水泥基自流平砂漿的穩(wěn)定性及改善途徑研究

高金龍++耿偉南++管志勇++趙同剛++邊航

摘要：自流平砂漿被廣泛地用于地面找平，其市場潛力巨大。但目前國內(nèi)開發(fā)產(chǎn)品往往存在離析、泌水等問題，嚴(yán)重影響了地坪材料質(zhì)量。本文主要探討了改善水泥基自流平砂漿穩(wěn)定性的主要途徑，為實現(xiàn)高品質(zhì)地面提供一定指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：自流平砂漿；穩(wěn)定性；離析泌水

自流平砂漿材料是一種以無機膠凝材料為基礎(chǔ)，輔以各種助劑改性的用于地面找平的新型地面材料。它可以在不平的混凝土地面使用，提供一個平整、光滑、高強度的鋪墊基底，以架設(shè)各種地板及飾面材料。近年來， 隨著我國干混砂漿行業(yè)的迅猛發(fā)展，水泥基自流平砂漿開始進(jìn)入我國建筑工程應(yīng)用領(lǐng)域，如鋪設(shè)各類工業(yè)、商業(yè)地面。首都國際機場T3航站樓就大量應(yīng)用了水泥基自流平砂漿，實現(xiàn)了高質(zhì)高效的地面找平。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示2006-2010年間，自流平砂漿的市場供給量從113.4萬噸攀升到234.5萬噸，五年銷售額為27.8億元，其未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

自流平砂漿的配方在干混砂漿產(chǎn)品中是比較復(fù)雜的，通常由無機膠凝材料、有機膠凝材料、無機填料、減水劑、緩凝劑、早強劑、穩(wěn)定劑、消泡劑、膨脹劑等組成[1]。較好的自流平材料應(yīng)具備如下性能：（1） 新拌狀態(tài)下具有極佳的流動性及自愈性，無離析泌水現(xiàn)象；（2） 砂漿具有快干性能，可以快速凝結(jié)；（3） 硬化砂漿具有高耐磨性和低收縮性。然而，目前國內(nèi)開發(fā)的自流平砂漿普遍存在著穩(wěn)定性差，易泌水離析現(xiàn)象，從而導(dǎo)致硬化砂漿表面花色，與其他材料粘結(jié)力不足等多種問題，還使地面的表面強度、硬度，以及耐磨性能受到嚴(yán)重影響。

改善自流平砂漿離析泌水問題的主要途徑之一是在配方中加入穩(wěn)定劑。目前預(yù)拌砂漿中使用的有機穩(wěn)定劑主要包括天然高分子、半合成高分子、合成高分子幾類[2]。此外，無機礦物摻合料也可作為穩(wěn)定劑應(yīng)用于自流平砂漿體系[3]。比如，使用一定量的粉煤灰或超細(xì)礦渣粉，增加材料的比表面積，在一定程度上也可減少泌水。

近年來針對自流平材料穩(wěn)定劑的研究主要有：Terpstra等報道了一種適用于自流平混凝土的淀粉基穩(wěn)定劑，它可以有效防止混凝土的離析分層，且對其流動性能影響較小[4]；德國BASF公司開發(fā)了適用于自流平砂漿體系的一種合成高分子共聚物STARVIS? 3003F，該產(chǎn)品加入到自流平材料中可遇水溶解，提高體系粘度，從而阻礙水泥顆粒及填料的沉積，防止砂漿泌水[5]；吳芳等研究了纖維素醚類穩(wěn)定劑的黏度和摻量對水泥基自流平砂漿基本性能的影響，證實了摻雜低黏度纖維素醚的砂漿工作性好，流平時間短，抗折、抗壓強度高，更適合用于自流平砂漿的配制[6]?？傊?，穩(wěn)定劑的添加能防止自流平砂漿離析沉降，顯著改善砂漿的穩(wěn)定性和黏接性，有助于形成更均勻的結(jié)構(gòu)，從而提高砂漿機械強度，形成光滑細(xì)膩的表面。

改善自流平砂漿穩(wěn)定性的另一個有效途徑是配方設(shè)計。高品質(zhì)的自流平砂漿往往含有十幾種外加劑，各組分間如何相互匹配是影響砂漿性能的關(guān)鍵因素。上面提到的穩(wěn)定劑的添加在一定程度上改善了砂漿的離析泌水現(xiàn)象，但值得注意的是，穩(wěn)定劑多為高分子材料，常與配方中的其他助劑產(chǎn)生相容性問題，因此砂漿的性能也會受到相應(yīng)的影響。而對基礎(chǔ)組分進(jìn)行配方設(shè)計可以避免引入更多的干擾因素，如能達(dá)成也將成為一種提高自流平砂漿穩(wěn)定性的有效方法。

目前，水泥基自流平砂漿常用配方是以硅酸鹽水泥—高鋁水泥—硬石膏三元復(fù)合膠凝材料為基礎(chǔ)。配方中的高效減水劑多為聚羧酸，干酪素等，其中干酪素是自流平材料傳統(tǒng)的外加劑。雖然有報道指出，在特定的氣候條件下含有干酪素的地面材料會對室內(nèi)空氣環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，但干酪素可以賦予水泥砂漿出色的流動性以及突出的自愈合能力，目前為止，其性質(zhì)還較難超越。本課題組以干酪素為高效減水劑，以三元復(fù)合膠凝材料為基礎(chǔ)，通過配方設(shè)計，在0.25水灰比下實現(xiàn)了具備較高穩(wěn)定性的自流平砂漿。該漿體無離析泌水問題，砂漿具備快干、早強、表面強度高等特點。

綜上所述，自流平砂漿穩(wěn)定性是影響硬化砂漿性能的關(guān)鍵因素。離析泌水問題將導(dǎo)致地坪表面美觀性差，表面強度、硬度，以及耐磨性能均受到嚴(yán)重影響。通過添加穩(wěn)定劑、進(jìn)行砂漿配方設(shè)計等方法可以有效改善自流平砂漿穩(wěn)定性差的問題，從而改善地坪表面力學(xué)性能，獲得高質(zhì)量的地坪材料。

基金項目：本文系吉林建筑大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目資助成果，參加人員：高金龍、耿偉南、管志勇、趙同剛，指導(dǎo)老師：邊航（通訊作者）。

參考文獻(xiàn)：

[1]梅寬杰，李東旭，水泥基、石膏基自流平砂漿的研究及應(yīng)用，第三屆全國商品砂漿學(xué)術(shù)交流會論文集，2009.

[2]B. Felekoglu， M.Y. Yardimei， B. Baradan， A comparative study on the use of mineral and chemical types of viscosity enhancers in self-compacting concrete， 3rd International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete （Pro 33）， Reykjavik， 2003， 446-456.

[3]J.Y. Petit， E. Wirquin， Effect of limestone filler content and superplasticizer dosage on rheological parameters of highly flowable mortar under light pressure conditions， Cement and Concrete Research. 2010， 40， 235-241.

[4]J.Terpstra，Stabilizing self-levelling concrete with polysaccharide additives， First International Symposium on Design， Performance and Use of Self-consolidating Concrete， Changsha， 2005， 207-213.

[5]翟亞南，M.Maier，K.Wutz，新型減水劑和穩(wěn)定劑在自流平砂漿中的應(yīng)用，第三屆國際建筑干混砂漿生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)研討會論文集，2008， 219-225。

[6]吳芳，任增洲，穩(wěn)定劑對水泥基自流平砂漿基本性能的影響，化學(xué)建材，2009， 6， 41-44.