地面用水泥基石膏基自流平砂浆的研究

自流平砂浆简介Contents1234试验研究及结果讨论产品性能检测报告结语当前第1页\共有16页\编于星期三\2点一、自流平砂浆简介

自流平砂浆是以无机胶凝材料为基料，加入精细骨料、填料，并使用可再分散乳胶粉和各种化学添加剂进行改性，通过一定的生产工艺均匀混合成的粉状产品。使用时，加水搅拌成浆状后具有极好的流动性，可采用泵送浇注，稍经摊铺即可自动找平形成光滑表面。

水泥基自流平石膏基自流平当前第2页\共有16页\编于星期三\2点自流平砂浆性能及组成新拌砂浆的自找平性和一定的可操作时间；快速凝结从而尽早开放交通；发挥高质量的最终性能，特别是获得均匀、光滑和坚硬的表面。胶结材料集料和填料外加剂硅酸盐水泥高铝水泥石膏石灰石英砂河砂石灰石粉装饰填料细填料（重钙粉、粉煤灰等）减水剂可再分散胶粉缓凝剂促凝剂增稠剂增塑剂消泡剂、引气剂色料触变润滑剂憎水剂、纤维

自流平砂浆的配方是一个非常复杂的系统，通常多达10种以上的组分，各类化学外加剂是自流平砂浆获得理想综合性能的关键所在。当前第3页\共有16页\编于星期三\2点研究背景及意义现代建筑物对地面装饰、清洁、安全和功能的要求不断提高。自流平砂浆因其突出的施工和使用性能，目前在我国的普及推广势头迅猛。国内不少厂家已有相应产品推向市场，但是大部分为垫层产品，性能还不够稳定，普遍存在多种缺陷。主流市场仍为外企所垄断。因此，有必要通过对自流平材料配方体系的深入研究及各种新材料、新技术的应用，开发性能稳定、性价比高的水泥基、石膏基自流平砂浆。这对打破外企的行业垄断地位和促进民族企业及国内砂浆行业的发展有着积极的意义。当前第4页\共有16页\编于星期三\2点

二、试验研究及结果讨论

原材料与试验方法配方组成原材料规格混合胶凝材料系统硅酸盐水泥P·O425铝酸盐水泥CA50-A700α-半水石膏/骨料粗砂50-80目细砂80-140目矿物填料重钙粉325目无机颜料/增强剂可再分散乳胶粉：FLOWKIT3210流变改性剂超塑化剂：FLOWKIT51保水剂：500mPa·s甲基羟丙基纤维素醚消泡剂：Dehydran1922调凝剂缓凝剂：L(+)-酒石酸/SG-10石膏缓凝剂早强剂：碳酸锂拌合水水表1试验原材料品种及规格试验方法：按照JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》和JC/T1023-2007《石膏基自流平砂浆》行业标准规定执行。凝结时间参照JC/T-727水泥净浆标准稠度与凝结时间测定方法。自流平砂浆试件成型、强度测试参照标准GB/T17671。

当前第5页\共有16页\编于星期三\2点胶凝体系对自流平砂浆强度和收缩性的影响表2不同胶凝体系对自流平砂浆强度的影响图1不同胶凝体系自流平砂浆的体积变化率（/%）水泥基自流平砂浆要达到C35以上的抗压强度等级，其胶凝材料用量不得少于30%。CAC系砂浆早强远高于PC系。石膏基自流平砂浆在40%ɑ-石膏掺量下，28d绝干抗折强度为6.0MPa，小于标准规定的≥7.5MPa，当掺入10%硅酸盐水泥时，其早期强度及后期强度均较优。水泥基砂浆在水化过程中存在不同程度的缩胀，石膏基砂浆体积稳定。适量ɑ-石膏的掺入明显降低了两种体系的水泥基砂浆体积变化率值和波动。在开发对性能有苛刻要求的面层水泥基自流平砂浆是以选用复合胶凝体系L4作为参考。当前第6页\共有16页\编于星期三\2点

水泥中各含铝组分中的活性Al2O3与水泥水化产物Ca(OH)2反应生成水化铝酸钙，水化铝酸钙在有石膏存在的条件下，又与石膏作用形成含大量结晶水的呈针状结晶的水化硫铝酸三钙膨胀成分，即钙矾石（AFT）。其主要化学反应如下：Al2O3＋3Ca(OH)2＋3H2O＝3CaO·Al2O3·6H2O3CaO·Al2O3·6H2O＋3CaSO4＋26H2O＝3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

硅酸盐水泥、高铝水泥和石膏组成的三元体系在水化过程中形成了膨胀性的钙矾石，很好的补偿材料的干燥和化学收缩。

复合胶凝体系水化机理及微观分析图2L4复合胶凝体系XRD图谱（a）1d

（b）3d

图3L4复合胶凝体系SEM图当前第7页\共有16页\编于星期三\2点

一定量的砂浆拌合物中，骨料越细，颗粒越多，则有较多的固体质点发生相互作用，阻力大，粘度也大；骨料粒径越小，比表面积越大，包裹颗粒的浆体层就越薄，颗粒相互作用的几率增加，塑性粘度提高；表2中粗、细骨料比例达到3：1时砂浆开始离析，并且材料的强度下降。强度遵循相同机理，骨料太细，包裹颗粒的水泥石相对较少，强度就低，粗骨料太多时，孔结构较差，强度同样不好。可见颗粒级配是影响流动度、强度的重要因素，粗、细骨料之间有一个最佳配比，约为1：1，细度连续分布。

骨料级配对自流平砂浆流动度和强度的影响表3颗粒级配对自流平材料流动性和强度的影响组别粗砂/%细砂/%重钙粉/%流动度/mm1d抗折强度/MPa1d抗压强度/MPa1-40201383.813.221030201464.515.132020201535.718.243010201585.316.7流动度低的屈服极限和塑性粘度骨料和浆体的相对含量骨料的粒度和形状浆体的粘度C/(F+S)=2/3,F/S=0.6颗粒圆润、粒径≤0.7mm由超塑化剂、增稠剂调节当前第8页\共有16页\编于星期三\2点骨料级配对自流平砂浆孔隙率的影响表4

颗粒级配对自流平材料孔径分布的影响样品粗砂/%细砂/%重钙粉/%总孔体积/（cm3/g）孔隙率/%孔径分布/nm孔径分布率/%A12020200.164019.2015＞100012.14500-100010.33100-50037.9450-10015.420-5016.47＜207.72A23030-0.190021.0107＞10008.18500-100010.73100-50032.5750-10020.6720-5016.09＜2011.76A33010200.192324.5985＞100014.65500-100024.95100-50028.1950-10014.6320-5010.36＜207.22图4骨料颗粒级配对自流平材料孔径分布的影响主要为100-500nm孔隙对比A1和A3，粗细骨料比例提高到3：1，材料孔隙率显著上升，且D﹥500nm的有害孔分布较高。对比A1和A2，掺加20%的重钙粉填料有助于降低孔隙率、细化孔径，使得材料孔分布更加合理。当前第9页\共有16页\编于星期三\2点

由图3可知，FLOWKIT51是很好的流动增强剂，掺量在0.5即可使材料获得较好的流平性能。

由图4可知，掺加2%-4%的可再分散乳胶粉对自流平砂浆的耐磨性能有显著的改善，可满足标准规定的28d耐磨性≤0.5b/g。

化学外加剂对自流平砂浆性能的影响图5

减水剂对自流平砂浆流动度影响图6可再分散乳胶粉对自流平砂浆耐磨性能的影响

可再分散性胶粉是自流平产品中极为重要的添加剂，在水泥自流平中加入可再分散性胶粉不仅可以提高砂浆的柔韧性，提高抗折强度和耐磨性能，而且对于材料的耐久性能也有着极为重要的意义。当前第10页\共有16页\编于星期三\2点纤维素醚富集在表面，具有很好的保水作用，如果不掺加纤维素醚则会产生泌水现象，造成可再分散胶粉等有机外加剂从砂浆中浸出浮在表面。CAC基自流平砂浆需水量偏小，更容易产生泌水现象，纤维素醚的掺量相比于PC基要高。化学外加剂对自流平砂浆性能的影响CAC基（未加纤维素醚）OPC基（0.03%纤维素醚）当前第11页\共有16页\编于星期三\2点

具有良好性能的自流平砂浆配方的另一个标准是具有足够长可操作时间，随后快速凝结硬化。对比发现酒石酸对水泥自流平砂浆胶凝系统的缓凝效果较好，且与其它外加剂的相容性也较好。添加0.1%的酒石酸和0.1%的市售SG-11石膏专用缓凝剂时砂浆的性能见表5。化学外加剂对自流平砂浆性能的影响表5

缓凝剂对自流平砂浆凝结时间的影响组别硅酸盐水泥/%高铝水泥/%Α-半水石膏/%酒石酸/%石膏缓凝剂/%流动度/mm20min流动度/mm初凝时间/h：min终凝时间/h：min1112090.1-1461422：052：2528-32-0.11481481：452：00340--0.1---2：002：504-40-0.1---5：307：405--400.1---0：160：251)硅酸盐水泥初凝时间：1：45，终凝时间2：40；2)高铝水泥初凝时间：2：10，终凝时间：2：35。当前第12页\共有16页\编于星期三\2点

三、产品性能检测报告

水泥基面层自流平砂浆检验项目，单位性能指标检验结果单项判定初始流动度，mm≥130146合格20min流动度，mm≥130138合格拉伸粘结强度，MPa≥1.01.7合格耐磨性，g≤0.500.30合格尺寸变化率，%-0.15~+0.15-0.04合格抗冲击性无开裂或脱离底板无开裂或脱离底板合格24h抗压强度，MPa≥6.06.9合格24h抗折强度，MPa≥2.035.8合格28d抗压强度，MPa≥4047合格28d抗折强度，MPa≥1013合格检验结论本样品以上检验项目合格说明配比为料：水=1:0.19上海市建筑材料科学研究院检测站报告编号：QJ09——0192水泥基面层自流平砂浆检验报告：当前第13页\共有16页\编于星期三\2点

石膏基垫层自流平砂浆检验项目，单位性能指标检验结果单项判定30min流动度损失，mm≤33合格初凝时间，h≥11小时40分合格终凝时间，h≤61小时55分合格24h抗折强度，MPa≥2.54.8合格24h抗压强度，MPa≥6.017.8合格绝干抗折强度，MPa≥7.511.8合格绝干抗压强度，MPa≥20.035.2合格绝干粘结强度，MPa≥1.01.2合格收缩率，%≤0.050.02合格检验结论本样品以上检验项目合格说明用水量：0.21%上海市建筑材料科学研究院检测站报告编号：QJ09——0185石膏基垫层自流平砂浆检验报告：当前第14页\共有16页\编于星期三\2点

采用以CAC为主的复合胶凝系统制备的自流平砂浆具有快干、早强、低收缩的特性其28天抗压强度可达C35等级以上，收缩率小于0.05%。骨料的质量及其级配对自流平砂浆的流变性能、孔隙率和强度有显著影响，骨料宜选用粒径在0.7mm以下颗粒圆润不含泥细度在50-140目连续分布的砂。流动增强剂FLOWKIT51可完全替代其他超塑化剂，使砂浆在0.19的超低水灰比下保持大于140