塞，以及设备克服长距离输送阻力所带来的设备配件损耗成本高，且每天需耗费大量时间清洗管路及输送设备造成高额的隐性成本。此外还存在诸如专业化机械喷涂设备、专业化施工技术及专业化施工队伍短缺等问题。这些因素造成了机械化砂浆施工综合成本居高不下，严重制约了砂浆机械化施工的发展。砂浆机械化施工行业需从各个相关环节进行优化改进，并体现出机械化施工的整体成本优势，才能最终实现行业的普及发展。
2.2 机喷砂浆品类选择
2.2.1干混砂浆
预拌砂浆分为干混砂浆和湿拌砂浆。干混砂浆是经烘干筛分处理的细骨料与无机胶结料、矿物掺合料和功能添加剂（如保水增稠剂）按一定比例混合而成的干粉状混合物，它可由专用罐车运输至工地后存储于密封容器内，使用时需加水拌均匀后使用，也可采用包装形式运到工地后现场加水拌和使用。
干混砂浆是由专业厂家生产，具有能长时间存储、远距离输送等特点。我国干混砂浆技术正在逐步成熟，但仍未得到大规模应用，综合起来存在以下几个主要问题：
（1）生产线设备投资较大，具有较大的投资风险；生产设备占地面积大，购置土地费用高，设备安装周期长；
（2）砂子(约占原材料总质量的80%)需要烘干机进行烘干，烘干工艺需消耗大量人力物力成本；烘干多数需烧煤，由此产生一氧化硫等有害气体，造成环保不达标。虽有部分企业使用机制砂，无需烘干，但机制砂往往含粉量偏多，筛分时易产生巨大的粉尘量，也不易达到环保要求；
（3）生产运输和施工过程中会出现不同程度的离析，易产生较大的质量波动，这对质量稳定性要求高的机喷砂浆来说是一个很大的问题；
综合来看，干混砂浆不宜用于大面积的砂浆机械化施工。干混砂浆更适于在小面积的特种砂浆工程中应用，且更适于以袋装砂浆的形式使用（散装干混砂浆存在易离析的情况）。
2.2.2湿拌砂浆
湿拌砂浆指由水泥、砂、粉煤灰及其他矿物掺合料、功能外加剂（如砂浆减水剂、砂浆开放时间调节剂等）和水按一定比例在搅拌站（厂）经计量、拌制均匀后，采用专用运输车，在工人使用前运至使用储存地点，用专用容器储存，并在规定时间内（一般为24小时内）使用完毕的砂浆湿态拌合物。
湿拌砂浆具有如下特点：
（1）生产效率高。湿拌砂浆为流水线作业，单次生产量及运输量大，可根据工地一天的使用量提前集中送料以满足一天的施工作业量，适合于大面积的施工工程；
（2）环境污染小，便于文明施工。湿拌砂浆为生产厂集中生产，到现场直接使用，消除了现场拌制的扬尘、水资源及材料浪费等相关问题，有利于节约资源，保护环境；
（3）生产线设备投资金额较少，可大幅缩短投资回报周期；
（4）生产线占地面积小，生产设备安装周期短；
（5）整个生产流程中的大宗原料细骨料(占材料总料的80%)采用湿料，无需烘干，不会产生扬尘，极易满足环保要求；
（6）砂浆成品不易产生离析等均质性问题，质量稳定可控。
综合来说，湿拌砂浆更适合于大面积的普通砂浆机械施工。由于湿拌砂浆的不宜过粘（太过粘稠的湿拌砂浆会严重粘运输设备而无法卸出从而造成大的浪费）的局限性，不适用于粘度较大的特种砂浆。
2.3 生产及配送模式
目前国内存在的湿拌机喷砂浆生产配送模式有以下几种：
（1）砂浆晚间集中生产——泵送至作业楼层——人工施工；
（2）砂浆晚间集中生产——泵送至作业楼层——短程喷涂施工；
（3）砂浆晚间集中生产——斗车送至作业楼层——短程喷涂施工；
（4）砂浆即时生产——泵送及喷涂一体化
这几种模式各有其特点。
砂浆晚间集中生产：能大大减少运输车辆的数量，减少运输车的时间耗用成本，提高配送的效率。笔者以所供职砂浆企业某一天批量供应机喷砂浆的出货单作为实例，可充分体现出规模化生产中集中生产集中配送的综合优势。
泵送至作业楼层：一般采用高流量的泵送机进行输送，运输车到达工地后在很短的时间内可将砂浆泵送至作业楼层，也可大大缩短运输车的停留时间。且砂浆是采用大流量连续泵送，中间停泵次数不多，对砂浆的稳定性质量要求不用太严柯，同时减少了堵泵的风险。
短程喷涂施工：一般使用小型喷涂设备，并安放于单楼层间，无需连接复杂的管路，只需满足单个楼层的作业需求。一个楼层完成后可将整机移至另一楼层(喷涂设备要求方便移动)。这样也可大大减小长距离输送造成的堵泵风险，且能减少机械设备的损耗，从而提高工作效率并节约成本。
砂浆即时生产：是指需方报料后工厂即时组织生产砂浆并运送到工地。此种方式无法满足大规模的施工组织，只适合小规模工地使用。对于大型工地，工人的施工开始时间往往在早上6点至7点，砂浆若要这一时间段内送至工地，此时车辆数量过于集中，将大大增加工地的调度成本，造成严重混乱的局面。此种方式也要求分时段送料（一天内分几次送料），无法达到集中生产集中配送方式的高效率。也会大大增加运输成本及管理成本，且极易造成砂浆的浪费（运输车运输一次会产生一次粘鼓的情况，砂浆粘在车鼓里不能完全卸出来，每次粘鼓约0.1--0.3m3）。
泵送及喷涂一体化：此方式需要采用砂浆即时生产模式，砂浆运输车运送砂浆至工地，并将砂浆缓慢地卸入喷浆机搅拌斗，喷浆机以较低的流量送至作业面并同时完成喷涂施工。此方式要求极高的砂浆稳定性能，由于长距离泵送，堵管的风险加大，设备损耗率偏高。由于喷浆上墙的速度快且要求连续进行，后期收面工人的配合熟练度就显现出重要性，刮面太早易造成“垮浆”（未初干的砂浆若提前刮平易造成砂浆层剥落），刮面太迟易形成“麻面”（砂浆初凝干硬后无法正常刮平）。对于运输车来说此种方式需耗用较多的运输车的停留时间，因为需要运输车边卸料边泵送施工，按平均每车6m3砂浆的运送量，接40L/min的泵送速度（泵送喷涂一体机的泵送速度一般在30L--50L/min之间），无停歇的情况下需要2.5小时，若算上停歇时间及准备时间约需4--5小时，运输车在工地耗用时间过长，严重影响运输车的使用率。
综合来看，采用模式（2）即能实现泵送及喷涂的机械化施工，又能达到提高效率、减少运输成本、减少设备损耗的目的，是较佳的一种砂浆机械化施工模式。
2.4 机械设备选型
2.4.1泵送设备
砂浆泵送设备一般采用细石混凝土泵，流量控制在30 --40 m3/h为佳，常用的细石混凝土泵功能都在40KW左右，出口压力8--10MPa，水平输送可在300--500m，垂直输送在100--150m，可满足大部分楼盘的使用需求，按每车10 m3砂浆的运送量，泵送至指定楼层也只是20分钟以内。输送成本低且效率显著。
2.4.2小型喷涂设备
螺杆式砂浆喷涂机: 属于回转内啮合容积式原理的工作泵，由定子与转子组成，转子为大导程、大齿距和小螺纹内径的螺杆，而定子为双头螺旋线的弹性衬套。砂浆喷涂均匀无脉冲，喷涂面均匀，设备功率约在5--7.5KW，流量约在3--5 m3/h，水平输送约50--100m，垂直输送约10--30m移动方便。能满足单楼层的使用要求。螺杆泵对砂浆颗粒要求较严格，适合于喷涂细料。螺杆式螺旋推送和定转子磨损较快，设备耗件成本较高（砂浆颗粒越粗，磨损越快）。
柱塞式砂浆喷涂机：由电动机通过皮带轮及变速箱带动偏心轮，偏心轮驱动摇臂使活塞进入缸筒再由连杆上的齿条通过中心齿轴使之复位，进行往复运动，当活塞返回时，下球室打开上球室封闭，砂浆随活塞吸入工作缸内，当活塞进入时，上球室打开，下球室关闭，砂浆由活塞推入空气室排除出，空气室上装有泄浆阀及压力安全装置，当空气室内压力超过额定工作压力时，通过控制回路切断主电路、电流，使电机自动停止运转。柱塞式砂浆喷涂机喷涂效果与螺杆式砂浆喷涂机类似，设备功率约在5--7.5KW，流量约在3--5 m3/h，水平输送约50--100m，垂直输送约10--30m移动方便。能满足单楼层的使用要求。适用于掺砂比例较低的普通砂浆的喷涂。其对砂的粒径要求较宽松，但对高粘度的砂浆（如抗裂砂浆、腻子类）无法喷涂。
软管蠕动式砂浆喷涂机：软管蠕动式喷涂机的动力装置驱动滚轮回转，碾压挤压胶管，将软管内的砂浆挤入输送管排出。真空系统使泵体内保持一定的真空度，促使挤压胶管碾压后立即恢复原状，并使料斗中的混凝土加快吸入挤压胶管内，完成喷涂。软管蠕动式砂浆喷涂机可喷涂颗粒直径在5--8mm的砂浆，设备功率约在5--7.5KW，流量约在3--5 m3/h，水平输送约30--50m，垂直输送约10--20m，移动方便。能满足单楼层的使用要求。能适应掺砂比例高和高粘度的砂浆，相对于目前的螺杆式和柱塞式的机器，能更好的适应普通砂浆及特种砂浆的喷涂。相对来说其易损件更少，后期维护费用更低。
综合来看，软管蠕动式小型喷涂机在具有好的喷涂效果的同时其对砂浆细骨料的粒径容忍度较宽，使用成本也不高，更适于普通湿拌砂浆的机械化施工。
2.4.3泵送喷涂一体设备
活塞式泵送喷涂一体机：产品分为由S 管阀与重力球阀作分配密封压力控制，S 管阀适用于湿拌砂浆远距离的喷涂与输送。现在的高层砂浆喷涂、输送联合作业机及高层砂浆输送泵均采用S 管阀，具有100 米以上的砂浆输送能力，并同时完成喷涂作业。单缸活塞泵砂浆喷涂机是以重力球阀作分配密封压力控制，其最大优点是设备投资与施工成本低，但对砂浆的保水性、粘聚性、流动性要求相对较高，同时，其要求砂浆稠度要大，并对骨料粒径要求严格，适合用于轻质砂浆。因为单缸活塞泵喷涂机采用重力球阀结构是其缺点，砂粒很容易将其工作腔体内的胶球托起不回位，造成堵泵堵管。双缸、三缸活塞泵压力大、排量大，由于均采用重力球阀分配密封控制结构，目前，大部分应用于建筑工程中的压力灌浆工艺。
螺杆式砂浆泵送喷涂一体机：无论国内外产品，螺杆泵的转子与定子均存在易磨损问题，相应增加了投资者的工程施工成本，同时，使施工人员在拆卸更换螺杆泵时增加一定的麻烦与工时消耗。
挤压式砂浆泵送喷涂一体机：挤压式砂浆泵泵体较小、自重轻、便于安装、耗材成本低，适合用于中高层垂直输送和喷涂，缺点是对砂浆的和易性要求比较高，容易堵管。
2.5 砂浆技术问题
2.5.1界面处理的必要性
对于机喷砂浆，国标GB/T 25181《预拌砂浆》中要求的粘结强度并不高（要求M5砂浆不小于0.15MPa，M5以上砂浆不小于0.2MPa）,对于光滑的剪力墙面此粘结强度值不足以抵抗砂浆层干缩后的收缩应力,易造成空鼓的质量问题。所以做好前期的界面处理（主要是剪力墙面）显得尤为重要，且应选用满足GB/T 25181《预拌砂浆》标准中界面砂浆产品所规定的技术要求的专业厂家生产的界面处理材料（要求拉伸粘结强度不小于0.5Mpa）。
2.5.2对机喷砂浆的要求
机喷砂浆的技术指标除需满足标准GB/T 25181《预拌砂浆》要求外，为了泵送及喷涂施工的顺畅进行还需将稠度、表观密度、泌水率、分层度、保水率控制在合适范围内，具体如下：
（1）稠度是表征砂浆干稀程度的指标。太干的砂浆不易泵送，不易粘墙。太稀的砂浆易分层离析，在墙面上也不易挂住浆，易造成砂浆流淌。机喷砂浆的适宜稠度在100--110mm。若只是输送至楼层后人工抹灰，适宜稠度需做到90--100mm，否则无法正常进行人工抹灰。
（2）表观密度可间接表征出砂浆的含气量，当砂浆含气量过高时，远程泵送时易发生泵送无力的情况（砂浆中的气孔具有弹性，会削弱泵机的作用力），砂浆经多次挤压但出口无法正常出浆时会出现管道内局部砂浆分层的情况而易造成堵泵。对于远程泵送砂浆的表观密度控制在大于1900kg/ m3时发生堵泵的概率较低，对于短程泵送（水平50m以内，垂直20m以内）砂浆的表观密度控制大于1850kg/ m3时即可正常运作。
（3）泌水率与分层度是表征机喷砂浆静置过程中保持其均质状态的能力，泌水率大的砂浆分层度也相应会大，易在泵送过程中产生离析而增大堵泵的风险。以分层度来表征需做到分层度值在5--10mm间较适合于泵送及喷涂施工（分层度过低也会产生一定的负作用，易造成砂浆上墙后干燥速度过慢，从而影响工人的正常刮平施工）。
（4）保水率是表征砂浆保持内部水份不被外部环境吸走的能力，保水率好往往砂浆的泌水率小，同时砂浆也不易离析，但保水率太高会造成砂浆层（主要是厚层砂浆）出现表干里不干的情况，也会影响工人的刮平施工。最佳机喷砂浆保水率宜控制在90--95%。对于泵送至楼层再进行人工抹灰的砂浆,保水率还可适当控制低一些，以利于工人的刮平操作。
2.6工艺方式的选择及综合成本对比
（1）泵送后人工抹灰：砂浆提前运输到工地后用大流量泵泵送至指定楼层，工人进行手工抹灰操作。此方式可选用成熟的细石混凝土泵作为泵送设备，可泵至高楼层；无需辅设复杂的输送管路；工人沿用传统的施工习惯进行操作，不会产生大的技术障碍；运输车辆可快速周转，砂浆配送效率高；砂浆可实现集中生产集中配送，生产配送成本低。
（2）泵送后喷涂抹灰：砂浆提前运输到工地后用大流量泵泵送至指定楼层，工人在楼层内再用小型的可移动式喷涂机将砂浆喷涂上墙。泵送设备与喷涂设备独立运行，各施其职，可避免某一个环节出问题而使整个施工作业停滞的情况。若遇喷涂机械故障，也可随时改为人工抹灰操作，方便灵活，不影响工作进程。
（3）泵送及喷涂一体：泵送及喷涂同时协同作业，某一环节不顺畅将导致整个施工进程停顿；人员组织需要具有相当的严密性，喷涂砂浆要求具有极高的质量稳定性；其间需要运输车在现场进行协同喂料，造成运输车辆运力低效，成本也会大大增加。
3、目前尚待解决问题
3.1 高楼层的泵送及施工
机喷砂浆由于没有流动性，相对于混凝土来说更难于泵送。砂浆泵送高度越大堵泵的风险越高，对于高楼层（高度大于50m）泵送，砂浆需要更好的和易性能及稳定性能（更低的分层度、更好的保水率、更高的砂浆表观密度）。就目前的砂浆技术来说配方设计并不难实现，但配方实现的同时又会增大工人的施工难度（低分层度及高保水率的砂浆难于收水，工人难以刮平及搓面）。如何在此之间取得平衡也是一个需要应对的问题。
解决思路：如（1）可从改变工人传统刮平工法（如垂直冲筋、引入便携机械刮平设备等）来解决施工性问题；（2）用接力泵送的方式来实现任意高楼层的泵送问题。这些都有待业内从业者经大量施工实践来进行不断总结提高以探索出更适宜更高效的施工方式。
3.2 外墙及细部的施工
目前的机喷砂浆施工决大多数是针对内墙抹灰，外墙抹灰还需用人工抹灰。主要原因是由于内墙操作空间大，工人及喷涂管件移动安全（室内操作）灵活，而室外抹灰由于工作空间狭窄（无法完成正常的喷涂作业）及危险性（室外高空棚架上移动喷涂管件存在很大的危险性）。由此会产生施工作业中存在内墙喷涂施工班组及外墙人工施工班组，不同班组之间的交叉作业及协同工作也需要施工管理者进行协调组织。对于内墙面的细部抹灰（如梁柱、线条等）其抹平施工的操作时间占比要远远大于砂浆机喷上墙的时间占比，且在细部喷涂时砂浆损耗（无效喷涂）比例较大，就难以体现出机械喷涂的优势。
解决思路：需要研制更轻便的小型喷涂设备，加强推广应用薄层喷涂砂浆（同时要求混凝土面及墙砌体的平整度公差较小），以达到能用轻便的喷涂设备进行内外墙全方位喷涂的施工目的。薄层抹灰砂浆的施工中工人刮平施工时间占比更小，更能体现出机械喷涂的效率。
3.3 砂浆机械化喷涂施工技术推广
近几年随着预拌砂浆技术的发展、行业政策的推动、国内喷浆设备及喷涂工艺水平的提高，普通砂浆的机械化施工开始规模化应用到建筑工程中。但仍存在工艺模式选型不够合理、与传统工艺竞争激烈、工艺流程顺畅度不够、整体成本优势不明显等问题，从而导致砂浆机械喷涂工艺不能在建筑行业内普及应用。
针对砂浆机械化喷涂施工推广问题，业界有不少的建设性意见，综合起来主要是解决施工流程顺畅度的问题，这一问题又涉及到生产配送模式选型、砂浆选型、设备选型、工艺选型等诸多环节，各个环节进行优化组合才能得到好的效果，推广普及机喷工艺也就是顺理成章的事了。
推广应用砂浆机喷施工技术，还可从以下几个方面进行考虑：（1）泵送及喷涂设备需更轻便高效，以适应内外墙喷涂施工及细部喷涂施工；（2）提升砌体及混凝土浇注水平，以减小基层墙体的平整度公差，以提升机喷工艺的效率；（3）推广应用薄层喷涂砂浆，能充分发挥出机喷工艺的整体优势。
4、结语
砂浆机械化喷涂施工技术水平随着行业的发展及工程应用的经验积累正慢慢趋于成熟，但现阶段机喷施工仍存在诸多环节的问题而未能推广普及。业界还需从生产配送模式、砂浆选型、设备选型、工艺选型等环节进行优化，以解决施工流程整体顺畅度的问题。
要砂浆机械化施工产业实现规模化，还需要持续进行砂浆机喷技术的研究、结合国内的施工作业实际情况不断完善与优化各方面技术以保证此行业产业链的完整性，才能逐步实现砂浆机械化施工技术在行业内普及推广。
江苏大尧化工材料有限公司（转载）