建筑添加劑對(duì)厚層石膏基自流平砂漿性能影響研究

李英丁，李玉香，宋子健

（1．廣東龍湖科技股份有限公司 綿陽技術(shù)中心，四川 綿陽　621000；2．西南科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽　621010；3．綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 材料工程系，四川 綿陽　621000）

建筑添加劑對(duì)厚層石膏基自流平砂漿性能影響研究

李英丁1，2，李玉香2，宋子健3

（1．廣東龍湖科技股份有限公司 綿陽技術(shù)中心，四川 綿陽621000；2．西南科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽621010；3．綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 材料工程系，四川 綿陽621000）

建筑石膏是石膏基自流平砂漿的主要膠凝材料，減水劑和可再分散乳膠粉是石膏基自流平砂漿的關(guān)鍵添加劑。研究了減水劑和可再分散乳膠粉對(duì)厚層石膏基自流平砂漿流動(dòng)度和強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，減水劑對(duì)石膏基自流平砂漿的流動(dòng)度影響較大，可再分散乳膠粉的摻入可顯著提高石膏基自流平砂漿的絕干強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度。通過上述研究，得到最佳的厚層石膏基自流平砂漿配比，并測(cè)試該配比下厚層石膏基自流平砂漿物理力學(xué)性能。

石膏基自流平砂漿；減水劑；可再分散乳膠粉

石膏基自流平砂漿是以半水石膏為主要膠凝材料、加入填料和各種外加劑制備而成的新型地面找平材料，能夠快速、經(jīng)濟(jì)、高效地對(duì)地面進(jìn)行找平。石膏基自流平砂漿主要用于地面底層找平，即應(yīng)用于地面裝飾層的支撐材料，在凝結(jié)硬化過程中能產(chǎn)生微膨脹，不產(chǎn)生收縮裂縫，且熱穩(wěn)定性好，可用作木地板地面及地暖地面找平［1］。當(dāng)前家裝領(lǐng)域客廳、廚衛(wèi)地面通常鋪設(shè)瓷磚，臥室、書房通常鋪設(shè)木地板，且采用厚層砂漿鋪貼瓷磚，鋪貼厚度約50 mm，與木地板地面形成30～40 mm的高差，鋪貼木地板時(shí)需要進(jìn)行填平。若采用厚層石膏基自流平砂漿找平地面，一次施工厚度可達(dá)40 mm，且地面的平整度小于1 mm，大大提高木地板鋪設(shè)的平整度，很好地解決了木地板空響、翹曲的問題。石膏基自流平砂漿具有流動(dòng)性好、凝結(jié)硬化快、與基層粘結(jié)強(qiáng)度高的特點(diǎn)［2］，是家裝領(lǐng)域鋪設(shè)木地板理想的找平材料。

厚層石膏基自流平砂漿通常施工在舊混凝土或砂漿基面，一次施工厚度大于20 mm，與基面的粘結(jié)強(qiáng)度、抗分層性能和流動(dòng)度有嚴(yán)格的要求以滿足施工需要。減水劑和可再分散乳膠粉是影響厚層石膏基自流平砂漿性能的重要添加劑，本文旨在通過測(cè)試減水劑和可再分散乳膠粉對(duì)厚層石膏基自流平砂漿物理力學(xué)性能的影響，并通過微觀分析揭示可再分散乳膠粉提高石膏基自流平砂漿力學(xué)性能的作用原理，為更好應(yīng)用可再分散乳膠粉提供參考。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1原材料

建筑石膏：β型，甘孜州安遠(yuǎn)礦業(yè)有限責(zé)任公司，物理力學(xué)性能見表1。

表1　建筑石膏的物理力學(xué)性能

白水泥：P·W32.5，阿爾博波特蘭（安慶）有限公司；重鈣：325目，四川江油；石英砂：70～140目，綿陽市龍門石英砂廠。

聚羧酸減水劑：減水劑A為Melflux 2651F，巴斯夫（中國）有限公司，減水劑B、C、D為市售，4種減水劑的基本性能見表2。

表2　4種聚羧酸減水劑的基本性能

可再分散乳膠粉（以下簡(jiǎn)稱膠粉）：Vinnapas 4115N，瓦克化學(xué)（中國）有限公司；消泡劑：AGITAN P 803，德國明凌化工集團(tuán)；抗沉淀劑：WALOCEL MT400 PFV，陶氏化學(xué)（中國）有限公司；抗離析劑：O-87，廣東龍湖科技股份有限公司；緩凝劑，P-10，廣東龍湖科技股份有限公司。

混凝土板：200 mm×400 mm×40 mm，上海增司工貿(mào)有限公司。

1.2物理性能測(cè)試方法

1.2.1流動(dòng)度

按配比稱取2 kg試樣，將水倒入膠砂攪拌機(jī)中，緩慢倒入石膏基自流平粉料，慢速攪拌1 min后再快速攪拌1 min至均勻。

將符合JC/T 1023—2007《石膏基自流平砂漿》的流動(dòng)度環(huán)放置在玻璃板中央，將攪拌均勻的漿料灌滿流動(dòng)度環(huán)，分別在2 s內(nèi)和15 min提起流動(dòng)度環(huán)，保持10～15 s，使?jié){料自由流動(dòng)，待流動(dòng)停止4 min后測(cè)試垂直方向的直徑，取平均值為初始流動(dòng)度和15 min流動(dòng)度。

1.2.2抗折、抗壓強(qiáng)度

按配比稱取3 kg試樣，按照1.2.1攪拌方法攪拌至均勻。將漿料灌入預(yù)先涂有脫模劑的40 mm×40 mm×160 mm膠砂試模中，漿料充滿后用刮刀刮平，待試件終凝后1 h脫模，同時(shí)制備2組試件。一組試件在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)24 h，另一組試件在40℃烘箱中烘干至恒重，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下冷卻至室溫。采用抗折、抗壓試驗(yàn)機(jī)測(cè)試絕干抗折、抗壓強(qiáng)度。

1.2.3粘結(jié)強(qiáng)度

按配比稱取1 kg試樣，按照1.2.1攪拌方法攪拌至均勻。將硅膠試模放置于混凝土板成型面上，將制備的漿料倒入成型框中，抹平，放置24 h后脫模，制成50 mm×50 mm×5 mm石膏基自流平試件，10個(gè)試件為1組。試件放置標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)6 d，用砂紙除去表面浮漿，然后用環(huán)氧樹脂膠將拉拔頭粘結(jié)在試件成型面上，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下繼續(xù)放置24 h，采用拉拔儀測(cè)試粘結(jié)強(qiáng)度，取10個(gè)試件測(cè)試結(jié)果的算術(shù)平均值作為粘結(jié)強(qiáng)度。粘結(jié)強(qiáng)度成型框及試件成型示意分別見圖1、圖2。

圖1　粘結(jié)強(qiáng)度成型框

圖2　試件成型示意

2　結(jié)果與討論

厚層石膏基自流平砂漿采用表3基礎(chǔ)配比，測(cè)試減水劑和可再分散乳膠粉對(duì)石膏基自流平砂漿性能的影響。

表3　厚層石膏基自流平的基礎(chǔ)質(zhì)量配比　%

2.1減水劑對(duì)厚層石膏基自流平砂漿性能的影響

減水劑是石膏基自流平砂漿的主要添加劑，具有改善石膏基自流平砂漿流動(dòng)性和強(qiáng)度的作用。選用減水劑A和市面常見的聚羧酸減水劑B、C、D進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，減水劑摻量均為0.18%，測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表4　減水劑對(duì)石膏基自流平砂漿性能的影響

由表4可見，4種聚羧酸減水劑在相同摻量時(shí)，摻減水劑A的砂漿流動(dòng)度最高，其次是摻減水劑D的砂漿，摻減水劑B的砂漿流動(dòng)度較差。摻減水劑A、B、C的砂漿24 h強(qiáng)度相差不大，摻減水劑D的砂漿24 h強(qiáng)度最低。摻減水劑A的砂漿絕干強(qiáng)度最高，摻其余3種減水劑的砂漿絕干強(qiáng)度相差不大。綜合看，減水劑A更適合應(yīng)用于厚層石膏基自流平砂漿中。

4種聚羧酸減水劑的紅外圖譜見圖3。

圖3　4種聚羧酸減水劑的紅外圖譜

由圖3可以看出，4種聚羧酸減水劑在1110、1250、1350、1460、1580 cm-1處均有明顯吸收峰，表明均存在磺酸基、羧基、酰胺基、醚基等主要官能團(tuán)；但4種減水劑的結(jié)構(gòu)也存在明顯差異，減水劑A在1726 cm-1位置沒有吸收峰，而減水劑B、C、D在該位置表現(xiàn)的酯羧基收縮振動(dòng)峰明顯，從而說明官能團(tuán)對(duì)聚羧酸減水劑的性能起到關(guān)鍵作用［3-4］。

2.2膠粉對(duì)厚層石膏基自流平砂漿性能的影響

可再分散乳膠粉是一種應(yīng)用廣泛的有機(jī)粘結(jié)劑，應(yīng)用于石膏基建材中可提高制品的性能。測(cè)試了不同膠粉摻量（占石膏基自流平砂漿干粉質(zhì)量）對(duì)石膏基自流平砂漿性能的影響，結(jié)果見表5。

表5　膠粉摻量對(duì)石膏基自流平砂漿性能的影響

由表5可知，厚層石膏基自流平砂漿的初始流動(dòng)度隨著膠粉摻量增加先增大后減小。原因在于膠粉溶解水中具有一定的黏度，當(dāng)摻量較低時(shí)，漿體黏度的提升提高了漿體對(duì)填料的懸浮能力，有利于漿體的流動(dòng)；當(dāng)膠粉摻量繼續(xù)增加時(shí)，漿體黏度的提升導(dǎo)致漿體黏性增大，流動(dòng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。膠粉摻量對(duì)砂漿的15 min流動(dòng)度幾乎沒有影響。

膠粉作為一種有機(jī)粘結(jié)劑，強(qiáng)度的發(fā)展依賴于漿體水分的蒸發(fā)、成膜形成粘結(jié)強(qiáng)度，厚層石膏自流平砂漿澆筑24 h后仍然具有較高的含水率，膠粉的強(qiáng)度沒有得到發(fā)展，表現(xiàn)為石膏基自流平砂漿24 h強(qiáng)度隨著膠粉摻量增加呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。膠粉摻量為2.0%時(shí)，砂漿的24 h抗折、抗壓強(qiáng)度較未摻膠粉的分別下降25.5%、11.9%。絕干狀態(tài)下石膏基自流平砂漿中水分蒸發(fā)，膠粉能形成連續(xù)膜，具有了較好的粘結(jié)力，表現(xiàn)為石膏基自流平砂漿的絕干強(qiáng)度隨著膠粉摻量增加而提高，膠粉摻量為2.0%時(shí)，砂漿的絕干抗折、抗壓強(qiáng)度較未摻膠粉的分別提高了63.5%、36.8%。

未摻膠粉和膠粉摻量為2.0%的石膏基自流平砂漿的SEM照片見圖4、圖5。

圖4　未摻膠粉的石膏基自流平砂漿SEM照片

圖5　膠粉摻量為2.0%的石膏基自流平砂漿SEM照片

由圖4、圖5可見，未摻加膠粉的石膏基自流平砂漿中有大量棒狀、柱狀二水石膏晶體和不規(guī)則填料。二水石膏晶體之間以及二水石膏晶體與填料之間交錯(cuò)搭接在一起，通過不規(guī)則緊密堆積在一起使石膏基自流平砂漿產(chǎn)生強(qiáng)度。摻入2.0%可再分散乳膠粉的石膏基自流平砂漿中，膠粉在石膏基自流平砂漿中形成絲狀連接，在二水石膏晶體與填料，晶體與晶體之間形成有機(jī)架橋［見圖5（a）］，二水石膏晶體上形成有機(jī)膜，將二水石膏晶體之間的搭接部位包裹和連接［見圖5（b）］，從而增加了石膏基自流平砂漿的內(nèi)聚力和粘結(jié)力，提高了石膏基自流平砂漿的強(qiáng)度。

膠粉在砂漿中具有成膜性，能提高干燥砂漿的內(nèi)聚力和粘結(jié)強(qiáng)度［5］。膠粉在二水石膏晶體與填料間的成膜物對(duì)二水石膏晶體之間以及填料間形成有效粘結(jié)，提高了二水石膏晶體與填料間的內(nèi)聚力，從而在宏觀上提高了石膏基自流平砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度。由表5可知，膠粉摻量2.0%時(shí)，砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度較未摻膠粉的提高了46.5%。

通過上述研究，得到了厚層石膏基自流平砂漿的最佳配比（見表6），按此配比配制的石膏基自流平砂漿一次施工厚度可達(dá)80 mm，無離析、泌水現(xiàn)象，物理力學(xué)性能如表7所示。

表6　厚層石膏基自流平砂漿配比　%

表7　厚層石膏基自流平砂漿的物理力學(xué)性能

3　結(jié)　語

（1）減水劑是影響厚層石膏基自流平砂漿流動(dòng)度的重要因素，同時(shí)對(duì)強(qiáng)度也有一定的影響。綜合考慮，減水劑Melflux 2651F更適合應(yīng)用于厚層石膏基自流平砂漿中。

（2）可再分散乳膠粉能顯著提高厚層石膏基自流平砂漿的絕干強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度。膠粉摻量為2.0%時(shí)，砂漿的絕干抗折、絕干抗壓和粘結(jié)強(qiáng)度較未摻膠粉的分別提高了63.5%、36.8% 和46.5%。

（3）可再分散乳膠粉在厚層石膏基自流平砂漿中形成連續(xù)膜，在二水石膏晶體之間、二水石膏與填料之間形成有機(jī)架橋，提高晶體之間與填料之間的作用力，從而提高了厚層石膏基自流平砂漿的力學(xué)強(qiáng)度。

（4）研究得到了厚層石膏基自流平砂漿的最佳配比，按此配比配制的石膏基自流平砂漿一次施工厚度可達(dá)80 mm，可滿足多種基面的找平施工，各項(xiàng)物理力學(xué)性能達(dá)到地面找平要求。

［1］黃向東，曹青，王東.用高強(qiáng)石膏配置石膏基自流平材料［J］.西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26（4）：34-38.

［2］徐亞玲，陳珂珂，施嘉霖，等.脫硫石膏用于自流平地坪的應(yīng)用研究［J］.粉煤灰，2011（4）：19-21.

［3］任先艷，劉才林.聚羧酸系減水劑的合成與性能［J］.西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，23（4）：14-18.

［4］趙蘇，吳嬌穎，富爾康.聚羧酸減水劑的合成條件對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響［J］.混凝土，2012（5）：44-49.

［5］徐迅，李英丁，張鉻.外加劑對(duì)玻化微珠保溫砂漿的性能影響［J］.新型建筑材料，2008（12）：60-63.

Study on the influence of building additive on the properties of thick gypsum based self-leveling mortar

LI Yingding1，2，LI Yuxiang2，SONG Zijian3
（1.Guangdong Longhu Sci.and Tech.Company Limited Mianyang Technical Centre，Mianyang 621000，Sichuan，China；2.School of Materials Science and Engineering of Southwest University of Science and Technology，
Mianyang 621010，Sichuan，China；3.Mianyang Vocational and Technical College Department of Materials Engineering，Mianyang 621000，Sichuan，China）

Building plaster is the main cementing material of gypsum-based self-leveling materials，water reducing agent and re-dispersible latex powder are the key additive of gypsum-based self-leveling materials.Tested the influence of different water reducing agent on the fluidity and strength of the thick layer gypsum based self-leveling mortar.Also research the influence of the re-dispersible latex powder on the fluidity and strength of the thick gypsum based self-leveling mortar.The test shows that the water reducing agent has a great influence on the fluidity of gypsum based self-leveling mortar.Re-dispersible latex powder can significantly increase the dry strength and bond strength of gypsum based self-leveling mortar.Through the above research，the optimum proportion of the thick-layer gypsum based self-leveling mortar is formed，and the physical and mechanical properties of the thick-layer gypsum based self-leveling mortar are obtained.

gypsum based self-leveling mortar，water reducing agent，re-dispersible latex powder

TU526；TQ177.3

A

1001-702X（2015）11-0011-04

2015-06-22；

2015-07-25

李英丁，男，1982年生，江西東鄉(xiāng)人，工程師，從事干粉砂漿添加劑的應(yīng)用研究。