自流平砂浆配制优化研究

秦少雄，刘佳兵，苏高申，罗会明 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

自流平砂浆配制优化研究

秦少雄，刘佳兵，苏高申，罗会明 (长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州 434023)

利用普通硅酸盐水泥、可再分散乳胶粉、砂、粉煤灰、聚羧酸减水剂制备了高流动度自流平水泥砂浆，综合考虑砂浆的流动度、抗压强度、抗折强度等因素，采用正交试验方法，确定各因素水平的最佳组合，得到自流平水泥砂浆的最佳配方。按照最佳配方(集灰比1.2，水胶比0.42，乳胶粉掺量1.5%，粉煤灰掺量4.5%，减水剂的用量0.12%，消泡剂用量0.1%)制备的砂浆，20min流动度达到210mm，28d抗折强度和抗压强度分别达到9.7MPa和44.2MPa，其性能指标满足《地面用水泥基自流平砂浆》JC/T985-2005标准，具有一定应用和推广价值。

自流平砂浆；正交试验；流动度；抗压强度；抗折强度

自流平地面材料(Self-leveling materials of floor， SL)是20世纪70年代发展起来的一种以无机或者有机胶凝材料为基材，与细砂、各种外加剂混合而成的建筑地面找平材料，使用时只需按规定的水灰比范围加水拌和均匀，机械泵送或人工施工后，无需人工抹平，靠浆体在自身重力作用下流动形成表面平整、经济耐用的地坪面层，它是大型超市、商场、停车场、工厂车间和仓库等地面铺筑的理想材料，也是现在建筑地面施工的一个发展方向，市场潜力很大[1～4]。自流平地面材料技术在欧美及日本已相当成熟，施工应用亦比较普遍，相比之下，我国对该材料的基础研究和开发应用还存在着一定差距。尽管已有不少厂家的自流平砂浆面市，但是，由于自流平砂浆是由多种材料组成的复杂系统，对原材料的品种、规格、用量及其搭配要求非常严格，配方的可变性较大，所以市售产品性能不够理想，影响了其推广应用。为此，笔者精选合适原材料，采用正交试验法研制了一个经济、环保、流动性高的自流平水泥砂浆配方。

1 主要原料和设备

1)主要原料 水泥：葛洲坝股份有限公司水泥厂生产的P.O42.5R普通硅酸盐水泥；砂：简阳中砂和渠河特细砂组成混合砂，特细砂的细度模数Mx=0.77，中砂的细度模数Mx=2.89；高效减水剂：湖北省化学研究院生产的聚羧酸系减水剂HSPC-8B ，40%含量；粉煤灰：湖北省荆州市鑫城特种材料有限公司生产的粉煤灰；可再分散乳胶粉：自制可再分散乳胶粉。

2)设备 水泥砂浆搅拌机(型号：JJ-5 无锡市锡仪建材仪器厂)或水泥净浆搅拌机(型号：NJ-160无锡市中科健才仪器设备有限公司)；自动水泥胶砂流动度测定仪(型号：NLD-3，上海光地仪器设备有限公司)；压力试验机(型号：JES-2000A 无锡市锡东建材仪器设备厂)；度盘式抗折抗压试验机(北京路业通达实验仪器设备有限公司)。

2 制备及表征

将水泥、砂、乳胶粉、粉煤灰、高效减水剂、消泡剂、水在水泥砂浆搅拌机或水泥净浆搅拌机中均匀搅拌即可制得自流平水泥砂浆。采用自动水泥胶砂流动度测定仪测定流动度；压力试验机测定抗压强度；度盘式抗折抗压试验机测定抗折强度。

3 正交试验

自流平砂浆性能的主要影响因素为砂灰比、水胶比和乳胶粉、粉煤灰、高效减水剂以及消泡剂的用量，试验固定消泡剂用量为0.1%，选取砂灰比(A)、水胶比(B)、乳胶粉用量(C)、粉煤灰用量(D)和高效减水剂用量(E)，设计4个水平级(见表1)，按正交试验L16(45)表配方进行试验，其自流平材料的流动度、抗压和抗折强度等性能的试验结果如表2所示。

表1 因素水平表

为了得到自流平水泥砂浆的合理配方，根据表2的试验结果，作者采用极差分析法[4]对正交试验结果进行分析，极差分析见表3～5。

表3 流动度的极差分析

表4 抗压强度的极差分析

表5 抗折强度的极差分析

注：Kij表示第j列中对应水平i的试验指标之和；Sij表示各列平均指标，Sij=Kij/4；Rj表示平均指标极差，Rj=maxSij-minSij。

从表3～5试验结果可以得到，根据极差大小排列出的5个因素分别对流动度和强度2个指标影响的重要性的主次关系如下：

流动度C→A→E→D→B

1d抗压强度D→E→C→B→A28d抗压强度E→D→C→B→A

1d抗折强度D→B→E→C→A28d抗折强度D→E→B→C→A

显然，把5个因素分别对这些指标影响的重要性的主次顺序统一起来很难，根据以上的数据分析，确定各因素水平的最佳组合如下：

流动度C1A2E2D1B4

1d抗压强度D2E4C2B4A428d抗压强度E2D3C1B4A4

1d抗折强度D4B4E2C1A428d抗折强度D4E2B4C1A4

根据以上综合分析，选择A4B4C1D4E2为最佳方案，即集灰比1.2，水胶比0.42，乳胶粉掺量1.5%，粉煤灰掺量4.5%，减水剂的用量0.12%，消泡剂用量0.1%。按此配合比配制砂浆的各项指标测试结果如表6，对照《地面用水泥基自流平砂浆》JC/T985-2005标准[5]，其性能可满足水泥基自流平砂浆的要求。

表6 配方指标测试结果

3 结 论

通过正交试验，根据砂浆的流动度、抗压强度和抗折强度等综合考虑各方面的因素，制备了组成为集灰比1.2，水胶比0.42，乳胶粉掺量1.5%，粉煤灰掺量4.5%，减水剂的用量0.12%，消泡剂用量0.1%的自流平砂浆，其20min流动度达210mm，28d抗折强度和抗压强度可达9.7MPa、44.2MPa，对照《地面用水泥基自流平砂浆》JC/T985-2005标准[5]，其性能可满足水泥基自流平砂浆的要求。

[1]Morin V,Cohen Tenoudji F,Feylessoufi A，etal.Superplasticzer effects on setting and structuration mechanisms of ultrahigh-performance concrete[J]. Cement and Concrete Research, 2001, 31(1):63～71.

[2]徐景会,顾军,封孝信. 聚羧酸减水剂在水泥自流平砂浆中的应用[J]. 河北理工大学学报(自然科学版), 2008,30(4):93～95.

[3]刘成楼.水泥基自流平砂浆的研制[J].中国涂料,2008,23(8):41～44.

[4]钟世云,马英.聚合物改性自流平水泥砂浆的力学性能[J]. 建筑材料学报[J].2005，8(1):77～81.

[5]杨斌.地面用水泥基自流平砂浆及其标准[J]. 新型建筑材,2006,(2):11～14.

[编辑] 洪云飞

TQ17

A

1673-1409(2009)01-N038-03

2008-12-26

湖北省教育厅科研资助项目(B200712001)。

秦少雄(1965-)，男，1986年大学毕业,博士，副教授，现主要从事精细化工方面的研究工作。