石膏基自流平

石膏基自流平（共7篇）

石膏基自流平 篇1

石膏基自流平砂浆是以石膏为基料, 加入骨料、各种外加剂进行改性, 用于地面自找平的新型地面材料。自流平石膏根据所用基料分为Ⅱ型硬石膏和α型半水石膏两种, 它们具有良好的流动性和稳定性, 施工方便, 是建筑物地面精找平的理想材料, 也是现代建筑地面施工的一个发展方向, 市场潜力大。

本文通过对石膏基自流平材料配方体系进行试验研究, 以α型半水石膏为研究对象, 制备出性能稳定的石膏基自流平砂浆, 对打破外企的行业垄断地位和促进国内砂浆行业的发展有着积极的作用。

1 原材料与试验方法

1.1 原材料

α型高强石膏粉 (内蒙) , 河砂 (宁夏) , 可再分散性胶粉, 纤维素, 减水剂F15g, 柠檬酸三钠, 白色普通硅酸盐水泥, 复合激发剂K2SO4和Al2SO4。

1.2 α型高强石膏粉性能指标

α型高强石膏粉性能指标见表1。

1.3 河砂

水洗河砂烘干, 过0.1 mm, 0.9 mm筛子。

1.4 试验方法

将基料、骨料和各种外加剂混合均匀, 与适量的水混合搅拌均匀。搅拌好的料浆在40 mm×40 mm×160 mm三联试模内成型, 按照JC/T 1023-2007石膏基自流平砂浆行业标准要求进行性能检测。

2 砂子的粒径及膏砂比对物理性能的影响

砂子作为石膏自流平材料的另一个重要组成, 构成地坪层的骨架材料, 减少自流平地坪层在凝结硬化过程中的体积收缩, 防止开裂, 降低成本。砂子的粒径和膏砂比对石膏自流平的物理性能的影响非常大。

1) 砂子粒径对强度的影响见表2。

颗粒级配对自流平石膏的流动性和强度性能起重要作用, 而且对表面的平整度也有影响。通过系列试验发现砂子选用小粒径较好 (建议粒径不要大于0.9 mm) , 由于自流平石膏初凝时间较长, 粒径过大容易使砂子沉底, 造成骨料分离;在一定的细度下, 颗粒级配越单一越有利于防止骨料分离, 且表面光整, 很少有气泡和凹面存在。综合考虑, 将砂子粒径确定在0.1 mm~0.6 mm之间。

2) 膏砂比对流动度的影响见表3。

试验说明浆体的流动度随砂子加入量的增大而增大, 砂子加入量过大, 造成水料分离, 外缘泌水。膏砂比在 (2~3) ∶1的情况下浆体流动性好, 地坪层表面光滑。

3) 膏砂比对强度的影响见表4。

砂子的加入有助于降低自流平石膏的干燥收缩, 增加体积和提高地坪层的耐磨性能。依据24 h抗折指标, 将此次试验膏砂比确定为2.5∶1。膏砂比的确定, 需要根据原料的强度来增减砂子的掺入量。如果原料的强度高, 则砂子的掺入量可加大;反之则减少。

3 石膏基自流平砂浆配方组成

本文不对掺入砂浆的外加剂配比进行探讨, 引用前期石膏基自流平砂浆正交试验数据确定如表5所示的配方组成。

石膏基自流平砂浆的流动度、初凝砂浆、终凝时间、收缩率等指标可通过调节各种外加剂的掺量来满足性能要求。

4 检测结果

检测结果见表6。

试验所配制的石膏基自流平砂浆, 检测指标优于标准规定值, 且具有良好的流动性和稳定性, 在自重或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, 地坪层厚度薄、平整度高、强度大。

5结语

1) 砂子粒径对强度和表面平整度有影响, 砂子粒径确定在0.1 mm~0.6 mm之间;

2) 砂子填加量与流动性成正比, 与强度成反比, 膏砂比确定为2.5∶1;

3) 通过控制砂子粒径和膏砂比, 调整外加剂的掺量, 可使配制的石膏基自流平砂浆的性能指标达到最佳。

摘要：针对砂子粒径、膏砂比对石膏基自流平砂浆流动性及强度的影响进行了试验研究, 结果表明, 砂子粒径在0.1 mm0.6 mm之间、膏砂比为2.5∶1时, 调整外加剂的掺量, 可使配制的石膏基自流平砂浆的性能指标达到最佳。

关键词：α型半水石膏,自流平砂浆,砂子粒径,膏砂比,流动性,强度

参考文献

[1]陈燕, 岳文海, 董若兰.石膏建筑材料[M].北京:中国建材工业出版社, 2003:36-39.

[2]王祁青.石膏基建材与应用[M].北京:化学工业出版社, 2008:185-197.

石膏基自流平 篇2

石膏基自流平砂浆是以石膏为基材,加入骨料、填料以及各种外加剂制备而成,具有良好的流动性和稳定性,施工方便,是建筑物地面精找平的理想材料,也是现代建筑地面施工的一个发展方向。但是石膏基自流平材料有着明显的缺点:强度低、耐水性差,这些缺点在一定程度上限制了石膏的推广应用,提高石膏强度和耐水性成为该领域研究的重点。权刘权等[1]通过在石膏粉中掺加水泥,研究水泥在不同掺量下对石膏基自流平材料工作性能和力学性能的影响,结果显示当水泥掺量达到8%时,工作性能和力学性能达到最优。黎良元等[2]用碱激发石膏-矿渣胶凝材料,在碱性环境下,石膏与矿渣中的活性Al3+、Si4+反应,生成C-S-H凝胶和钙矾石,材料的力学性能和耐水性能提高。张翔[3]在脱硫石膏中掺入硅酸盐水泥和粉煤灰,利用石膏、硅酸盐水泥和粉煤灰水化形成的水化硅酸钙和钙矾石来提高砂浆力学性能和耐水性能。在此基础上,本实验通过将α-半水石膏作为主要胶凝材料,配以骨料、填料以及各种外加剂配制石膏基自流平材料,研究自流平材料在硅酸盐水泥以及铝酸盐水泥不同掺量情况下的工作性能、力学性能、微观形貌和孔结构的变化。

1 实验

1.1 实验原料

胶凝材料:南京一夫新材料科技有限公司高强石膏粉;江南-小野田水泥有限公司的PⅡ52.5水泥;天津凯诺斯铝酸盐技术有限公司的铝酸盐水泥。胶凝材料的各化学成分质量分数如表1所示,高强石膏粉的基本性能如表2所示。骨料及填料:40~60目和60~120目机制石英砂;400目重钙粉。外加剂:瓦克5010可再分散乳胶粉(RDP);PC-1016聚羧酸减水剂;P823 消泡剂;羟丙基甲基纤维素醚(HPMC);蛋白质类缓凝剂。

1.2 实验配比

石膏基自流平材料组成包括胶凝材料58%、40~60目石英砂10%、60~120目石英砂20%、重钙12%,胶凝体系配比如表3所示。外加剂按胶凝材料的总质量进行外掺,可再分散乳胶粉、减水剂、消泡剂、HPMC、缓凝剂的用量分别为2%、0.7%、0.6%、0.03%、0.15%。水料比为0.21。

1.3 实验方法

样品制备与宏观性能测试:参照JC/T1023-2007《石膏基自流平砂浆》和JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》中相应要求,将原材料以确定配合比经充分搅拌后成型,测定砂浆的流动度、凝结时间、强度。

耐水性测试:将两联标准试样养护至28d龄期,然后取其中一联标准试样浸于20 ℃水中至24h,用拧干的湿毛巾擦掉饱水试件的表面水分,称量饱水质量并进行强度试验测得饱水强度。试样吸水前后的质量差值与饱水质量的比值就是试样的吸水率,饱水强度与干燥强度的比值就是软化系数。

微观性能测试:将达到水化龄期的样品外表面去除,用酒精浸泡以终止其水化。取水化龄期部分样品烘干研磨过筛,然后进行X射线衍射(XRD)分析材料的水化产物,所使用仪器为日本理学公司Dmax/RB型X射线衍射仪;取水化龄期片状样品经处理后,使用日本电子公司JSM5900扫描电子显微镜(SEM),观察水化龄期样品的微观形貌。

水化热测试:采用TAM AIR 8量热仪使用内搅拌,拌合水胶比为0.5,测试周期24h。

孔结构测试:将养护至28d龄期的试块去除外表面敲成2.5~4mm碎块,用酒精浸泡,在孔结构测试前取出烘干,使用美国Poremaster GT-6.0,Quantum chrome压汞仪(MIP)测试试样的孔结构和孔径分布。

2 结果与讨论

2.1 水泥对石膏基自流平材料宏观性能的影响

2.1.1 流动度和凝结时间

水泥种类和掺量对石膏基自流平砂浆的流动度和凝结时间的影响如表4所示。

从表4可以看出空白样在30min后丧失流动性,随着硅酸盐水泥替代石膏量的增多,砂浆初始流动度逐渐增大,30min流动度经时损失先减小后增大,凝结时间逐渐缩短,当硅酸盐水泥掺量从0增加到8%时,砂浆流动度增加幅度较大,流动度经时损失减小,当硅酸盐水泥掺量达到8%以后,流动度增加缓慢,流动度经时损失增大。随着硅酸盐水泥的加入,流动度变大的原因是硅酸盐水泥遇水后会迅速生成氢氧化钙,氢氧化钙微溶于水,在石膏浆体中会形成氢氧化钙胶体结构,这种胶体结构的表面会吸附一层较厚的水膜,可吸附大量的水,使整个石膏浆体的保水性好,流动性提高。

铝酸盐水泥的加入也可促使砂浆初始流动度增大,30min流动度经时损失减小,凝结时间缩短,当掺量增加到18%时,流动度仍在持续增大,30min流动度损失持续减小,凝结时间随着铝酸盐水泥掺量的增加,缩短不明显。随着铝酸盐水泥的掺加凝结时间缩短,这是因为铝酸盐水泥引入了铝酸钙,水化后形成的水化铝酸钙,在石膏远远过量时会迅速形成钙矾石而出现快速凝结。

对比硅酸盐水泥和铝酸盐水泥对石膏基自流平砂浆的流动度和凝结时间的影响可知:铝酸盐水泥比硅酸盐水泥早期反应快,在相同掺量条件下,要达到相同的初始流动度,铝酸盐水泥需水量比硅酸盐水泥多,硅酸盐水泥在较低掺量下就能达到JC/T1023-2007《石膏基自流平砂浆》中流动度的要求。硅酸盐水泥对凝结时间的影响要大于铝酸盐水泥。

2.1.2 力学强度和耐水性能

石膏砂浆硬化后,其内部有多余的水分,这些水分的蒸发会在砂浆内部形成疏松多孔的网状结构,这些网状结构导致石膏砂浆强度较低,耐水性较差。水泥的加入,可以使得砂浆在达到相同流动度条件下,用水量明显降低,且水泥掺入石膏胶凝材料体系中,能够改变石膏晶体间的接触形态,提高机械强度和改善耐水性能[4]。水泥对石膏基自流平材料的力学性能影响如图1所示,耐水性能如图2所示。

如图1(a)和(b)所示,随着硅酸盐水泥掺量的增加,1d和28d抗折、抗压强度呈先增加后下降趋势,当硅酸盐水泥掺量从3%增加到8% 时,28d抗折、抗压强度增加幅度最大,且掺量为8%时,1d和28d抗折、抗压强度均达到最大值。硅酸盐水泥熟料含有硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S和铝酸三钙C3A等,遇水发生水化反应,可以生成具有胶凝性能的C-S-H和针棒状的钙矾石[5],水化硅酸钙和钙矾石覆盖在石膏颗粒表面以及填充于砂浆空隙中,使砂浆结构致密,孔隙率降低,石膏基自流平砂浆力学性能提高。

如图1(a)所示,掺加铝酸盐水泥,1d抗折强度呈缓慢上升趋势,28d抗折强度随铝酸盐水泥掺量的变化波动比较大,在掺量为13%时,出现了最低点。由图1(b)可得,1d和28d抗压强度随着铝酸盐水泥掺量的增加稳步增长,且28d抗压强度增长幅度比1d抗压强度增长幅度大,当掺量达到8%时,28d抗压强度已经达到45.3 MPa。铝酸盐水泥能与石膏反应生成钙矾石和氢氧化铝凝胶,其反应式为[6]:

钙矾石和氢氧化铝凝胶填充在试样的空隙中,起致密、增实作用,使材料的强度有所增强,但当铝酸盐水泥掺量过多时,生成钙矾石量过多,会导致硬化浆体结构体积膨胀,结构网破坏,内部微裂纹增多,强度下降。

对比硅酸盐水泥和铝酸盐水泥对石膏基自流平砂浆力学性能的影响,可以看出,在相同掺量下,硅酸盐水泥对提高石膏基自流平砂浆的1d、28d抗折强度的影响要大于铝酸盐水泥;对于1d、28d抗压强度,铝酸盐水泥要优于硅酸盐水泥,相同掺量的铝酸盐水泥28d抗压强度均高于硅酸盐水泥。

由图2可知,石膏自流平砂浆软化系数随着硅酸盐水泥的加入先增大后稍微降低,掺量达到8%时,软化系数达到最大值,随着硅酸盐水泥的加入[7],在材料内部生成了具有胶凝性质的C-S-H,C-S-H凝胶一方面填充于石膏空隙,使砂浆结构致密,降低孔隙率,从而降低吸水率,另一方面包裹在CaSO4·2H2O晶体周围,避免了CaSO4·2H2O晶体与水直接接触溶解。铝酸盐水泥的加入使得软化系数波动比较大,当掺量达到13%时,软化系数出现了一个最低点。随着铝酸盐水泥的加入,石膏砂浆的软化系数增大和降低的原因是,铝酸盐水泥与石膏水化反应生成了具有膨胀性能的钙矾石和氢氧化铝凝胶[6],钙矾石晶体与石膏晶体错落搭接,形成致密结构,同时氢氧化铝凝胶填充在空隙和包裹在石膏周围,降低了石膏砂浆的孔隙率和石膏与水的直接接触,从而降低了吸水率,提高了石膏砂浆的耐水性。随着铝酸盐水泥掺量的增加,钙矾石生成量较多,导致硬化浆体结构体积膨胀,结构网破坏,内部微裂纹增多,水易于进入砂浆内部,耐水性降低。

2.2 XRD分析

自流平砂浆早期的水化硬化过程对于材料的最终性能有着至关重要的作用,选取试样A0、P2和C2中胶凝材料配比,对胶凝材料水化3d的水化产物进行分析,结果如图3所示。

从图3中可见3种胶凝体系水化3d后的水化产物主要为CaSO4·2H2O,由 α-半水石膏和8%硅酸盐水泥、α-半水石膏和8%铝酸盐水泥组成的复合胶凝体系水化产物中还出现了少量的钙矾石和C-S-H凝胶,这些钙矾石的形成机理主要是利用水化铝酸钙在有石膏存在的条件下,与石膏作用形成含结晶水的呈针、棒状结晶的水化硫铝酸三钙膨胀成分,即钙矾石。其主要化学反应如下[6,8]:

钙矾石的比例较小,C-S-H的结晶形态极差,大部分以无定形态凝胶的形式存在,仅存在微弱的弥散峰,因此在XRD图谱中不易分辨,但SEM证实了C-S-H凝胶和钙矾石的存在。

2.3 水化热

为便于对比水泥种类及掺量对石膏基自流平材料水化放热过程的影响,选取试样A0、P2、P4、C2和C4中胶凝材料配比进行水化热试验,结果见图4。

由图4可见,纯石膏在0.8h左右出现水化放热峰,掺加硅酸盐水泥后,在10min时出现很小的水化放热峰,这是硅酸盐水泥中的硅酸三钙遇水后立即发生反应产生的放热峰,即硅酸三钙水化诱导前期[5]。在0.5h左右时出现石膏的水化放热峰,与纯石膏相比,水化放热峰提前0.3h,这是因为硅酸盐水泥的加入引入了氢氧化钙,导致Ca2+浓度增加,二水石膏的析晶加快,水化提前。与表4中掺硅酸盐水泥后石膏砂浆凝结时间缩短一致。掺加铝酸盐水泥后,在5min时出现第一放热峰,主要是由铝酸盐水泥与石膏反应生成钙矾石导致,在0.8h出现第二放热峰,第二放热峰由半水石膏生成二水石膏导致,在6h出现第三放热峰,第三放热峰是铝酸盐水泥的放热峰。与纯石膏的主放热峰相比,掺加铝酸盐水泥后的主放热峰峰型并不尖锐,这是因为掺加铝酸盐水泥后其水化加速、减速过程没有纯石膏快,不能在很短的时间内进入稳定期。

2.4 孔结构

选取水化28d的试样A0、P2、P4、C2和C4进行孔结构测试,结果见表5。

参照吴中伟对混凝土中的孔级划分[9]来分析石膏基高强胶凝材料的孔结构,即孔径小于20nm的为无害孔,孔径为20~50nm的少害孔,孔径在50~200nm的为有害孔,孔径大于200nm的则为多害孔。由表5可以看出,在石膏基自流平材料中掺加硅酸盐水泥与铝酸盐水泥,与不加水泥的空白样对比,试样的总孔隙率下降,且大于50nm的有害孔有所降低。掺加8%硅酸盐水泥的石膏制品的总孔隙率和有害孔比掺加18%硅酸盐水泥的低,即硅酸盐水泥的掺量不是越多越好,当超过一定极限,反而会对石膏基材料产生负面影响。掺加8%的铝酸盐水泥与掺加18%的铝酸盐水泥对比,可以看出掺加8%的总孔隙率和有害孔较高,这是因为铝酸盐水泥掺量达到一定量时,生成的钙矾石量超过新增的生长空间所能容纳的极限,造成硬化体浆体结构破坏,但掺量达到18%时,孔隙率又有所升高,这可能是因为铝酸盐水泥掺量过多,其强度增长大,抵消了膨胀钙矾石在材料内部产生的集中应力。从表5的孔结构分析来看与石膏基自流平砂浆的力学性能和耐水性能基本相符。

2.5 SEM分析

图5为A0、P2和C2净浆水化3d的SEM图。

图5为胶凝材料水化3d的SEM照片。从图5(a)可见α-半水石膏的水化产物主要为短柱状晶体,这些晶体纵横交错,无序地交织在一起,搭接较为疏松,且含有较明显的空隙,因而其力学强度和耐水性能较低(见图1和图2)。图5(b)和图5(c)显示,在石膏自流平砂浆中加入硅酸盐水泥和铝酸盐水泥后,硬化浆体形貌主要是二水石膏晶体交错融合形成的致密结构,其间可见大量水泥水化形成的絮凝状凝胶产物以及少量的针棒状钙矾石填充在晶体空隙中,形成更加密实、加强的网状晶胶结构,这也是加入水泥后石膏自流平砂浆强度和耐水性显著提高的原因。

3 结论

(1)在石膏基自流平材料中掺加硅酸盐水泥和铝酸盐水泥都会提高流动度和减少30min流动度经时损失,缩短凝结时间。随着硅酸盐水泥掺量的增加,石膏基自流平材料的力学性能和耐水性能呈先增加后减小的趋势,当硅酸盐水泥掺量为8%时,力学性能和耐水性能达到最大值。铝酸盐水泥对石膏基自流平材料的28d抗折强度和耐水性能影响波动比较大,当掺量达到13%时,28d抗折强度和耐水性能出现最低点,随着铝酸盐水泥掺量的增加,抗压强度呈上升趋势,当掺量达到8%时,28d抗压强度就可达到45.3MPa。

(2)掺加硅酸盐水泥后,石膏水化放热峰提前,掺加铝酸盐水泥后,石膏水化放热峰降低,且在6h左右出现了第二放热峰。

(3)由水化产物和微观结构的分析结果可知,石膏自流平砂浆中掺加硅酸盐水泥和铝酸盐水泥后,水化生成的凝胶产物和针棒状钙矾石填充在晶体空隙中,形成更加密实、加强的网状晶胶结构。

参考文献

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石膏基自流平 篇3

1 试验

1.1 原材料

普通硅酸盐水泥(OPC):选用3个不同厂家的P·O42.5R水泥(分别为F、Z、S),对应的化学成分见表1;

%

高铝水泥:广东龙湖科技股份有限公司,SiO2含量7.2%、Al2O3含量51.3%、CaO含量34.1%、Fe2O3含量2.0%,比表面积376 m2/kg;

硬石膏:市售,化学成分见表2;

%

精制河砂:粒径0.11～0.22 mm;

可再分散乳胶粉:WACKER VINNAPAS RE5010N,最低成膜温度4℃,玻璃化转变温度16℃;

稳定剂:DOW Walocel MT400PFV,黏度380 mPa·s;

减水剂:BASF MELFLUX 2651F;

消泡剂:德国明凌化工集团AGITAN P803;

其它添加剂:市售。

1.2 试验方法

按照JC/T 985—2005《地面用水泥基自流平砂浆》对试样进行搅拌及成型,试验温度(23±2)℃,相对湿度(50±5)%,循环风速低于0.2 m/s。试验使用JJ-5型搅拌机,TYE-200B抗折抗压试验机,BC-Ⅱ型比长仪,其中测试自流平砂浆强度的试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm;测试伸缩率试件尺寸为25 mm×25 mm×280 mm。

1.3 正交试验研究

本文采用正交试验方法,探索在其它影响因素不变的情况下,OPC种类(F、Z、S)、石膏掺量及高铝水泥掺量对自流平砂浆强度和收缩性能的影响。试验中,石膏及高铝水泥掺量按占砂浆干粉料的总质量计。采用L9(34)试验表,其因素和水平见表2。

2 实验结果与讨论

正交实验方案及结果见表3。

2.1 对抗压、抗折强度的影响

依据正交试验方法得到强度的极差分析(见表4)。

由表4可以看出,影响自流平砂浆1 d强度的主次因素顺序是:C→B→A,即高铝水泥量的增加,显著提高了自流平砂浆的早期强度。这是因为高铝水泥强度发展非常迅速,1 d内几乎可以达到最高强度的80%。而影响自流平砂浆28 d强度的主次因素顺序是:A→C→B,即普硅水泥种类是决定自流平砂浆28 d强度的最主要因素,且强度大小顺序是:S>Z>F。

这是因为高铝水泥的长期强度不稳定,特别是在湿热环境下,可能明显下降。原因是高铝水泥的水化产物CAH10或C2AH8都是亚稳相,当温度升高时,2种水化产物都不能稳定存在,按照下式进行转化:

逐渐转化成比较稳定的C3AH6。体积为1 ml的CAH10经转化后仅形成0.254 ml的C3AH6和0.22 ml的AH3总的固相体积不过0.474 ml,而析出的水却有0.549 ml之多,浆体孔隙率达53.7%,C2AH8转化为C3AH6也与此相似,并且这种晶型转化随温度的升高而加速。AH3·aq是一种含水量不定的胶体物质,能够无限膨胀,最后溶解于水,排出水泥石体外。这2种反应对水泥石的强度极其不利。

硅酸盐水泥各熟料矿物中C3A的水化速率是最快的,它首先遇水溶解,然后与C3S水化形成的Ca(OH)2饱和溶液反应,其水化反应可以表述为:

由于石膏的存在,C4AH13会与石膏反应生成三硫型水化硫铝酸钙,又称钙矾石,以AFt表示,其反应式为:

当浆体中的石膏被消耗完,而水泥中还有未完全水化的C3A时,C3A的水化物C4AH13又能与上述反应生成的钙矾石继续反应生成单硫型水化硫铝酸钙,以AFm表示,即:

通常情况下,C3A生成AFm,固相体积增加了81.5%;C3A生成AFt,固相体积增加了133%[2]。硅酸盐水泥中的石膏量一般都能满足铝酸盐的水化物转变为钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙。本文中的石膏掺量远大于形成钙矾石所需要的量,故C3A的量决定着最终钙矾石的生成量,同时钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙的转化也变慢。钙矾石是水泥石产生强度的主要来源,它在水泥水化早期形成一个强度骨架,C3S水化后的C-S-H凝胶填充在骨架之间,针棒状的钙矾石与其它水化产物紧密结合,形成水泥石的强度。它的量决定着最终水泥制品的强度。通过分析3种硅酸盐水泥物相对比(见图1)以及对各自熟料矿物组成的计算,得出3种水泥的C3A含量从高到低分别是S>Z>F,也就是说自流平砂浆的最终强度从大到小应该是S>Z>F,这与正交试验得到的结论一致。

需要特别说明的是,2号试样因为石膏掺量过多,使后期持续形成钙矾石,产生膨胀应力,造成结构破坏,强度降低。

2.2 对伸缩率的影响

依据正交试验方法得到28 d伸缩率极差分析表5,各龄期自流平砂浆的伸缩率见图2。

由表5可以看出,影响自流平砂浆28 d伸缩率的主次因素顺序是:A→C→B,即普硅水泥种类是影响自流平砂浆28 d尺寸变化的最主要因素,且尺寸变化从大到小为:F→Z→S。这是因为高铝水泥的水化产物中晶体的量较大,其干缩率较小,普硅水泥的水化产物中凝胶含量多,因此干缩量则相对较大。

当普硅水泥中加入高铝水泥,铝酸钙水化时要吸收氢氧化钙,而氢氧化钙是硅酸钙的水化产物,这样就促进了硅酸钙的水化。从而使得水泥石结构中的C-S-H凝胶增加,干缩增大。还有一种原因是当普硅水泥的含量大于50%时,其主要水化产物为C3AH6、Ca(OH)2、C-S-H和铝胶等,水化样中没有发现CAH10,原因是因为普硅水泥含量较多,pH值和CaO/Al2O3的比值较大,使得CAH10和C2AH8向C3AH6转化比较完全。而转化使得水泥石的孔隙率增加,也会使干缩增大[2]。

根据单矿物减缩作用的研究可知,水泥熟料中4种矿物的减缩作用按由大到小的排列是:C3A>C4AF>C3S>C2S[1]。水泥石的体积变化主要包括3种,一是化学减缩;二是失水收缩;三是碳化收缩。其中以化学减缩造成的体积变化最大,本文通过加入石膏和铝酸盐水泥,共同水化反应生成钙矾石来补偿化学减缩造成的体积变化,故C3A含量又决定了体积变化的大小,含量越高,水化生成的钙矾石越多,体积变化越小;含量越低,水化生成的钙矾石越少,体积变化越大。从前面可以得知,3种硅酸盐水泥的C3A含量高低依次是S>Z>F,所以体积变化从大到小应该是F>Z>S,这与正交试验得到的结论相符。

3 结语

(1)高铝水泥的掺量会影响自流平砂浆的早期强度,掺量越大,强度越高。

(2)普硅水泥影响着自流平砂浆的后期强度和伸缩率,并且与普硅水泥所含矿物组成密切相关,通过试验发现,C3A的含量决定着普硅水泥对自流平砂浆的影响。

参考文献

[1]袁润章.胶凝材料学[M].武汉:武汉理工大学出版社,1996:82-148.

石膏基自流平 篇4

关键词：水泥基自流平砂浆,自流平地面

兰州市某综合楼工程地下2层、地上32层, 剪力墙结构, 地下1层为车库, 车库地面采用水泥基自流平砂浆地面。

从以往施工检查过程中发现水泥基自流平砂浆地面施工过程中普遍存在自流平专业施工队伍层次不齐, 资质不全或无资质、操作人员无证上岗, 人员技术水平较差, 施工材料混用、乱用等现象, 施工工艺五花八门, 未编制技术交底和专项施工方案, 起不到有效指导水泥基自流平砂浆地面工程施工作用, 已严重阻碍水泥基自流平砂浆地面工程的发展和施工质量。

现将水泥基自流平砂浆地面施工过程中所要特别注意的技术要点、措施和施工工艺要求做如下补充说明。

1 基本规定

1) 自流平地面施工应符合设计和规程要求, 施工方案应按工程图纸设计和相关规范等要求进行编制, 并按照施工方案进行施工。

2) 对不同品种、不同规格自流平材料不得混合使用, 不得随意掺入外加剂材料。若需掺加外加剂, 应会同设计、建设单位及监理方商议后, 进行试配。符合要求后, 需制作样板, 经验收合格后, 方可进行施工。

3) 自流平材料施工用量参照自流平材料使用说明书和相关资料。

2 施工环境要求

1) 自流平施工温度和地表温度以10～35℃为宜, 空气相对湿度不大于70%。自流平施工环境温度不得低于5℃。

2) 自流平地面施工应在结构及地面基层施工验收完毕后进行。

3 施工机具

3.1 施工工具

手电钻、水平尺、靠尺、合尺、刮板、镘刀、毛滚、带齿刮板、吸尘器、排气滚筒、抹子、耙子、钉鞋、搅拌桶等。

3.2 施工机械

砂浆搅拌机、压缩机、浆体泵、喷涂机、地面打磨机、吸尘器、铣饱机、角磨机等。

4 水泥基自流平砂浆地面施工工艺适用范围

适用于机械、食品、医药、化工、烟草、饲料、纺织、服装、家具、塑料、文体用品等制造工厂的车间地面。

5 水泥基自流平砂浆地面施工工艺

5.1 水泥基自流平地面施工工序

1) 水泥基自流平砂浆地面施工流程 施工前期准备工作→基层处理→涂刷界面剂→现场封闭→做施工厚度标记→浆料配制→浆料摊铺→养护。

2) 水泥基自流平砂浆地面施工剖面图, 如图1所示。

5.2 施工前期准备工作

在浇筑自流平砂浆前应将排水口、边界、门口等部位封堵好。以上位置要设置发泡胶贴纸, 阻挡住自流平砂浆。

5.3 基层处理

1) 基层不平整宜用打磨机打磨处理, 大面积工程可选用铣饱机、抛丸机打磨处理, 露出坚固的表面。再用吸尘器吸尘和用水冲洗, 打扫地面一定要彻底, 最好能用潮拖把彻底把地面打扫干净, 不然将来那些小石子全都封在地面里, 自流平地面由于太薄, 小石子会突出来。若有油污可用化学法清洗除污。基层表面不得有蜂窝、孔洞、缝隙等缺陷, 若有缺陷, 应进行修补, 凸出部位应剔除, 凹陷部位应填平。最后做到表面彻底的清洁、平整, 无明水。

2) 基层平整度应用水平仪和2m靠尺验收, 基层平整度应不得大于3mm, 混凝土抗压强度应≥20MPa, 水泥砂浆抗压强度≥15MPa。

5.4 涂刷界面剂

1) 根据基层地面的实际情况选择相宜的界面剂, 界面剂用来封闭底面, 增强表面的粘合力。按产品说明书要求, 在基层表面相互垂直的方向上至少各涂刷一遍, 应涂刷均匀, 不得有遗漏。

2) 第一遍界面剂涂刷彻底干燥后, 再涂刷第二遍, 否则有可能会造成面层出现色差。使其表面无积液, 干燥后, 方可进行自流平施工。尽量减少基层湿气对面层的影响。

5.5 施工现场封闭

1) 由于自流平砂浆干燥速度很快, 干燥期间不能被风吹, 民用建筑自流平地面施工时应关好门窗, 公用建筑施工时做好现场封闭, 避免有穿堂风、阳光直晒、人员踩踏, 尤其是室外自流平地面施工时做好阳光遮挡及防止灰尘、垃圾等污染工作, 否则会影响表面的质量。

2) 无封闭现场条件时, 宜采取措施或划分流水施工段, 尽量避免风吹和人员踩踏。

5.6 做施工厚度标记

1) 施工厚度标记采用弹线放置水平标高的位置, 做灰饼作为厚度标记。另外, 采用5mm (2mm) 带齿刮板也可以起到控制施工厚度的作用, 施工厚度要符合设计和工程要求, 居住建筑、公用建筑不得低于2mm, 工业建筑不得低于5mm。每次施工厚度按产品说明书进行。最终厚度应符合设计要求。

2) 按施工方案的要求, 施工现场分成若干个流水段, 在每个流水段范围设置厚度标识。通常每隔2～3m间隔做一个。

5.7 浆料配制

1) 手工操作法:精确称量拌和用水, 按比例加水搅拌砂浆, 倒入干净的搅拌桶内。开动电动搅拌器, 徐徐加人已精确称量的水泥基自流平材料, 持续搅拌3min, 搅拌至均匀无结块为止。停止搅拌2～3min, 使自流平材料充分润湿、熟化、排除气泡后, 再搅拌2～3min, 使料浆成为均匀的糊状。由于这种砂浆干得比较快, 所以搅拌时间要严格按说明进行。

2) 机械做法:将精确称量的拌和用水倒入专用搅拌机内, 再倒入精确称量的水泥自流平砂浆, 进行搅拌, 搅拌至浆料达到均匀无结块为止, 将拌和好的自流平砂浆通过专用泵泵送到施工现场。

5.8 浆料摊铺

按施工方案要求, 将搅拌好的自流平浆料倒在施工面上, 宜将搅拌桶中的浆料一次性倒尽, 让其自行流动找平, 必要时用自流平专用刮板辅助浆料均匀摊平, 因为这种刮板上有控制厚度的齿, 所以可以保证自流平的厚度。浆料摊平后静置2～3min后, 要抓紧时间拿排气滚筒全面的滚一遍, 减少气泡的产生, 清除接茬处并帮助浆料流动。滚完之后静置等它自然干燥, 由于它具有自流平性, 可以看到砂浆表面如镜面一般平整。操作人员必须穿自流平专用钉鞋施工作业。

5.9 养护与成品保护

施工完成的自流平地面, 在自然条件下养护24h后可以上人行走, 需做装饰面层时视自流平地面硬化情况而定。

6 材料要求

1) 水泥基自流平砂浆分为单组份砂浆和双组份砂浆两类。其粉状材料应无杂质、无结块, 液态材料应无杂质、无沉淀。每种组份均由厂家预制, 使用有效期应严格按产品说明书提供的配合比使用。

2) 所用的主要材料和各种辅助材料进场时, 应提供产品合格证、性能检验报告及产品说明书。

3) 水泥基自流平材料应保存在干燥、通风、阴凉的场所, 不得受潮, 应远离火源, 不得露天存放和曝晒, 储存时间应符合产品说明书要求。

4) 界面剂材料应与地面材料相匹配, 其性能符合设计和施工要求。

5) 水泥基自流平砂浆, 其粉状材料应无杂质、无结块, 液态材料应无杂质、无沉淀, 应严格按使用有效期并根据产品说明书提供的配合比使用。

6) 水泥基自流平砂浆的性能除应符合《地面用水泥基自流平砂浆》JC/T985——2005标准要求外, 还应符合以下的规定, 见表1。

注:实验方法参照JC/T985——2005《地面用水泥基自流平砂浆》。

7) 自流平施工所用界面剂应符合产品说明书中配套的界面剂技术指标。

7 环境安全与环境保护

7.1 安全措施

1) 安全施工应符合有关安全规定及施工安全技术交底的要求。

2) 操作人员严格按安全操作规程施工, 进入施工现场必须戴好安全帽, 禁止吸烟。

3) 对所有人员进行岗前安全教育。

4) 发泡机要专人操作, 操作人员应持证上岗。

5) 需采用垂直运输时严禁人员将身体或材料工具伸出笼外, 各楼层防护门应随时关闭。

6) 科学合理布置现场, 照明条件应满足夜间作业要求, 夜间或在阴暗处作业时, 移动照明应采用36V低压设备。

7) 施工前应对机械、电动工具进行检查, 防止漏电。

8) 使用电动工具时, 电线不能硬拉乱扯, 非电工不得随意接线, 杜绝触电事故的发生。

9) 操作人员不得赤脚或穿短袖衣服进行作业, 施工时禁止穿高跟鞋、拖鞋, 操作人员必须穿绝缘鞋, 戴绝缘手套。

10) 施工作业面必须保持良好的通风环境, 在地下室等通风较差的地方操作时, 应采取排风机强制通风措施。

11) 临边作业时, 必须按规定设置防护装置和警示牌。

7.2 环保措施

1) 在运输、堆放、施工过程中应注意避免扬尘、遗撒、沾带等现象, 应采取遮盖、封闭、洒水、冲洗等必要措施。

2) 运输、施工所用车辆、机械的废气、噪声等应符合环保要求。

3) 清理楼面时, 禁止从窗口等处直接向下抛掷垃圾、杂物。

4) 施工过程产生的建筑垃圾、有害有毒物运至指定地点。

5) 应保持施工现场干净整洁。

6) 水泥基自流平砂浆环保性能:应符合GB 6566-2001《建筑材料放射性核素限量》, 见表2。

8 注意事项

1) 自流平施工所用材料不得与其他材料混合使用, 按产品使用说明书严格控制配料比例。

2) 搅拌用水应符合标准《混凝土拌和专用水标准》JGJ63-2006。

3) 冬期采暖期间, 自流平材料用于地暖地面时应将采暖系统关闭或降至20℃以下后进行施工, 自流平地面施工完成3d后方可恢复采暖。

4) 施工工具和设备应及时用溶剂清洗干净。

5) 施工现场应有良好通风条件, 若无条件, 应采用强制排风措施, 使现场空气保持流通。

参考文献

[1]GB50209-2010, 建筑地面工程施工质量验收规范[S].2010.

[2]GB/T22374-2008, 地坪涂装材料[S].2008.

[3]JGJ63-2006, 混凝土用水标准[S].2006.

[4]JC/T907-2002, 混凝土界面处理剂[S].2002.

[5]JC/T985-2005, 地面用水泥基自流平砂浆[S].2005.

[6]JGJ59-2011, 建筑施工安全检查标准[S].2011.

[7]JGJ33-2012, 建筑机械使用安全技术规程[S].2012.

[8]JGJ46-2005, 施工现场临时用电安全技术规范[S].2005.

石膏基自流平 篇5

地面用水泥基自流平砂浆是由水泥基胶凝材料、细骨料、填料及添加剂等组成,与水或乳液搅拌后具有流动性或稍加辅助性铺摊就能流动找平的地面用材料。水泥基自流平砂浆是一种流平性能好、早期强度高、耐磨性好、易于铺设、施工速度快、工期短、具有承载和装饰双重功能且发展前景看好的建材产品,广泛应用于厂房、仓储、商业卖场、展厅、体育馆、医院、各种开放空间及办公室的地面工程。我国对地面自流平材料的研究起步较晚,该材料的基础研究和开发应用与国外还存在一定的差距。目前,国内生产的水泥基自流平砂浆存在早期强度低、耐磨性差、表面易粉化、价格高等问题。为解决水泥基自流平砂浆存在的缺点,本研究采用金属镍和镍合金冶炼过程中产生的固体工业废渣(即镍渣)中的粗颗粒及细粉分别代替传统水泥基自流平砂浆常用的细骨料(天然石英砂)及填料(重钙粉)来制备地面用水泥基自流平砂浆,该地面用水泥基自流平砂浆具有耐磨性好、后期强度高、表面不易粉化、价格低等特点。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

普通硅酸盐水泥:P·O 42.5级,其物理性能见表1。

铝酸盐水泥:郑州某特种水泥厂生产的CA-50铝酸盐水泥,其物理性能见表1。

石英砂:市售河砂,筛取粒径为0.16~0.63mm的颗粒。

镍渣:盐城市某镍合金企业产,其化学成分见表2,X射线衍射图见图1,筛取粗颗粒的粒径为0.16~0.63mm;镍渣颗粒磨细后的密度为2.86g/cm3,比表面积340m2/kg。

%

重钙粉:密度2.65g/cm3,比表面积355m2/kg。

二水石膏:盐城某集团公司产。

标准砂:ISO标准砂。

减水剂:江苏某公司产403型聚羧酸高性能减水剂。

消泡剂:江苏某公司产SBT-BB34型消泡剂。

纤维素醚:TE-E150000型羟丙基甲基纤维素。

1.2 试验方法

(1)粉体制备:磨细镍渣和二水石膏均采用ф500 mm×500mm标准球磨机制备。

(2)原材料性能指标及性能测试方法:镍渣的化学成分按中国建筑材料科学研究院水泥所编著的《水泥及其原材料化学分析》一书介绍的方法进行测定;粉体的密度按GB/T 208—1994《水泥密度测定方法》进行测定;粉体的比表面积按GB/T8074—2008《水泥比表面积测定方法》进行测定;镍渣的耐磨性采用与标准砂及天然石英砂比较进行测定;镍渣的活性指数按GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》规定的方法测定;自流平砂浆的性能按JC/T 985—2005《地面用水泥基自流砂浆》规定的方法测定。

2 试验结果与讨论

2.1 镍渣的化学组成及XRD分析

从表2镍渣的化学组成可以看出,本试验用的镍渣为高硅高镁材料,与其它文献介绍的高硅高铁材料不一致,镍渣的碱性系数为M0=(Ca O+Mg O)/(Si O2+Al2O3)=0.57,明显小于1,为酸性渣,因此,其活性明显低于高炉矿渣。

从镍渣的XRD图谱可以看出,本试验所用镍渣的结晶相不明显,无明显的的辉石、铁镁橄榄等矿物[1,2,3],说明玻璃体含量较高,这是由于高温熔融后的镍渣冷却时速度过快没有充分析晶所致[4]。

2.2 镍渣的耐磨性及活性指数测定

表3为镍渣、天然石英砂及标准砂的三者相对易磨性能比较。从表3的测定结果可以看出,天然石英砂与标准砂相比,其相对易磨细数为1.05,而镍渣与标准砂相比,其相对易磨细数只有0.65,说明镍渣的易磨性能较差[5],其耐磨性能明显高于标准砂,更高于天然石英砂,因而可将镍渣用来代替天然石英砂作为地面用自流平砂浆中的骨料,来提高自流平砂浆的耐磨性能。

注:天然石英砂和镍渣的粒径范围同标准砂。

表4为细颗粒镍渣磨细后活性指数测定结果。从表4可以看出,掺30%磨细镍渣水泥各龄期的抗折、抗压强度与对比样品的比值随着水泥水化龄期的增长而逐渐加大,其28d抗压强度比达到72.7%(>70%),说明磨细镍渣与粉煤灰等混合材料一样具有火山灰活性,因而细颗粒镍渣磨细后可作为活性混合材掺入到自流平砂浆中,用来改善自流平砂浆的性能和降低自流平砂浆的生产成本。

2.3 地面用水泥基自流平砂浆的制备及性能测试

表5为地面用水泥基自流平砂浆的配合比,其中配比1和配比2的骨料为天然石英砂,填料分别是重钙粉和磨细镍渣;配比3和配比4的骨料为粒状镍渣,填料也分别是重钙粉和磨细镍渣。

表6为地面用水泥基自流平砂浆性能检测结果。从流动度试验结果可以看出,用镍渣作骨料制备的地面用水泥基自流平砂浆流动度与用天然石英砂作骨料制备的水泥基自流砂浆一样,同样能够达到JC/T 985—2005规定的流动度要求。从强度试验结果可知,用天然石英砂作骨料(填料为磨细镍渣)制备的地面用水泥基自流平砂浆与用天然石英砂作骨料(填料为重钙粉)制备的地面用水泥基自流平砂浆相比,除早期强度稍底外,后期强度(28d及3个月)前者超过后者。同样,用镍渣作骨料(填料为磨细镍渣)制备的地面用水泥基自流平砂浆的后期强度也高于用镍渣作骨料(填料为重钙粉)制备的水泥基自流平砂浆,说明磨细镍渣具有增强水泥基自流平砂浆后期强度的性能。由耐磨性试验结果可知,用镍渣作骨料制备的地面用水泥基自流平砂浆的磨耗值明显低于用天然石英砂作骨料制备的水泥基自流平砂浆,同样,在骨料相同的情况下,用镍渣作填料制备的水泥基自流平砂浆的磨耗值低于用重钙粉作填料制备的水泥基自流平砂浆,说明用镍渣作骨料(填料为磨细镍渣)制备的地面用水泥基自流平砂浆比用天然石英砂作骨料(填料为重钙粉)制备的地面用水泥基自流平砂浆耐磨性能更好,镍渣作为骨料与天然石英砂相比,镍渣的耐磨性能更好,表3中镍渣的相对易磨性试验也说明了这一点,这与镍渣砂掺入混凝土可以提高混凝土的耐磨性能一样[6];用镍渣作骨料制备的地面用水泥基自流平砂浆的其他性能(如:拉伸黏结强度、尺寸变化率及冲击性能)与用天然石英砂作骨料制备的水泥基自流砂浆一样,都能达到标准JC/T 985—2005规定的技术要求。

%

3 结论

(1)以镍渣作骨料制备的地面用水泥基自流平砂浆的耐磨性能较用天然石英砂作骨料制备的地面用水泥基自流平砂浆好;磨细镍渣可代替重钙粉等作为水泥基自流平砂浆的填料,具有增强水泥基自流平砂浆后期强度和耐磨性的双重功能。

(2)镍渣代替天然石英砂制备的地面用水泥基自流平砂浆,其各项技术性能指标能够达到JC/T 985—2005规定的要求。

(3)用镍渣代替天然石英砂制备地面用水泥基自流平砂浆具有降低水泥基自流平砂浆生产成本、节约天然石英砂资源、保护环境等作用。

参考文献

[1]盛广宏,翟建平.镍工业冶金渣的资源化[J].金属矿山,2005(10):22-28.

[2]余涛,曹德光,刘文威,等.影响镍渣蒸压制品抗压强度的因素研究[J].新型建筑材料,2013,40(7):56-58.

[3]高术杰,倪文,李克庆,等.有水淬二次镍渣制备矿山充填材料及水化机理[J].硅酸盐学报,2013,41(5):612-619.

[4]单昌锋,王键,郑金福,等.镍渣在混凝土中的应用研究[J].硅酸盐通报,2012,31(5):1263-1268.

[5]杨全宾,罗永斌,张雅钦,等.镍渣的粉磨特性和活性研究[J].粉煤灰综合利用,2013(2):23-26.

石膏基自流平 篇6

自流平砂浆能在自重作用下,借助一定的器械自由流动形成水平面,克服普通水泥砂浆地面平整度难以控制的质量通病。所以自流平材料作为地面找平的新型地面材料,已经被越来越多的人们所认识。自流平砂浆主要由胶粘剂、砂、填料、超塑化剂、缓凝剂、促凝剂、消泡剂等10多种材料经工厂预混而成,具有很好的稳定性。

自流平砂浆对流动度、表观状态、收缩性以及强度均有较高的要求,特别是面层自流平砂浆,硬化后的自流平砂浆要求表面平整、无针孔、有很好的匀质性及强度等级指标高等。这就要求我们对自流平砂浆用的所有原材料进行选择,以满足材料的性能要求。

消泡剂的化学结构和性质不同,泡沫体系不同,抑泡、破泡稳定性、破泡速率等各不相同。现有消泡剂以选择几种具有消泡作用并有协同效果的复合消泡剂为主,综合提高消泡效能。在砂浆中使用的消泡剂,同时要具有化学惰性,尽可能的不影响砂浆的其它性能。由于现在在砂浆产品中使用的粉体消泡剂主要是进口产品,不同牌号消泡剂的复合类型不同,消泡剂在砂浆中的适宜性非常重要。

本文主要考察了不同类型的消泡剂对水泥基自流平砂浆综合性能的影响,选择适合的消泡剂,以提升整个砂浆的性能。

1 试验

1.1 原材料

水泥:42.5R普通硅酸盐水泥、拉法基丰都高铝水泥;砂:水洗砂,粒径分布为0.3~0.075 mm;硬石膏:粒径分布在0.075mm以下;重质碳酸钙:粒径0.045 mm;可再分散乳胶粉:德国瓦克VINNAPAS 5010 N;超塑化剂:德国巴斯夫MELFLUX2651F;稳定剂:德国巴斯夫STARVIS 3003F;消泡剂:均为进口,SB2052DL(高级脂肪醇类)、SB2320DL(聚乙二醇、脂肪酸复合物和碳氢化合物消泡剂)、Defoamer-1#(与特殊脂肪醇结合的天然脂肪酸衍生物消泡剂)、Defoamer-2#(高级脂肪酸酯消泡剂)、Defoamer-3#(碳氢化合物和聚乙二醇混合物消泡剂)、Defoamer-4#(碳氢化合物、脂肪酸复合物和少量有机硅混合消泡剂);缓凝剂、促凝剂:国产。

1.2 试验方法

流动度、抗压和抗折强度按JC/T 985—2005《地面用水泥基自流平砂浆》标准进行测试,在自流平砂浆硬化后观察其表面状态;湿砂浆密度按JC/T 985—2005标准中规定的方法进行拌和,根据不同静置时间,将自流平砂浆垂直缓慢倒入100 m L量筒中,称取不同体积下的自流平砂浆的质量,计算表面密度。做平行试验,自流平砂浆的湿密度为平均表面密度值。

1.3 基础配方

自流平砂浆的基础配方见表1,水固比为0.22。

2 试验结果与分析

2.1 消泡剂对自流平砂浆流动度的影响(见表2)

从表2可看出,消泡剂对砂浆初始流动度的增长幅度依次为:SB2052DL>Defoamer-1#>Defoamer-4#>SB2320DL>Defoamer-3#>Defoamer-2#;消泡剂对砂浆15 min流动度的增长幅度依次为:Defoamer-1#>SB2320DL>SB2052DL>Defoamer-2#>Defoamer-4#>Defoamer-3#;Defoamer-3#的15 min流动度已经小于基准砂浆的流动度。

对于基准自流平砂浆,掺加消泡剂对其均有助流作用,但不同类型的消泡剂和整个砂浆体系的适宜性存在差异,助流效果也存在差异。

2.2 消泡剂对自流平砂浆湿密度的影响(见表3)

注:基准砂浆未经熟化,湿密度为1.654 g/m L。

从表3可看出,和基准砂浆相比,消泡剂的加入对自流平砂浆湿密度的增长非常显著。但不同类型的消泡剂对自流平砂浆湿密度的变化略有不同,所以不同类型的消泡剂应用到同一自流平砂浆体系中消泡能力存在差异性。在该体系中适当的延长静置时间,掺有同一消泡剂的自流平砂浆湿密度会略有增大,所以自流平砂浆拌和后,可适当延长静置时间,以增强自流平砂浆的消泡能力。碳氢化合物和聚乙二醇混合物消泡剂Defoamer-3#对自流平砂浆湿密度增长率较其它消泡剂略低。

2.3 消泡剂对自流平砂浆表观状态的影响(见表4)

注:基准砂浆的表观状态差;Defoamer-1#初始时表面有油缩现象,15 min表面略有油缩现象。

从表4可看出,和基准砂浆相比,添加不同类型消泡剂的自流平砂浆硬化后表观状态均得到改善,但又存在较大差异;自流平砂浆搅拌完成后,延长静置时间,自流平砂浆静止脱泡,除添加高级脂肪酸酯类消泡剂Defoamer-2#的自流平砂浆外,其它材料随着静置时间的延长表观状态有较大改善;表观状态改善效果依次为:SB2052DL>SB2320DL>Defoamer-3#>Defoamer-1#、Defoamer-4#>Defoamer-2#;消泡剂SB2052DL和SB2320DL对自流平砂浆体系的消泡效果显著,砂浆硬化后表观状态较理想,砂浆表面无细小针孔、有很好的匀质性;Defoamer-2#消泡剂不适用于本试验体系。

2.4 消泡剂对自流平砂浆强度的影响(见表5)

注:基准砂浆的28 d抗折、抗压强度分别为4.3、15.4 MPa。

从表5可看出,和基准砂浆相比,自流平砂浆的抗压、抗折强度随消泡剂的加入而增高。使自流平砂浆抗折强度从F4强度等级提高到F6强度等级以上,抗压强度从小于C16强度等级提高到C20强度等级以上。但不同类型的消泡剂对自流平砂浆的强度影响存在差异性,Defoamer-3#消泡剂对自流平砂浆抗压、抗折强度的增长率较其它消泡剂略低,虽然该消泡剂对面层砂浆的表观状态有较好改善,但对流动度的保持率较其它消泡剂差、湿密度增长率也较其它消泡剂略低,所以该消泡剂不是本试验体系的最适宜消泡剂。

3 结论

(1)在水泥基自流平砂浆体系中加入消泡剂后,可以使自流平砂浆流动度增大、改善砂浆硬化后的表观状态、增大砂浆的湿密度,从而使自流平砂浆硬化后的抗压、抗折强度等级显著提高,在该试验体系中,抗折强度可以从F4强度等级提高到F6等级,抗压强度从小于C16强度等级提高到C20强度等级以上。

(2)消泡剂Defoamer-2#不适合用在该类水泥基自流平砂浆体系中;消泡剂Defoamer-3#综合性能评价均低于其它类型的消泡剂,在该体系中也不是最佳选择;SB2052DL和SB2320DL在该体系中的综合性能表现较为出色。

(3)在本体系中适应性好的消泡剂掺量0.05%时即可达到很好的消泡效果,但考虑到实验室混合的均匀性和实际砂浆厂生产的客观条件,建议自流平砂浆生产商使用消泡剂的理想最大掺量为0.1%。适当延长湿砂浆的静置时间,可以有效提高自流平砂浆的消泡能力,使硬化后的自流平砂浆的表观状态得到进一步改善。

石膏基自流平 篇7

自流平地面材料(Self-leveling materials of floor,简称SL)是20世纪70年代发展起来的一种以无机或者有机胶凝材料为基材,与超塑化剂等外加剂及细砂等混合而成的建筑地面找平材料[1,2,3]。自流平材料具有良好的流动性及稳定性、施工简便速度快、劳动强度低、光洁平整、强度高、流平层厚度薄及良好的耐水耐酸性等优点,是大型超市、商场、停车场、工厂车间、仓库等地面铺筑的理想材料,也是建筑地面施工的一个发展方向[4]。

目前,我国水泥基自流平砂浆存在性能较差和品种较少的问题。由于自流平砂浆早期强度低、粘接性能和表面灰化耐磨性不足而带来的后果是几乎不能将自流平砂浆作为地坪的面层,而只能在自流平找平层之上再使用环氧树脂自流平砂浆或者其它地面材料作为装饰层。虽然环氧树脂自流平砂浆具有流动性好、表面质量高等优点,但它对基材和施工的要求较高,而且价格昂贵,更重要的是溶剂型环氧地坪材料在生产、施工和固化过程中会排放一定量的挥发性有机物(VOC),有害人体健康。随着对环保的日益重视和水泥基自流平材料性能的提高,水泥基自流平材料在工业地面开始显现比环氧地坪材料更大的优势。尤其是随着国内有机掺合料(可再分散乳胶粉、增塑剂等)的发展及国外相对低成本的引进,使得水泥基自流平砂浆的耐磨性及表面光洁度大幅提高变得更加有实际意义。

本文重点研究了可再分散乳胶粉在水泥基自流平砂浆配制中的性能影响。

1 试验

1.1 试验原材料

水泥:重庆拉法基水泥有限公司生产的P·O42.5R水泥,细度为0.4%、标准稠度用水量为28.4%、安定性(饼法)合格,其主要化学成分见表1,物理性能见表2;峨嵋山墙华特种水泥有限责任公司生产的42.5级硫铝酸盐水泥(SAC),总碱量为0.70%,比表面积为496 m2/kg,其物理性能见表2。砂子(S):70~140目。矿物掺合料:粉煤灰(F),重庆华能珞璜电厂产Ⅱ级粉煤灰,比表面积为2600 cm2/g,密度为2.33 g/cm3,化学成分见表1;矿渣(Sg),重庆钢铁集团产水淬高炉矿渣,活性系数为0.304,经烘干粉磨后使用,4900孔筛余量2.5%,其化学成分见表1。减水剂:格雷斯生产的聚羧酸高效减水剂,固含量22.08%,减水率21%。可再分散型乳胶粉:德国瓦克生产的RE5011L。羟丙基甲基纤维素醚(HPMC):赫克力士天普化工生产的纤维素醚,黏度为4000 m Pa·s。消泡剂:重庆德丰生产的有机硅类P808。水:自来水。

%

1.2 试验条件及方法

(1)环境条件:本实验所处的环境温度(23±2)℃,相对湿度(50±5)%,试验区的循环风速低于0.2 m/s。

(2)试验方法:流动度、拉伸粘接强度、耐磨性按JC/T985—2005《地面用水泥基自流平砂浆》进行测试;抗压强度、抗折强度按GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法》进行测试;硬化表面质量情况:目测。

1.3 试验配比

通过参考国内的一些配方及自行试验调配获得试验配合比,具体如表3所示。

2 结果与讨论

2.1 可再分散乳胶粉对自流平砂浆流动性的影响(见图1)

从图1可以看出,自流平砂浆未掺乳胶粉时,20 min和30 min扩展度分别为128 mm、112 mm,扩展度经时损失大,流动性不符合JC/T 985—2005规定的不小于130 mm的要求。在其中掺入0.5%的乳胶粉RE5011后,自流平砂浆30 min时的扩展度达到143 mm,扩展度经始损失较小,流动性较好。这是因为可再分散乳胶粉可聚集在水化和未水化产物表面,减小砂浆内部摩擦力,并且其含有的表面活性物质在新拌砂浆中引入大量的微小气泡,起到滚珠润滑作用,从而提高砂浆的流动性。另外,可再分散乳胶粉具有保水作用,可减小砂浆的扩展度经时损失,延长砂浆的可工作时间。当RE5011掺量超过0.5%后,自流平砂浆的流动性虽有波动但变化不大。另外,试验中观察到新拌砂浆的流平自愈性随着掺量的增加变得更好,粘聚性逐渐增大,当乳胶粉掺量达到4.0%时,砂浆的粘聚性变得很大以至于和易性有所降低。可再分散乳胶粉尤其是保护胶体分散时对水的亲和及随后的黏稠度提高了砂浆的内聚力,从而提高了砂浆的和易性和自愈性[5]。但在用水量不变的情况下,乳胶粉掺量过多时,乳胶粉的吸水增稠作用较强,使得新拌自流平砂浆内聚力变得很大,砂浆变得黏稠,从而降低和易性,因此乳胶粉掺量不宜过高[6]。

2.2 可再分散乳胶粉对自流平砂浆抗折和抗压强度的影响

可再分散乳胶粉对自流平砂浆抗折、抗压强度和压折比的影响分别见图2、图3和图4。

从图2、图3可以看出,随着乳胶粉掺量的增加,自流平砂浆24 h抗折强度和抗压强度逐渐降低,28 d抗折和抗压强度波动较大,变化规律不明显。这是因为乳胶粉中的表面活性剂成分会导致砂浆拌合物中引入大量微小气泡,使得硬化砂浆内部存在大量微小气孔,从而降低了砂浆的早期强度。但随着后期水化产物的形成及可再分散乳胶粉絮凝状薄膜的形成,都可改善砂浆的密实度。一方面由于可再分散乳胶粉带入的微小气泡,另一方面由于可再分散乳胶粉絮凝状薄膜改善砂浆的密实度。当前者的影响较大时,则强度降低,当后者影响较大时则强度提高,因此自流平砂浆的后期强度随着掺量的增加波动较大,无明显的变化规律。

由图4可以看出,当乳胶粉掺量不超过3.0%时,自流平砂浆的24 h压折比随着乳胶粉掺量的增加呈降低趋势;当乳胶粉掺量不超过2.5%时,自流平砂浆的28 d压折比随着乳胶粉掺量的增加也逐渐降低,这说明在一定掺量范围内,掺入可分散乳胶粉对降低自流平砂浆的脆性,提高其抗裂性具有显著作用。这是由于在水泥水化过程中,可再分散乳胶粉的一部分聚合物颗粒沉积到水化产物和未水化的水泥颗粒上,一部分聚合物颗粒聚集在毛细孔中,当水泥水化或干燥使水分进一步减少后,聚合物颗粒便逐渐凝聚形成薄膜,该膜层具有较高的变形能力,使水化产物之间及骨料相互胶结形成了聚合物的互穿网络,填充了水化产物之间的孔隙,减少了骨料和水泥浆体界面上的微裂纹,从而提高砂浆的粘结强度、抗裂性等性能[6]。

2.3 可再分散乳胶粉对水泥基自流平砂浆粘结强度和耐磨性的影响(见图5、图6)

从图5、图6可以看出:乳胶粉对自流平砂浆的粘结性和耐磨性影响显著。随着乳胶粉掺量的增加,自流平砂浆的粘接强度逐渐提高。当乳胶粉掺量不超过3.5%时,耐磨性随可再分散乳胶粉掺量的增加逐渐增强;当掺量超过3.5%时,耐磨性降低。这说明在一定掺量范围内,可再分散乳胶粉可显著提高自流平砂浆的粘接性和耐磨性。这是因为水化过程中可再分散乳胶粉形成絮凝状的网络结构增加砂浆内部的韧性,从而提高粘结性能;另外,水化过程中在自流平砂浆表面富集了一层水泥相和聚合物膜,产生了一个光滑而坚硬的表面,从而使耐磨性提高。

综合自流平砂浆的工作性能、力学性能、表面光洁平整度及成本因素,乳胶粉的掺量宜控制在2.0%~3.0%。

2.4 自流平砂浆的SEM分析

为了更好地了解可再分散乳胶粉在水泥基自流平砂浆中的作用,对掺入3.0%RE5011L的水泥基自流平砂浆的水化产物进行电子显微镜(SEM)扫描,结果见图7。

由图7可以看出,在水化龄期1 d时,在自流平砂浆内部存在大量疏松的孔结构,几乎看不到可再分散乳胶粉失水形成的白色絮凝状的膜;3 d时,可以清楚地看到针状钙矾石,密实度增加,另外,还可以看到在水化产物中缠绕着一些絮凝状的薄膜(可再分散乳胶粉随着水化失水形成的),使得自流平砂浆结构进一步密实;28 d时,可以看到白色絮凝状的物质(可再分散乳胶粉脱水形成的)与水化产物相互交织形成更为密实的结构,从而提高水泥基自流平砂浆的抗裂性能、抗冲击性能、粘接性能及耐磨性能。

3 结论

(1)掺入可再分散乳胶粉可明显提高自流平砂浆的流动性和流平自愈性能。当掺量达到4.0%时,砂浆内聚力增大,稠度增大和易性降低。因此,可再分散乳胶粉RE5011L的掺量不宜超过4.0%。

(2)在一定掺量范围内,随着可分散乳胶粉RE5011L掺量的增加,自流平砂浆的早期抗压强度有所降低,压折比逐渐提高,即自流平砂浆的脆性降低,抗裂性能提高。

(3)在一定掺量范围内,随着可再分散乳胶粉RE5011L掺量的增加,自流平砂浆的粘接强度和耐磨性提高。

(4)通过对自流平砂浆的SEM分析表明,随着时间的延长,自流平砂浆中的钙矾石数量和聚合物薄膜数量不断增加,水化产物和聚合物薄膜相互交织形成的结构不断密实,从而提高水泥基自流平砂浆的抗裂性能、抗冲击性能、粘接性能及耐磨性能。

参考文献

[1]Yuanjinsheng.Development and application of Ground selfleveling materials[J].China Building Materials,1997(12):46-48.

[2]Bobarris.Proper application of semi self-leveling micro-topping[J].Concrete concepts,2005,5(7):10-14.

[3]Jeongyun Do,Yangseob Soh.Performance of polymer-modified self-leveling mortars with high polymer-cement ratio for floor finishing[J].Cement and Concrete Research,2003,33:1497-1505.

[4]黎力,吴芳.自流平材料的应用发展综述[J].新型建筑材料,2006(4):11-15.

[5]王新民,薛国龙,俞锡贤,等.干粉砂浆添加剂选用[J].北京:中国建筑工业出版社,2007.