硬石膏基地面自流平材料研究

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 of

F 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 O2Fe2O3

A l2O3CaO M gO SO3结晶水

1.220.290.1139.713.1348.270.10

1.2　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 >12

12～60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 >0.5

0.2～2.0分5级:0.2,0.5,

1.0,1.5,

2.0

2.1　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

74745315113480

7384531251355

71104731020200

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 Pa

2d7d14d

抗压强度 M Pa

2d7d14d 0083503201755300.600.650.901.02.35.0

1074503301304900.750.781.622.52.67.1

166850325903900.781.001.802.63.97.6

206450315553600.771.151.923.65.09.4

配方:保水剂0.1%,消泡剂0.2%,激发剂(A1+A2)4%,填料13%。

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