水泥基自流平砂浆的稳定性及改善途径研究

高金龙++耿伟南++管志勇++赵同刚++边航

摘要：自流平砂浆被广泛地用于地面找平，其市场潜力巨大。但目前国内开发产品往往存在离析、泌水等问题，严重影响了地坪材料质量。本文主要探讨了改善水泥基自流平砂浆稳定性的主要途径，为实现高品质地面提供一定指导。

关键词：自流平砂浆；稳定性；离析泌水

自流平砂浆材料是一种以无机胶凝材料为基础，辅以各种助剂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，提供一个平整、光滑、高強度的铺垫基底，以架设各种地板及饰面材料。近年来， 随着我国干混砂浆行业的迅猛发展，水泥基自流平砂浆开始进入我国建筑工程应用领域，如铺设各类工业、商业地面。首都国际机场T3航站楼就大量应用了水泥基自流平砂浆，实现了高质高效的地面找平。数据统计显示2006-2010年间，自流平砂浆的市场供给量从113.4万吨攀升到234.5万吨，五年销售额为27.8亿元，其未来发展潜力巨大。

自流平砂浆的配方在干混砂浆产品中是比较复杂的，通常由无机胶凝材料、有机胶凝材料、无机填料、减水剂、缓凝剂、早强剂、稳定剂、消泡剂、膨胀剂等组成[1]。较好的自流平材料应具备如下性能：（1） 新拌状态下具有极佳的流动性及自愈性，无离析泌水现象；（2） 砂浆具有快干性能，可以快速凝结；（3） 硬化砂浆具有高耐磨性和低收缩性。然而，目前国内开发的自流平砂浆普遍存在着稳定性差，易泌水离析现象，从而导致硬化砂浆表面花色，与其他材料粘结力不足等多种问题，还使地面的表面强度、硬度，以及耐磨性能受到严重影响。

改善自流平砂浆离析泌水问题的主要途径之一是在配方中加入稳定剂。目前预拌砂浆中使用的有机稳定剂主要包括天然高分子、半合成高分子、合成高分子几类[2]。此外，无机矿物掺合料也可作为稳定剂应用于自流平砂浆体系[3]。比如，使用一定量的粉煤灰或超细矿渣粉，增加材料的比表面积，在一定程度上也可减少泌水。

近年来针对自流平材料稳定剂的研究主要有：Terpstra等报道了一种适用于自流平混凝土的淀粉基稳定剂，它可以有效防止混凝土的离析分层，且对其流动性能影响较小[4]；德国BASF公司开发了适用于自流平砂浆体系的一种合成高分子共聚物STARVIS? 3003F，该产品加入到自流平材料中可遇水溶解，提高体系粘度，从而阻碍水泥颗粒及填料的沉积，防止砂浆泌水[5]；吴芳等研究了纤维素醚类稳定剂的黏度和掺量对水泥基自流平砂浆基本性能的影响，证实了掺杂低黏度纤维素醚的砂浆工作性好，流平时间短，抗折、抗压强度高，更适合用于自流平砂浆的配制[6]。总之，稳定剂的添加能防止自流平砂浆离析沉降，显著改善砂浆的稳定性和黏接性，有助于形成更均匀的结构，从而提高砂浆机械强度，形成光滑细腻的表面。

改善自流平砂浆稳定性的另一个有效途径是配方设计。高品质的自流平砂浆往往含有十几种外加剂，各组分间如何相互匹配是影响砂浆性能的关键因素。上面提到的稳定剂的添加在一定程度上改善了砂浆的离析泌水现象，但值得注意的是，稳定剂多为高分子材料，常与配方中的其他助剂产生相容性问题，因此砂浆的性能也会受到相应的影响。而对基础组分进行配方设计可以避免引入更多的干扰因素，如能达成也将成为一种提高自流平砂浆稳定性的有效方法。

目前，水泥基自流平砂浆常用配方是以硅酸盐水泥—高铝水泥—硬石膏三元复合胶凝材料为基础。配方中的高效减水剂多为聚羧酸，干酪素等，其中干酪素是自流平材料传统的外加剂。虽然有报道指出，在特定的气候条件下含有干酪素的地面材料会对室内空气环境产生负面影响，但干酪素可以赋予水泥砂浆出色的流动性以及突出的自愈合能力，目前为止，其性质还较难超越。本课题组以干酪素为高效减水剂，以三元复合胶凝材料为基础，通过配方设计，在0.25水灰比下实现了具备较高稳定性的自流平砂浆。该浆体无离析泌水问题，砂浆具备快干、早强、表面强度高等特点。

综上所述，自流平砂浆稳定性是影响硬化砂浆性能的关键因素。离析泌水问题将导致地坪表面美观性差，表面强度、硬度，以及耐磨性能均受到严重影响。通过添加稳定剂、进行砂浆配方设计等方法可以有效改善自流平砂浆稳定性差的问题，从而改善地坪表面力学性能，获得高质量的地坪材料。

基金项目：本文系吉林建筑大学大学生创新创业训练计划项目资助成果，参加人员：高金龙、耿伟南、管志勇、赵同刚，指导老师：边航（通讯作者）。

参考文献：

[1]梅宽杰，李东旭，水泥基、石膏基自流平砂浆的研究及应用，第三届全国商品砂浆学术交流会论文集，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]翟亚南，M.Maier，K.Wutz，新型减水剂和稳定剂在自流平砂浆中的应用，第三届国际建筑干混砂浆生产应用技术研讨会论文集，2008， 219-225。

[6]吴芳，任增洲，稳定剂对水泥基自流平砂浆基本性能的影响，化学建材，2009， 6， 41-44.