建筑添加剂对厚层石膏基自流平砂浆性能影响研究

李英丁，李玉香，宋子健

（1．广东龙湖科技股份有限公司 绵阳技术中心，四川 绵阳　621000；2．西南科技大学 材料科学与工程学院，四川 绵阳　621010；3．绵阳职业技术学院 材料工程系，四川 绵阳　621000）

建筑添加剂对厚层石膏基自流平砂浆性能影响研究

李英丁1，2，李玉香2，宋子健3

（1．广东龙湖科技股份有限公司 绵阳技术中心，四川 绵阳621000；2．西南科技大学 材料科学与工程学院，四川 绵阳621010；3．绵阳职业技术学院 材料工程系，四川 绵阳621000）

建筑石膏是石膏基自流平砂浆的主要胶凝材料，减水剂和可再分散乳胶粉是石膏基自流平砂浆的关键添加剂。研究了减水剂和可再分散乳胶粉对厚层石膏基自流平砂浆流动度和强度的影响。结果表明，减水剂对石膏基自流平砂浆的流动度影响较大，可再分散乳胶粉的掺入可显著提高石膏基自流平砂浆的绝干强度和粘结强度。通过上述研究，得到最佳的厚层石膏基自流平砂浆配比，并测试该配比下厚层石膏基自流平砂浆物理力学性能。

石膏基自流平砂浆；减水剂；可再分散乳胶粉

石膏基自流平砂浆是以半水石膏为主要胶凝材料、加入填料和各种外加剂制备而成的新型地面找平材料，能够快速、经济、高效地对地面进行找平。石膏基自流平砂浆主要用于地面底层找平，即应用于地面装饰层的支撑材料，在凝结硬化过程中能产生微膨胀，不产生收缩裂缝，且热稳定性好，可用作木地板地面及地暖地面找平［1］。当前家装领域客厅、厨卫地面通常铺设瓷砖，卧室、书房通常铺设木地板，且采用厚层砂浆铺贴瓷砖，铺贴厚度约50 mm，与木地板地面形成30～40 mm的高差，铺贴木地板时需要进行填平。若采用厚层石膏基自流平砂浆找平地面，一次施工厚度可达40 mm，且地面的平整度小于1 mm，大大提高木地板铺设的平整度，很好地解决了木地板空响、翘曲的问题。石膏基自流平砂浆具有流动性好、凝结硬化快、与基层粘结强度高的特点［2］，是家装领域铺设木地板理想的找平材料。

厚层石膏基自流平砂浆通常施工在旧混凝土或砂浆基面，一次施工厚度大于20 mm，与基面的粘结强度、抗分层性能和流动度有严格的要求以满足施工需要。减水剂和可再分散乳胶粉是影响厚层石膏基自流平砂浆性能的重要添加剂，本文旨在通过测试减水剂和可再分散乳胶粉对厚层石膏基自流平砂浆物理力学性能的影响，并通过微观分析揭示可再分散乳胶粉提高石膏基自流平砂浆力学性能的作用原理，为更好应用可再分散乳胶粉提供参考。

1　实验

1.1原材料

建筑石膏：β型，甘孜州安远矿业有限责任公司，物理力学性能见表1。

表1　建筑石膏的物理力学性能

白水泥：P·W32.5，阿尔博波特兰（安庆）有限公司；重钙：325目，四川江油；石英砂：70～140目，绵阳市龙门石英砂厂。

聚羧酸减水剂：减水剂A为Melflux 2651F，巴斯夫（中国）有限公司，减水剂B、C、D为市售，4种减水剂的基本性能见表2。

表2　4种聚羧酸减水剂的基本性能

可再分散乳胶粉（以下简称胶粉）：Vinnapas 4115N，瓦克化学（中国）有限公司；消泡剂：AGITAN P 803，德国明凌化工集团；抗沉淀剂：WALOCEL MT400 PFV，陶氏化学（中国）有限公司；抗离析剂：O-87，广东龙湖科技股份有限公司；缓凝剂，P-10，广东龙湖科技股份有限公司。

混凝土板：200 mm×400 mm×40 mm，上海增司工贸有限公司。

1.2物理性能测试方法

1.2.1流动度

按配比称取2 kg试样，将水倒入胶砂搅拌机中，缓慢倒入石膏基自流平粉料，慢速搅拌1 min后再快速搅拌1 min至均匀。

将符合JC/T 1023—2007《石膏基自流平砂浆》的流动度环放置在玻璃板中央，将搅拌均匀的浆料灌满流动度环，分别在2 s内和15 min提起流动度环，保持10～15 s，使浆料自由流动，待流动停止4 min后测试垂直方向的直径，取平均值为初始流动度和15 min流动度。

1.2.2抗折、抗压强度

按配比称取3 kg试样，按照1.2.1搅拌方法搅拌至均匀。将浆料灌入预先涂有脱模剂的40 mm×40 mm×160 mm胶砂试模中，浆料充满后用刮刀刮平，待试件终凝后1 h脱模，同时制备2组试件。一组试件在标准状态下养护24 h，另一组试件在40℃烘箱中烘干至恒重，在标准状态下冷却至室温。采用抗折、抗压试验机测试绝干抗折、抗压强度。

1.2.3粘结强度

按配比称取1 kg试样，按照1.2.1搅拌方法搅拌至均匀。将硅胶试模放置于混凝土板成型面上，将制备的浆料倒入成型框中，抹平，放置24 h后脱模，制成50 mm×50 mm×5 mm石膏基自流平试件，10个试件为1组。试件放置标准养护室中养护6 d，用砂纸除去表面浮浆，然后用环氧树脂胶将拉拔头粘结在试件成型面上，在标准试验条件下继续放置24 h，采用拉拔仪测试粘结强度，取10个试件测试结果的算术平均值作为粘结强度。粘结强度成型框及试件成型示意分别见图1、图2。

图1　粘结强度成型框

图2　试件成型示意

2　结果与讨论

厚层石膏基自流平砂浆采用表3基础配比，测试减水剂和可再分散乳胶粉对石膏基自流平砂浆性能的影响。

表3　厚层石膏基自流平的基础质量配比　%

2.1减水剂对厚层石膏基自流平砂浆性能的影响

减水剂是石膏基自流平砂浆的主要添加剂，具有改善石膏基自流平砂浆流动性和强度的作用。选用减水剂A和市面常见的聚羧酸减水剂B、C、D进行对比测试，减水剂掺量均为0.18%，测试结果如表4所示。

表4　减水剂对石膏基自流平砂浆性能的影响

由表4可见，4种聚羧酸减水剂在相同掺量时，掺减水剂A的砂浆流动度最高，其次是掺减水剂D的砂浆，掺减水剂B的砂浆流动度较差。掺减水剂A、B、C的砂浆24 h强度相差不大，掺减水剂D的砂浆24 h强度最低。掺减水剂A的砂浆绝干强度最高，掺其余3种减水剂的砂浆绝干强度相差不大。综合看，减水剂A更适合应用于厚层石膏基自流平砂浆中。

4种聚羧酸减水剂的红外图谱见图3。

图3　4种聚羧酸减水剂的红外图谱

由图3可以看出，4种聚羧酸减水剂在1110、1250、1350、1460、1580 cm-1处均有明显吸收峰，表明均存在磺酸基、羧基、酰胺基、醚基等主要官能团；但4种减水剂的结构也存在明显差异，减水剂A在1726 cm-1位置没有吸收峰，而减水剂B、C、D在该位置表现的酯羧基收缩振动峰明显，从而说明官能团对聚羧酸减水剂的性能起到关键作用［3-4］。

2.2胶粉对厚层石膏基自流平砂浆性能的影响

可再分散乳胶粉是一种应用广泛的有机粘结剂，应用于石膏基建材中可提高制品的性能。测试了不同胶粉掺量（占石膏基自流平砂浆干粉质量）对石膏基自流平砂浆性能的影响，结果见表5。

表5　胶粉掺量对石膏基自流平砂浆性能的影响

由表5可知，厚层石膏基自流平砂浆的初始流动度随着胶粉掺量增加先增大后减小。原因在于胶粉溶解水中具有一定的黏度，当掺量较低时，浆体黏度的提升提高了浆体对填料的悬浮能力，有利于浆体的流动；当胶粉掺量继续增加时，浆体黏度的提升导致浆体黏性增大，流动度呈现下降趋势。胶粉掺量对砂浆的15 min流动度几乎没有影响。

胶粉作为一种有机粘结剂，强度的发展依赖于浆体水分的蒸发、成膜形成粘结强度，厚层石膏自流平砂浆浇筑24 h后仍然具有较高的含水率，胶粉的强度没有得到发展，表现为石膏基自流平砂浆24 h强度随着胶粉掺量增加呈现降低趋势。胶粉掺量为2.0%时，砂浆的24 h抗折、抗压强度较未掺胶粉的分别下降25.5%、11.9%。绝干状态下石膏基自流平砂浆中水分蒸发，胶粉能形成连续膜，具有了较好的粘结力，表现为石膏基自流平砂浆的绝干强度随着胶粉掺量增加而提高，胶粉掺量为2.0%时，砂浆的绝干抗折、抗压强度较未掺胶粉的分别提高了63.5%、36.8%。

未掺胶粉和胶粉掺量为2.0%的石膏基自流平砂浆的SEM照片见图4、图5。

图4　未掺胶粉的石膏基自流平砂浆SEM照片

图5　胶粉掺量为2.0%的石膏基自流平砂浆SEM照片

由图4、图5可见，未掺加胶粉的石膏基自流平砂浆中有大量棒状、柱状二水石膏晶体和不规则填料。二水石膏晶体之间以及二水石膏晶体与填料之间交错搭接在一起，通过不规则紧密堆积在一起使石膏基自流平砂浆产生强度。掺入2.0%可再分散乳胶粉的石膏基自流平砂浆中，胶粉在石膏基自流平砂浆中形成丝状连接，在二水石膏晶体与填料，晶体与晶体之间形成有机架桥［见图5（a）］，二水石膏晶体上形成有机膜，将二水石膏晶体之间的搭接部位包裹和连接［见图5（b）］，从而增加了石膏基自流平砂浆的内聚力和粘结力，提高了石膏基自流平砂浆的强度。

胶粉在砂浆中具有成膜性，能提高干燥砂浆的内聚力和粘结强度［5］。胶粉在二水石膏晶体与填料间的成膜物对二水石膏晶体之间以及填料间形成有效粘结，提高了二水石膏晶体与填料间的内聚力，从而在宏观上提高了石膏基自流平砂浆的粘结强度。由表5可知，胶粉掺量2.0%时，砂浆的粘结强度较未掺胶粉的提高了46.5%。

通过上述研究，得到了厚层石膏基自流平砂浆的最佳配比（见表6），按此配比配制的石膏基自流平砂浆一次施工厚度可达80 mm，无离析、泌水现象，物理力学性能如表7所示。

表6　厚层石膏基自流平砂浆配比　%

表7　厚层石膏基自流平砂浆的物理力学性能

3　结　语

（1）减水剂是影响厚层石膏基自流平砂浆流动度的重要因素，同时对强度也有一定的影响。综合考虑，减水剂Melflux 2651F更适合应用于厚层石膏基自流平砂浆中。

（2）可再分散乳胶粉能显著提高厚层石膏基自流平砂浆的绝干强度和粘结强度。胶粉掺量为2.0%时，砂浆的绝干抗折、绝干抗压和粘结强度较未掺胶粉的分别提高了63.5%、36.8% 和46.5%。

（3）可再分散乳胶粉在厚层石膏基自流平砂浆中形成连续膜，在二水石膏晶体之间、二水石膏与填料之间形成有机架桥，提高晶体之间与填料之间的作用力，从而提高了厚层石膏基自流平砂浆的力学强度。

（4）研究得到了厚层石膏基自流平砂浆的最佳配比，按此配比配制的石膏基自流平砂浆一次施工厚度可达80 mm，可满足多种基面的找平施工，各项物理力学性能达到地面找平要求。

［1］黄向东，曹青，王东.用高强石膏配置石膏基自流平材料［J］.西南科技大学学报，2011，26（4）：34-38.

［2］徐亚玲，陈珂珂，施嘉霖，等.脱硫石膏用于自流平地坪的应用研究［J］.粉煤灰，2011（4）：19-21.

［3］任先艳，刘才林.聚羧酸系减水剂的合成与性能［J］.西南科技大学学报，2008，23（4）：14-18.

［4］赵苏，吴娇颖，富尔康.聚羧酸减水剂的合成条件对水泥净浆流动度的影响［J］.混凝土，2012（5）：44-49.

［5］徐迅，李英丁，张铬.外加剂对玻化微珠保温砂浆的性能影响［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，江西东乡人，工程师，从事干粉砂浆添加剂的应用研究。