石膏基自流平砂浆含水率测试及其测试方法对比研究

董峰亮 李文杰,2 何曙光 曾令旺

(1 西卡德高（上海）建材有限公司；2 德高（广州）建材有限公司)(3 东莞市万科建筑技术研究有限公司)

石膏作为基础的无机胶凝材料，相比水泥材料它具更低碳、环保特点，是一种绿色环保的基础材，因而被广泛应用于特种砂浆中，如：石膏抹灰、石膏腻子、石膏基自流平砂浆等。石膏基自流平砂浆其主要成分：石膏、砂、细骨料、填料、可再分散聚合物胶粉、施工助剂、外加剂等[1]。石膏基自流平砂浆的生产和工程应用可有效实现社会面节能减排，同时创造经济价值，推动固体废弃物再利用等。石膏基自流平浇筑地面凝结后，因不易产生裂缝、空鼓等现象而广受好评，大量被用于家庭装修的木地板安装和干法地暖的找平[2]。有关石膏基自流平砂浆研究行业类有很多，从石膏原材料到骨料、添加剂等：张晓菲[3]等研究了不同粒径的砂对石膏自流平砂浆强度影响，复合体系的砂能高提高强度。黄大勇[4]等研究了普通硅酸盐水泥添加对石膏基自流平砂浆的影响，硅酸盐水泥掺入提高流动度和抗压折强度，降低了膨胀率。但是，有关石膏基自流平的含水率研究及其测试方法研究较少，尤其是结合在工程应用后期木地板和地暖应用系统研究更少。地面基层含水率作为木地板铺装的重要技术参数，GB/T 20238-2018《木质地板铺装、验收和使用规范》中明确给出了地面基层含水率的参数值（20%）[5]。测试和分析石膏基自流平砂浆的含水率的测试方法和变化规律对石膏基自流平砂浆地面安装木地板应用尤为重要。

本研究基于石膏基自流平砂浆施工应用中，随着养护时间增加，含水率值不断变化的基本规律，采用不同水分仪对比测试了不同石膏基自流平砂浆含水率。通过分析找到了石膏基自流平砂浆含水率变化规律和可现场用测试仪，为工程项目石膏基自流平砂浆面安装木地板的应用提供科学依据。

1 试验部分

1.1试验材料与仪器

试验所用主要材料：石膏基自流平砂浆符合JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》标准，建筑工程项目用4 种石膏基自流平砂浆，4 个石膏基自流平砂浆编号分别为1#、2#、3#、4#。

试验所用主要仪器：市售搅拌机、市售普通消泡滚筒和毛刷、上海浦东荣丰科学仪器有限公司：101AS-3 电热恒温鼓风干燥箱；深圳市和元晶实业有限公司：MT-10 数显木材水分测试仪（电容式/插针式）；泰州市精泰仪器仪表有限公司：JT-C50 混凝土水分测定仪（微波式）；奥豪斯仪器（上海）有限公司：PX4202ZH型电子天平。不同水分测试仪测试和电子天平仪器见图1。

图1 不同水分测试仪测试和电子天平仪器

1.2试验方法与检测

1.2.1原材料预处理与成型

测试场地为东莞万科住宅产业化研究基地室内样板实验室，所用原材料在实验室环境放置1d，每个样品成型面积为2m×3m=6m2，样板施工厚度平均30mm。

1.2.2测试部分

A 型（电容式）含水率仪检测：对应实验的4 个试验样品，测试数据编号分别为1-A#、2-A#、3-A#和4-A#；B型（微波式）含水率仪检测：对应实验的4 个试验样品，测试数据编号分别为1-B#、2-B#、3-B#和4-B#。样品成型后，用2种不同的含水率仪器分别在3d、7d、14d、28d、40d、50d、60d、70d、90d 测试各样品的表层含水率，测试选取4 个样品各3 个点，记录并计算含水率平均值。称重检测：对应4个试验样品，测试数据编号分别为1-C#、2-C#、3-C#和4-C#，样品14d、28d、60d 时用切割机切取50mm×50mm 的试块，每个样板切去3 块，切割后放入干燥皿中，24h 后进行称重记录。再转移至70℃烘箱，烘48h，烘至绝干，再称重记录，记录并计算含水率平均值。

2 试验结果与讨论

试验所用2 种水分测试仪测试的4 种不同养护龄期、不同石膏基自流平砂浆的数据分别列于表1 中，依据质量称重测试方法测试4 个石膏基自流平样品的14d、28d、60d、90d含水率数据列于表2中：

表1 不同含水率仪测试样品不同龄期的表层含水率

表2 不同样品不同龄期的称重质量含水率

2.1不同水分测试仪测试石膏自流平砂浆含水率分析

依据表1所列数据绘制了2种水分测试仪测试不同养护龄期石膏自流平砂浆的含水率变化曲线图2。结合表1数据和图2分析：2个水分测试仪测试4个样品的含水率值都是随着养护龄期的增长逐步变小，测试结果与石膏自然养护干燥变化相一致。观察曲线图和数据，可看到所有A 型（插针型）水分测试仪测试数据值均大于B 型（微波型）水分测试仪测试数据值，2 个数据值之间的偏差很大，尤其14d前数据值偏差更大，其中1-A#和1-B#最大差值近80，表明2种仪器在定量测试石膏自流平砂浆含水率不同，可能原因：2 种仪器在定量测试中所测试数据计量原理存在不同，此外2 种设备测试范围值不同，A 型测试范围0～99.9%，B 型测试范围0～40%。再次观察图2中A和B图曲线变化，曲线均在14d、60d 有清晰的拐点，说明石膏基自流平砂浆样品在14d、60d 龄期有一个快速的干燥，可能原因：14d 时候，表层水分挥发加速，60d 时候随着石膏基自流平砂浆干燥程度由表层干燥进入内层干燥，石膏自流平砂浆深层区的水分找到快速挥发通道，水分挥发导致砂浆含水率迅速降低。60d 后石膏基砂浆的含水率数值开始稳定，其中1-A#、3-A#、4-A#的含水率值分别是19%、12%、17.8%，均符合GB/T 20238—2018《木质地板铺装、验收和使用规范》中地面基层含水率的参数值（20%），而2-A#的含水率一直＞20%，属于不符合标准要求。依据B 型水分测定仪测试数据，所有4 个样品1-B#、2-B#、3-B#、4-B#，在3d 养护龄期时，分别是16.8%、18.7%、16.5%、17.5%，含水率值低于20%。结合现场样板观察，B 型水分测定仪器测试数据需要进一步论证分析。

图2 不同水分测试仪测试石膏基自流平砂浆不同龄期含水率变化曲线图

2.2质量称重含水率与仪器测试含水率对比分析

图3 依据表1、表2 数据所做柱状对比图，结合数据观察图3，可清楚看到：①4 个自然养护龄期下，A 系列柱状高度和C 系列柱状的高度相接近的，B 系列柱状高度低于其他2 个柱状高度4 倍以上。结合表2 的数据值可以更直观得出，A 型含水率值与质量称重检测数据一致，说明A 型水分测试仪测试的数值可表示为质量含水率，B 型水分测试仪检测数据不可表示为质量含水率。②结合2 个表的数据分析，A 型水分测试仪与质量称重测试的数据值最大差值4-A#和4-C#的4.7, 相差7%，A测试系列与C 测试系列的平均差值为1.3，平均相差2.3%，说明A 型含水率测试仪的含水率测试数据值准确较高，可用于石膏基自流平砂浆无破坏型含水率定量测试。观察发现B 系列数据值与A 和C 系列数据值存在数值呈倍数的差异，说明B 型含水率测试仪可以用作石膏自流平砂浆含水率定性测试分析，用于观察石膏基自流平砂浆在不同养护龄期的干燥程度。

图3 称重质量含水率测试数据与水分测试仪测试数据对比图

2.3石膏基自流平砂浆不同养护龄期含水率变化分析

依据表2 的数据，绘制了不同石膏基自流平砂浆含水率曲线变化对比图4。

图4 石膏基自流平砂浆不同养护龄期含水率变化曲线

结合表2 数据值和图4 的曲线变化观察，我们可以看到：①随着石膏基自流平样品养护龄期由14d到90d，4 个样品的质量含水率曲线由14d 到60d 快速下降，60d到90d 趋于平滑，说明石膏基自流平在60d 后含水率趋于稳定，石膏基自流平完全干固，预示着工程应用时，石膏基自流平砂浆完成施工后，可在60d 后直接安装木地板。②对比观察4 个样品曲线，结合表中数据分析，样品2#的含水率值在各养护龄期均为最高，分别是73%、56%、43%、23%，这可能与2#样品为无砂石膏基自流平砂浆，石膏含量较高，在自然养护条件下与环境湿度保持平衡，石膏对水分敏感性高，因而保持高含水率，此外，高石膏含量样品的致密性要更高，难以形成水分挥发通道，因而长期含水率持续在高位。2#样品的高含水率不利于木地板的安装。③4 个样品中，样品3#的60d 含水率值可以达到标准要求的20%，90d 含水率值最低为12%，这可能与样品3#含有一定量水泥有关，水泥在水化中需要消耗一定量的水分，此外，3#样品的粗砂体系为石膏基自流平砂浆后期干燥提供有效的水分挥发通道。3#样品低含水率和含水率快速达标更利于后期的木地板施工，有助于工程应用的石膏自流平砂浆推广。

3 结论

⑴石膏基自流平砂浆含水率是随着自然养护时间的增加含水率逐渐降低，含水率在7d、14d、60d 时有明显数值变化，60d后保持相对稳定状态。

⑵不同石膏自流平砂浆含水率测试结果表明：在自然养护条件下，1#、3#、4#石膏基自流平砂浆的含水率需要60d 时间，实现低于20%，2#的含水率在长达90d 的养护龄期无法下降到20%以内。说明1#、3#、4#样品在养护60d 后方可进行木地板安装，3#样品不适合安装木地板使用。在实际应用中需要实际测试石膏基含水率，方可后续施工。

⑶不同测试仪器测试石膏基自流砂浆含水率的结果表明：分别采用含水率仪A 型（插针型）和B 型（微波型）与质量称重法（C 型）检测同样的样品，结果A 型（探针型）和质量称重法（C 型）结果相一致。因而在工地实际应用中，可用A 型（插针型）进行现场石膏基自流平砂浆的含水率定量测试，B 型（微波型）可用于定性分析。实验研究对工程项目的石膏基自流平砂浆推广应用具有指导意义。