硬石膏基地面自流平材料研究杨新亚　王锦华(武汉理工大学)摘　要:　利用天然硬石膏进行了地面自流平材料试验研究,研究表明,通过添加半水石膏、增强材料、细砂、粉煤灰以及激发剂、高效减水剂、消泡剂、保水剂复合掺用,配制的硬石膏基自流平材料扩展度达310mm,砂浆抗压强度15 M Pa,抗折强度2.25M Pa,达到了日本与欧洲标准的要求,具有一定的市场前景。

关键词:　硬石膏;　地面自流平;　流动度 地面自流平材料(Self2L evelling m aterials ofF loo r,SL),是一种以无机胶凝材料为基料,加入各种助剂改性的用于地面自找平的新型地面材料。

按主基料不同,可分为石膏系SL和水泥系SL两大类。

材料具有良好的流动性,稳定性、凝结硬化前,不发生离析、分层及泌水等不良现象,在自重或轻微外力的作用下能自动流平,与基层粘结牢固,施工速度快,省时、省力等特点。

该材料可广泛应用于地面自流找平,旧地面、起砂地面及施工不合格地面的修补,是一种具有应用前景的新型地面材料。

关于地面自流平材料的研究开发,我国起步较晚,只是在近几年才开始研制开发与应用,且多集中在水泥基材料方面。

本研究利用我国丰富的天然硬石膏资源,通过掺加多种材料,进行地面自流平材料的研究,取得了初步研究成果。

1　原　料1.1　硬石膏实验所用的硬石膏是产自湖北大冶,X射线分析表明其物相组成为:硬石膏与微量白云石、石膏、水云母等矿物组成,白度71.3。

化学分析结果见表1,按SO3计算,其硬石膏品位为82.06%。

表1　化学分析结果Si O2Fe2O3A l2O3CaO M gO SO3结晶水1.220.290.1139.713.1348.270.101.2　外加剂硬石膏水化硬化慢,胶凝性能难以发挥。

因此,在利用其制备地面自流平材料时,必须进行活化激发,以提高水化速率,以达到提高材料性能的目的。

硬石膏快凝激发剂主要为无机盐(硫酸盐、卤化物、复盐等),并适当加入无机胶结料起到活化作用。

自流平石膏即是能够自动流平的石膏,因此流动度是一个关键问题,欲获得流动度很好的石膏浆体,若单靠加大用水量必然引起石膏硬化体强度降低,甚至出现泌水现象,而使表层松软、掉粉、无法使用,因此必须引入石膏减水剂,以加大石膏浆体流动性。

目前虽然减水剂种类很多,但国产石膏专用减水剂几乎没有,研究采用非引气或低引气型水泥混凝土减水剂代替。

1.3　其它填料自流平材料是在没有外力振捣的情况下自流找平,必须要求其自重应力大于其屈服应力才能实现自流平,颗粒级配对浆体屈服应力影响最大,因此需加入粉煤灰、矿渣、细砂,硅微粉等调节颗粒级配。

同时由于粉煤灰中含有大量的空心或实心玻璃微珠,这些玻璃微珠粒形圆整、表面光滑,可利用粉煤灰产生的滚珠效应,减少用水量,提高流动度。

实验所用粉煤灰为青山热电厂二级灰,建筑砂为河砂。

2　性能评价方法石膏基自流平目前尚无统一的国际标准,日本住宅公团与欧洲制订的标准如表2所示。

表2　石膏自流平材料浆体品质标准指标日本住宅公团欧洲标准EN13454—1:2004中规定摊展度 mm>190(圆筒法)>220(跳桌法)01凝结时间 h初凝终凝>1<18作业时间:>30m in绝干抗压强度 M Pa >1212～60之间分9级:12,16,20,30,35,40,50,60(28d强度)绝干抗折强度 M Pa -3～20之间分8级:3,4,5,6,7,10,15,20(28d强度)与基底粘结强度 M Pa >0.50.2～2.0分5级:0.2,0.5,1.0,1.5,2.02.1　自流平材料流动性的测试流动性是反映自流平浆体性能的最重要的指标,既要求一定的粘性,不使骨料等产生分离、泌水,又能在基底上自动流平。

目前流动度的测试方法国内外还没有统一的标准,主要有以下方法:(1)以日本住宅公团为主的方法(类似于我国的建筑石膏标准稠度测试方法):使用无底圆筒(<5.1c m),置于玻璃板上,筒内装100c m3料浆,提起圆筒,浆体自由流动成圆盘状,量取相互垂直方向的4个直径取平均值,即为摊展度。

(2)采用漏斗法,选一上口直径6c m,下端出口直径4mm的玻璃漏斗,斗底离玻璃板10c m,斗内装料浆100mL,使之自由漏落到玻璃板上并摊展成圆盘状,量取其直径的平均值,即为摊展度。

(3)还有选用出口直径为8mm的玻璃漏斗,斗底离玻璃板25c m,斗内装料浆100mL使之自由漏落,测摊展度。

(4)欧洲标准采用水泥砂浆流动度测定方法进行,跳桌振动次数为15次。

我国一些研究者也有参照GB8077—87水泥净浆流动度测试方法进行的,扩展度大于200mm。

按照不同扩展度需水量制备的试样,其力学强度差别较大,无可比性。

研究采用日本住宅公团的方法,即按我国的建筑石膏标准稠度测试方法进行流动度测定,并按施工单位提出的建议,采用扩展度大于300时的需水量制备试样。

2.2　凝结时间凝结时间参照《建筑石膏标准》(GB9776—88)中的测定方法,间隔时间为5m in。

2.3　强度测定强度按参照GB T17671—1999,分别测定2d, 7d,14d的抗折强度和抗压强度。

3　结果分析与讨论3.1　半水石膏掺量对凝结时间的影响地面自流平材料的应用领域不同,对凝结时间的要求也不同,在保证其它性能优良的条件下,希望凝结时间尽可能短。

在其他原料不变的前提下,只改变硬石膏和半水石膏的掺量,其凝结时间的变化见表3。

表3　半水石膏掺量不同对凝结时间影响编号硬石膏半水石膏水量扩展度 mm凝结时间 m in初凝终凝765403102208h<t<12h74745315113480738453125135571104731020200 基本配方:填料16%,激发剂4%,保水剂0.1%,消泡剂0.2%。

从表3中可以看出,随着半水石膏掺量的增加,在保持相同的流动度下,需水量增加,也就是说随半水石膏掺量的增加,流动度会有所下降。

增加半水石膏会使凝结时间明显减少。

表明半水石膏是一种较好的调凝剂,可根据不同施工需求,选择掺入量。

3.2　增强材料对性能的影响在流动扩展度较大的情况下,石膏基地面自流平材料的强度较低,因此需填加一定的增强材料改善其力学性能。

表4的实验结果表明,随增强材料掺量逐步增大、凝结时间逐步缩短。

与未加增强材料的空白实验相比,试样后期强度明显提高,且抗压强度比抗折强度增幅明显。

3.3　砂掺量对材料性能的影响由表4结果可以看出,增强材料对自流平材料性能有一定的提高,但强度还较低,通过添加一定骨料,调整颗粒级配的方法提高自流平材料的力学强度。

表5结果表明,在保持流动度不变的条件下,添加细砂,减少硬石膏用量,可有效降低自流平材料的需水量,缩短凝结时间,较大幅度提高材料的后期强度,14d抗压强度达到了15M Pa。

表4　增强材料掺量变化对性能影响编号增强材料硬石膏水量扩展度mm凝结时间 h初凝终凝抗折强度 M Pa2d7d14d抗压强度 M Pa2d7d14d 0083503201755300.600.650.901.02.35.01074503301304900.750.781.622.52.67.1166850325903900.781.001.802.63.97.6206450315553600.771.151.923.65.09.4 配方:保水剂0.1%,消泡剂0.2%,激发剂(A1+A2)4%,填料13%。

11表5　细砂为填料对材料性能的影响编号配合比 %细砂硬膏增强料水量流动值mm凝结时间 m in初凝终凝抗压强度 M Pa2d7d14d00642050315553603.65.09.4 5592045310401203.57.115.0 10542040310351154.17.515.1 15492040313311103.67.615.3 20442035311201053.77.515.3 在上述实验的基础上,通过减少填料用量,添加减水剂等对配方进行进一步优化,得到了如下较优的配合比及性能结果:硬石膏:55～65,细砂:5～10,增强材料:20,填料:10～15,激发剂:4,减水剂:0.5～0.8,保水剂:0.1～0.2,消泡剂:0.1～0.2,水量: 40,流动度控制在310～320mm,实验得到的最佳性能见表6。

表6　硬石膏基自流平材料性能凝结时间 m in 初凝终凝抗折强度 M Pa2d7d14d抗压强度 M Pa2d7d14d泌水性1103350.511.102.253.97.715.5不泌水4　结论与建议(1)半水石膏可以有效地调整料浆的凝结时间,但掺量不宜过多。

(2)颗粒级配对自流平材料起重要作用。

(3)通过加入各种外加剂和增强材料,初步研制的硬石膏地面自流材料性能达到了日本与欧洲标准要求,在大流动度下14d抗压强度达到15.5M Pa,可用于地面的基层找平、旧地面二次装修前的基层处理。

(4)国内自流平材料的流动度测定方法目前较为混乱,不利于产品的推广与应用,建议尽快编写行业标准,统一方法。

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