石膏自流平砂浆的研制及应用

上海会议讲稿-石膏自流平砂浆的研制及应用博康特（北京）材料化学科技发展有限公司汪峻峰博士摘要：本文对用脱硫石膏制得的α-半水石膏作为主要原料来生产石膏基自流平砂浆的可行性进行了研究，结果证明，这种新研制的自流平砂浆不仅具有流动性好,干燥快、早期强度高、不易干裂、施工简便等特点，而且能大量的使用脱硫石膏这一发电厂的工业废渣，有利于环境保护。该类石膏基自流平砂浆可广泛用于室内地面的找平处理，特别适用于地暖系统，一次性找平厚度可以达到60mm左右,可以预期，该类石膏基自流平砂浆在国内将会有一个十分广阔的应用前景。1．引言：石膏基自流平砂浆是由石膏材料、特种骨料及各种建筑化学添加剂在工厂精心配置,混合均匀而制得的一种专门用于地面找平的干粉砂浆，通常情况下，这类砂浆在工地上可直接加水搅拌（机械/人工）成自流状液体，能自动找平，可用于室内建筑物地面的找平，如用于填充地面的凹凸不平，微细空洞及裂缝等。可广泛应用于室内铺设地毯、PVC地板、木地板等地面的找平处理，特别适用于地板加热系统（水暖/电暖）.2．石膏基自流平砂浆的性能表1为用α-半水石膏（发电厂的脱硫石膏脱水而成）配置的石膏基自流平砂浆的基本性能指标。*为便于对比，特将水泥基自流平砂浆的技术性能指标也同时列出表1：自流平砂浆的技术性能指标石膏基自流平砂浆水泥基自流平砂浆密度kg/dm31.21.4需水量％22－2622－24流动性cm25－2824－27可施工时间min40－6030－40初凝min70－8060－90可上人时间约3h约4h可贴砖时间与厚度有关约4h材料用量约1.6kg/m2．mm约1.4kg/m2．mm2.1收缩率从表1可以看出，这两种砂浆的性能指标十分相近，为了保证相应的流动度，与普通砂浆相比，通常自流平砂浆需水量则要高很多。在自流平砂浆中，这些多余的水份将蒸发到空气中去，如果这一过程发生过快的话，就会引起十分明显的砂浆收缩，进而导致在砂浆中出现裂缝。但在石膏基自流平砂浆中则不会出现这种情况，（图1）如图1所示，水泥基自流平砂浆的收缩率远远高于石膏基自流平砂浆，到28天，水泥基自流平砂浆的收缩率约为1.17mm/m。随着时间的延续，水泥基自流平砂浆的收缩率在3个月达到约1.31mm/m，但石膏基自流平砂浆仍保持在-0.19mm/m左右，也就是说，在水泥基自流平砂浆中由于过高的收缩率极有可能导致自流平砂浆的裂缝，所以在实际施工过程中应对水泥基自流平砂浆采取必要的养护处理措施以保证工程质量。2.2强度发展石膏基自流平砂浆的强度发展与砂浆本身的干燥程度有很大的关系，石膏基自流平砂浆除了形成二水石膏所需的结晶水外，其余在砂浆空隙中多余的水份将借助于砂浆中毛细孔而蒸发到空气中去，进而形成强度，也就是说其强度的发展与石膏基自流平砂浆的干燥速率成正比。图2水泥基/石膏基自流平砂浆的强度发展图2为石膏基自流平砂浆抗压/抗折强度发展曲线，从图2可以看到，石膏基自流平砂浆不仅早期强度高（6h6N/mm2），而且后期强度发展迅速，28天可达到30N/mm2以上。为了评判石膏基自流平砂浆其内在强度的发展与砂浆本身干燥程度的关系，在实验室有意识的在不同的干燥周期（1d,2d,7d）对石膏基自流平砂浆的粘结强度进行了测试，也即在石膏基自流平砂浆干燥1天2天和7天后，再贴上瓷砖来检测其相应的粘结强度。相应的结果详见图3和图4。图3石膏基自流平砂浆的粘结强度图3为石膏基自流平砂浆在不同的干燥周期（1d.2d和7d后）的粘结强度，从图3中可以清楚看到，随着石膏基自流平砂浆干燥周期的延长，其相应的粘结强度迅速增加，如28天的粘结强度0.8N/mm2（1d后粘结），提高到了1.4N/mm2（7d后粘结），增长量为35％左右。也就是说，对石膏基自流平砂浆而言，干燥时间的延长将有助于石膏基自流平砂浆本身的强度发展，而在同种条件下，水泥基自流平砂浆的早期粘结强度的发展则明显优于石膏基自流平砂浆（图4）。图4水泥基/石膏基自流平砂浆在干燥1天后的粘结强度2.3石膏基自流平砂浆的热力学性能为了模拟石膏基自流平砂浆在地暖系统中的应用，分别将石膏基自流平砂浆置于50℃的热环境中来检测强度及热力学性能的变化。表2为石膏基自流平砂浆的热力学性能热力学性能7天28天194天收缩mm/m-0.24-0.27-0.27重量损失％12.612.612.6抗折－抗压强度N/mm2――---―10.8-36.310.8-38.2*所有试块（40×40×160mm）首先在标准养护条件下20℃/65%相对空气湿度下养护7天，然后直接置入50℃的干燥箱内。表2的数据表明，石膏基自流平砂浆在50℃的条件，基本上保持稳定，也即不再有太大的变化，如28天和194天的收缩值及抗压强度几乎保持一致，这也证明，石膏基自流平砂浆特别适合于地暖系统。汪博士上海会议讲稿-石膏自流平砂浆的研制及应用（下）2.4石膏基自流平砂浆的施工为了使石膏基自流平砂浆与基面有更好的粘结力，建议事先对基面进行界面处理，当温度低于5℃时，不允许进行石膏基自流平砂浆的施工工作。石膏基自流平砂浆既可人工搅拌，又可用机械进行施工。当石膏基自流平砂浆自动找平后，应用硬质的扫把或带针的毛滚筒来回振捣砂浆面，以赶走砂浆中的气泡。石膏基自流平砂浆的施工时间可以通过合适的添加剂来调节，以适合施工者的要求。石膏基自流平砂浆的优点在于：可一次性施工从1mm到约60mm（具体厚度与石膏基自流平砂浆的配方有关！），并且干燥快，在其表层可直接铺设地毯、PVC地板、木地板等地面材料。按工地的实际情况又可分为：---人工搅拌，用于小面积的室内地面找平工作,相应的施工情况见图5---机械施工,用料仓供货，联接有气力输送设备，同时采用机械搅拌及输送管道，主要用于大面积地面的找平处理，相应的施工情况图6。1、把粉料倒入装有清水的桶内2、用搅拌枪对桶内粉料进行充分的搅拌，搅拌5分钟后静置3分钟，再对其进行充分的搅拌3、把拌制好的浆料倒在地面上4、用抹刀将砂浆抹平5、用硬质的扫把或带针的毛滚筒来回振捣砂浆面，以赶走砂浆中的气泡6、完工后的自流平地面石膏基自流平砂浆地暖系统:是一种利用室内地面进行采暖的系统。该系统采用先进的自流平砂浆及高柔性粘结砂浆技术，彻底解决了目前国内地暖系统中豆石混凝土的开裂、导热率偏低、易损坏热水管等质量问题,它以整个地面作为散热面，均匀地向室内辐射热量，相对于其它采暖方式（空调、暖气片、壁炉等）具有热感舒适、热量均衡稳定、节能、免维修等特点，是营造舒适住宅的最佳供暖方式。石膏基自流平砂浆地暖系统的优点：◆石膏基自流平砂浆地暖系统可采用热水也可采用电热丝加热来供暖。◆辐射供暖方式与对流供暖方式相比，具有较高的供暖热效率，而传热过程损失很小，同时具有很好的蓄热能力◆热量传导均匀，主要集中在人体受益的高度内，有卫生环保的功能，使室内环境更舒适宜人。◆由于取消暖气片/空调等装置，增加了室内使用面积，便于家庭装饰装修。◆与传统的供暖方式相比，减少楼层间噪音，运行费用低,节省燃料，是最经济的供暖方式。◆使用寿命长。地暖系统的构成:◆石膏基自流平砂浆电暖自流平砂浆(Ⅰ)◆石膏基自流平砂浆水暖自流平砂浆（Ⅱ）◆石膏基自流平砂浆地暖柔性瓷砖粘结剂目前市场上地暖系统用石膏基自流平砂浆水暖/地暖自流平砂浆和普通豆石混凝土的对比：自流平砂浆普通豆石混凝土干混砂浆（袋装/散装）在工地易于堆放，有利于文明施工。工地现场堆放水泥、砂石易造成粉尘污染等脏乱现象。工厂化生产的干混砂浆配方科学计量准确。工地现场配料，原材料的计量/配比难以保证。在工地只需按相应的加水量搅拌均匀或直接用机械搅拌施工。水泥、砂石的搅拌均匀难以保证。自流平砂浆有很好的流动性，能凭借自身的流动性均匀的分布流到地暖管间的空隙中。没有流动性，靠施工人员将砂浆平摊到地暖管间隙中。由于自流平砂浆具有很好的抗离析的能力，故硬化后砂浆分布均匀，具有致密的砂浆结构。此形式的砂浆由于施工不当易造成离析，即粗骨料易分布在底层，细骨料和粉料则分布在上层。这种致密的砂浆结构有利于热量均匀的向上传导，从而保证最大的热效应。由于骨料的颗粒匹配未能最佳优化，所以砂浆中含有较多的空气间隔，这样的结构不利于热传导，易造成热损失。采用干粉砂浆机械施工能大大提高工程进度，正常情况下，采用机械施工可达50～80m2/h由于采用现场搅拌，故施工速度较慢。一次施工的厚度可从1mm－60mm左右（具体厚度与自流平砂浆的配方有关），由于其内应力低，即使较大的厚度也不会产生裂缝。如果所铺砂浆厚度过大，养护不好极易形成表面裂纹。由于具有自流平的优点，故表面平整。砂浆层的均匀性及表面平整性难以保证。自流平砂浆与热水管具有很好的握裹力，特别适合与PB管配合使用。由于掺加了部分的粗骨料，个别锋利的边角有可能对热水管特别是PB管造成挤压或破坏。自流平砂浆早期强度高，通常情况下1～2天左右即可上人，其相应的抗折强度为5～10N/mm2，抗压强度为15～30N/mm2。豆石混凝土早期强度较低电暖自流平砂浆（Ⅰ）水暖自流平砂浆（II）石膏基自流平砂浆水暖/地暖自流平砂浆:石膏基自流平砂浆水暖/地暖自流平砂浆是由特种骨料及各种建筑化学添加剂在工厂精心配置而制得的一种专门用于地面找平的干粉砂浆，该砂浆具有很好的流动性能，能自动找平，可用于室内建筑物地面的找平，如用于填充地面的凹凸不平，微细空洞及裂缝等。可广泛应用于室内的各种地暖系统（水暖/电暖）。石膏基自流平砂浆地暖柔性瓷砖粘结剂：柔性瓷砖粘结剂的主要成分是无机胶凝材料、特种骨料和各类高性能的外加剂，是一种高品质的，具有弹性的薄层瓷砖粘结剂，在变形的表面也能使用。特别适用于地板加热系统（水暖/电暖）中铺设瓷砖、石材等。卫生间/游泳池等地暖系统应在自流平砂浆/地暖柔性瓷砖粘结剂上用博康特水泥基柔性防水材料做防水处理。结论石膏基自流平砂浆作为一种经济环保型建筑材料，由于石膏基自流平砂浆粘结快，强度发展迅速,热稳定性好，同时不易裂缝等诸多优点，所以石膏基自流平砂浆可广泛应用于室内地面的找平处理。