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自流平石膏是自流平地面找平石膏的簡稱，又稱為石膏基自流平砂漿，是由石膏材料、特種骨料及多種建筑化學添加劑在工廠配制、混合均勻而成的一種專門用于地面找平的干粉砂漿。20 世紀 60 年代起源于歐洲，20 世紀 80 年代我國開始研制石膏基自流平砂漿。
石膏基自流平砂漿起源及國內(nèi)外發(fā)展概況
1.1 石膏基自流平砂漿起源
早在 20 世紀 60 年代，為了解決地暖系統(tǒng)中水泥混凝土對銅管的腐蝕現(xiàn)象，歐洲開始采用石膏基地坪材料與聚乙烯管。經(jīng)過 20 多年的完善與發(fā)展，到 20 世紀 80 年代歐美的地暖技術已經(jīng)非常成熟，80 年代后期石膏企業(yè)已經(jīng)開始制定了為地暖應用的石膏基自流平砂漿的規(guī)范。
1.2 國外石膏基自流平砂漿發(fā)展
日本由于勞動力緊張和費用高，對自流平地坪材料開發(fā)較早，日本住宅公團在 1972 年首先對石膏基、水泥基自流平材料進行了基礎研究，隨后出現(xiàn)商品石膏基自流平材料。1979年，日本已有 10 多種品牌的石膏基自流平材料。20 世紀 80 年代以來，美國、法國、德國、意大利、瑞典、芬蘭等發(fā)達國家就開始進行自流平砂漿的研究。例如德國的帕依愛羅公司用Ⅱ型無水石膏、奇羅尼公司用 α 半水石膏都生產(chǎn)出強度為 20~30 MPa、鋪設厚度為 10 mm 的石膏基自流平材料。美國的石膏水泥公司則采用 α、β-石膏混合物，在現(xiàn)場加入骨料后泵送的石膏基自流平地坪材料也得到廣泛應用。在德國，僅 2001 年就生產(chǎn)了近 1 億 m2 的地面砂漿，其中干混石膏基地坪砂漿占 16.4%，現(xiàn)場拌制石膏基地坪砂漿占6.6%。從 2001 年歐洲脫硫石膏的應用領域來看，15%的脫硫石膏用在了石膏基自流平砂漿中[4]。不難看出，在歐洲市場，石膏基自流平砂漿占據(jù)了地面砂漿的很大一部分份額。
1.3 國內(nèi)石膏基自流平砂漿發(fā)展
我國石膏基自流平砂漿研究起步較晚，大約起始于 20 世 紀 80 年代末、90 年代初[5]。1986 年研制成功以氟石膏廢渣為膠凝材料的石膏基自流平材料，但是由于石膏的耐水性較差，且呈中性或酸性，對鐵件有銹蝕的危險，生產(chǎn)應用的較少。近年有些單位也有石膏基自流平砂漿產(chǎn)品，但大多廠家采用建筑石膏來配制，并靠增加化學添加劑確保達到相應性能要求，而添加劑費用約占自流平石膏生產(chǎn)成本的 2/3，致使石膏基自流平砂漿應用成本高于水泥基自流平砂漿，推廣應用受阻，發(fā)展緩慢。應用技術和施工機具與國外尚有一定的差距。2005 年，楊新亞和王錦華[7]開始研究硬石膏基地面自流平材料。隨著國內(nèi)石膏基自流平產(chǎn)品的逐漸成熟，2007 年，我國制定并實施了相應產(chǎn)品標準 JC/T 1023—2007《石膏基自流平砂漿》。
石膏基自流平砂漿國內(nèi)外檢測標準比較
2007 年我國頒布并實施了 JC/T 1023—2007 行業(yè)標準，國內(nèi)標準與歐洲標準由于檢測方法和養(yǎng)護條件都不相同，因此各自的技術指標也不盡相同。我們從定義、技術指標、養(yǎng)護方法等方面將該標準與歐洲標準 BS-EN-13454-1：2004 和BS-EN-13454-2：2004 進行比較。
2.1 定義和分類的區(qū)別
JC/T 1023—2007 對石膏基自流平砂漿定義為：以半水石膏為主要膠凝材料、和/或骨料、填料及外加劑所組成的在新拌狀態(tài)下具有一定流動性的石膏基室內(nèi)地面用自流平材料，俗稱自流平石膏。
BS-EN-13454-1：2004 定義為：
(1)石膏膠凝材料 Calciumsulfate binders(CAB)，由半水或無水石膏組成，可能還有外加劑和添加劑，CaSO4 含量≥85%;
(2)石膏復合膠凝材料 Calciumsulfate composite binders(CAC)，由 CAB 和額外的添加劑組成，CaSO4 含量<85%，但≥50%;
(3)干混石膏基砂漿 Factorymade mixtures(CA)，由 CAB 或 CAC 和集料組成，可能包含外加劑和添加劑。可見，國內(nèi)標準中的石膏基自流平砂漿是以半水石膏為主要膠凝材料，而歐洲標準不僅限于一種石膏，包括了含有添加劑的石膏膠結料。
2.2 初始流動度及流動度損失的區(qū)別
JC/T 1023—2007 采用水泥基自流平測試用流動度環(huán)測試流動度，具體為：內(nèi)徑 30 mm，高 50 mm 圓環(huán)，提起后 4 min測量。BS-EN-13454-2 采用跳桌用的大環(huán)測試流動度，具體為：底 φ100 mm，上 φ70 mm，高 60 mm 的圓環(huán)(跳桌)，提起后1 min 測量。二者對流動度和流動度損失的要求見表 4。
2.3 收縮性指標及檢測方法區(qū)別
JC/T 1023—2007 采用水泥基自流平收縮模具，尺寸為 10mm×40 mm×160 mm，養(yǎng)護條件為：成型后在(23±2)℃、相對濕度(50±5)%條件下養(yǎng)護至24 h 脫模，測量初始長度，之后放入(40±2)℃烘箱中烘至恒重，測量試件干燥后長度。BS-EN-13454-2 規(guī)定的模具尺寸為 40 mm×40 mm×160mm，養(yǎng)護條件為：成型后放(20±5)℃，相對濕度 90%以上養(yǎng)護箱養(yǎng)護 24 h 拆模，如果強度不夠，可以推遲到 48 h 脫模，脫模之后測量初始長度，之后放在(20±5)℃，相對濕度(65± 5)%條件下養(yǎng)護，分別在 3 d、7 d、14 d、28 d 測試收縮。JC/T 1023—2007 要求收縮率≤0.05%，BS-EN-13454-2要求收縮值≤0.2 mm/m。
2.4 強度指標的區(qū)別
JC/T 1023—2007 對石膏基自流平的抗折、抗壓強度沒有進行分級，而且最終強度都是絕干狀態(tài)的強度。編制該標準時，由于我國石膏粉體建筑材料標準中沒有強度等級之分，且國內(nèi)石膏基自流平砂漿的產(chǎn)量及用量尚屬起步階段，又因石膏基自流平砂漿使用范圍的限定，它有別于水泥基自流平材料，因此在標準中的強度指標不分等級，具體見表 5。養(yǎng)護方式為：終凝后 1 h 內(nèi)脫模，在(23±2)℃、相對濕度(50±5)%條件下養(yǎng)護至 24 h;測試絕干強度的此時放入(40±2)℃烘箱中烘至恒重。
BS-EN-13454-1 對石膏基自流平的抗折、抗壓強度類似水泥基自流平一樣進行了分級(見表 6)。BS-EN-13454-2 沒有進行絕干養(yǎng)護，養(yǎng)護方式為：在(20±5)℃、相對濕度 90%以上養(yǎng)護 48 h 脫模，然后在(20±5)℃、相對濕度(65±5)%條件下養(yǎng)護到齡期。
2.5 實驗室數(shù)據(jù)驗證
JC/T 1023—2007 對石膏基自流平砂漿的膠凝材料限制為半水高強石膏，而在實際中還會有無水石膏基的自流平材料。在我們?nèi)粘５脑囼炛幸舶l(fā)現(xiàn)，石膏基自流平由于多種添加劑的摻入，和純石膏制品的性能有很大的區(qū)別，在絕干狀態(tài)下進行養(yǎng)護后，如果繼續(xù)在常溫標態(tài)下養(yǎng)護，強度還會繼續(xù)增長(如圖 2 所示)。因此建議在該行業(yè)標準修編的時候，收集各種石膏基產(chǎn)品進行不同養(yǎng)護制度的試驗對比，得出最終的強度結果更為科學。
石膏基自流平砂漿種類
根據(jù)石膏種類的不同，石膏基自流平砂漿的膠凝材料主要采用 α 半水高強石膏、建筑石膏以及硬石膏。
3.1 α-高強石膏基自流平砂漿
石膏基自流平材料的強度相對于水泥基自流平材料低，耐水性較差，主要以“底層自流平材料”的形式用于室內(nèi)。采用 α-高強石膏作為自流平材料的基材，可顯著提高材料強度，姜洪義和曹宇用天然石膏制得 2 h 抗壓強度超過 14MPa 的高強石膏。目前工業(yè)副產(chǎn)石膏采用丁二酸、馬來酸酐和丁二酸鈉等制備 α-高強石膏的技術日益成熟，而將高強石膏用于自流平材料已普遍成熟，主要還是歸功于高強石膏優(yōu)異的力學性能。彭明和葉蓓紅用 2 h 抗壓和抗折強度分別為 35.1、6 MPa 的高強石膏為膠凝材料，在緩凝劑、保水劑等作用下制備出性能優(yōu)異的石膏自流平砂漿。
3.2 建筑石膏自流平砂漿
石膏特有的保溫隔熱性、吸聲性能、防火性能，且具有賦形性優(yōu)良、裝飾美觀等優(yōu)點，從而越來越受到建筑行業(yè)的青睞。然而建筑石膏自流平砂漿的缺陷往往使其應用受到限制，尤其是受雜質(zhì)影響的工業(yè)副產(chǎn)石膏，需通過摻入減水劑、水泥等提高石膏自流平材料的抗壓強度和抗折強度。蔡劍育等在 2%水泥作用下?lián)饺刖埕人崦褱p水劑，發(fā)現(xiàn)減水率從 19.4%增長到 41.9%，石膏強度大幅度提高。減水劑可在不降低石膏漿體流動性的同時減少拌合用水量，提高石膏硬化體的結構密實度和力學性能。隨著石膏專用減水劑的快速發(fā)展，促進了建筑石膏自流平材料的推廣應用。影響減水劑效果的主要因素為晶體表面吸附，萘系和三聚氰胺系減水劑在半水石膏表面的吸附屬于物理吸附，而聚羧酸系減水劑屬于化學吸附。由于不同種類的工業(yè)副產(chǎn)石膏的雜質(zhì)影響，減水劑使用效果不同，必須加大力度開發(fā)和研究石膏專用減水劑。
3.3 硬石膏自流平砂漿
硬石膏主要來源于天然石膏、氟石膏和高溫煅燒二水石膏，硬石膏水化活性差和硬化體強度低，必須通過粉磨、熱處理和添加激發(fā)劑改性等方式進行處理。一般采用激發(fā)劑改變 CaSO4 溶解度或溶解速度，加快 CaSO4·0.5H2O 的生成速率，提高硬石膏水化硬化能力，縮短凝結時間。激發(fā)劑主要包括：各種硫酸鹽[K2SO4、Na2SO4、Al(2 SO4)3、FeSO4、CuSO4、明礬等]、堿性激發(fā)劑(水泥、石灰等)和其它鹽類激發(fā)劑(K2Cr2O4 和 Na2Cr2O4)。硬石膏活性與激發(fā)劑種類、分散度和自身的表面缺陷等有關。王麗等利用復合激發(fā)劑、減水劑、保水劑、摻合料、骨 料、纖維和減縮劑等制備了硬石膏自流平砂漿，其抗壓、抗折強度分別達到 16.7、7.3 MPa，粘結強度達 0.57 MPa，收縮率為0.045%，性能符合日本住宅公團標準要求。
石膏基自流平砂漿的優(yōu)點及在地暖中的應用
4.1 石膏基自流平砂漿的優(yōu)點
石膏基自流平砂漿的主要膠凝材料是石膏，并且具有自動流平的性能，具有以下優(yōu)點：
(1)采用石膏基自流平砂漿施工的地面，尺寸準確，水平度極高，不空鼓、不開裂;作業(yè)時輕松方便，效率高;并且可以采用泵送施工，日鋪地面可達 800~1000 m2，比傳統(tǒng)的地面材料施工速度要快 5~10 倍。
(2)用做“地暖”找平覆蓋層，保溫性能好(地暖與其它采暖方式相比，節(jié)能幅度約為 20%，如采用分區(qū)溫控裝置，節(jié)能幅度可高達 40%);不會像水泥砂漿層那樣，因熱脹冷縮產(chǎn)生
開裂、起鼓等現(xiàn)象。
(3)石膏基自流平砂漿硬化后的地板有一定彈性，腳感溫暖舒適;并且具有一定的隔聲效果。
(4)石膏基自流平砂漿和水泥砂漿用于建筑物地面的找平層時，二者連工帶料的最終成本相近。如若用石膏自流平砂漿替代水泥砂漿，由此減少水泥的用量在整個水泥產(chǎn)量中比例很小，不足 1%，基本上不會影響水泥生產(chǎn)企業(yè)的利益。
因此，在我國推廣應用石膏基自流平砂漿的阻力小，前景廣。
4.2 石膏基自流平砂漿與水泥砂漿的性能對比
4.2.1 一般性能對比(見表 1)
表 1 石膏基自流平砂漿與水泥基自流平砂漿一般性能對比
從表 1 可以看出，2 種自流平砂漿的性能指標十分相近，為了保證相應的流動度，與普通砂漿相比，通常自流平砂漿的需水量要高很多。在自流平砂漿中，這些多余的水分將蒸發(fā)到空氣中，如果這一過程發(fā)生過快，就會引起十分明顯的砂漿收縮，進而導致在砂漿中出現(xiàn)裂縫。但在石膏基自流平砂漿中不會出現(xiàn)這種情況，石膏基與水泥基砂漿的膨脹收縮值見圖 1。
由圖 1 可知，水泥基自流平砂漿的收縮率遠遠高于石膏基自流平砂漿，到 28 d，水泥基自流平砂漿的收縮值約為1.17mm/m。隨著時間的延長，水泥基自流平砂漿的收縮值在 90 d 后達到約 1.3 mm/m，但石膏基自流平砂漿的收縮值仍保持在 0.19mm/m 左右，也就是說，在水泥基自流平砂漿中由于過高的收縮值極有可能導致自流平砂漿開裂，因此，在實際施工過程中應對水泥基自流平砂漿采取必要的養(yǎng)護措施以保證工程質(zhì)量。
4.2.2 石膏基自流平砂漿的耐熱性能
由于石膏基自流平砂漿最初在歐洲是配合地暖系統(tǒng)產(chǎn)生的地面材料，為了模擬在地暖系統(tǒng)中的應用，將自流平石膏置于 50 ℃的熱環(huán)境中測試耐熱性能。所有試塊(40 mm×40 mm×160 mm)首先在標準條件(溫度 20 ℃，相對濕度 65%)下養(yǎng)護7 d，然后直接置于烘箱中，在 50 ℃的條件下分別放置 7 d、28d 和 194 d 進行測試，結果見表 2。
表 2 石膏基自流平砂漿的耐熱性能
從表 2 可以看出，石膏基自流平在 50 ℃條件下的耐熱性能基本保持穩(wěn)定，28 d 和 194 d 收縮值及抗折、抗壓強度幾乎保持一致。
4.2.3 石膏基自流平砂漿在地暖系統(tǒng)的應用
以上耐熱性能試驗結果表明，石膏基自流平砂漿是非常適合用于地暖系統(tǒng)的。1909 年英國人利用混凝土和石膏管道制作了輻射采暖系統(tǒng)，并申請了專利，成為最早的地暖產(chǎn)品[8]。20 世紀 30 年代地暖技術已經(jīng)在發(fā)達國家開始使用，我國在 20 世紀 50 年代已將該技術應用于人民大會堂和華僑飯店等工程中。
我國傳統(tǒng)的地暖填充層多采用豆石混凝土現(xiàn)場攪拌施工，如果采用石膏基自流平砂漿進行填充，可以使施工質(zhì)量得到很大的提高，豆石混凝土地暖與石膏基自流平地暖的對比見表3。
石膏基自流平砂漿與高柔性粘結砂漿組成地暖系統(tǒng)，可以徹底解決目前國內(nèi)地暖系統(tǒng)中水泥砂漿的開裂、導熱率偏低、易損壞熱水管道等問題。它以整個地面作為散熱面，均勻地向室內(nèi)輻射熱量，相對于空調(diào)、暖氣片、壁爐等采暖方式具有熱感舒適、熱量均衡穩(wěn)定、節(jié)能、免維修等特點。另外，作為地暖系統(tǒng)，石膏材料本身的多孔性可以起到隔聲保溫的作用。石膏基自流平砂漿密度低，可以降低建筑物承載質(zhì)量，是綠色環(huán)保的節(jié)能型產(chǎn)品。
結論
(1)自流平石膏砂漿作為地面找平層，具有其它材料無法比擬的優(yōu)點，市場前景廣闊。自流平石膏作為替代水泥、減少碳排放的重要產(chǎn)品，與政府已出臺政策推廣的“石膏干粉砂漿”一樣具有節(jié)能減排的社會效益和經(jīng)濟效益。
(2)石膏基自流平砂漿從強度穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性方面都優(yōu)于傳統(tǒng)水泥砂漿，是地暖系統(tǒng)的優(yōu)選材料。
(3)國內(nèi)行業(yè)標準和國外石膏基自流平砂漿標準中，技術指標、檢測方法、養(yǎng)護條件均有很大的差異，而且我們通過試驗證明，半水石膏基自流平在絕干條件下測試的強度不是最終的強度。建議該行業(yè)標準在修編時應該考慮養(yǎng)護條件的影響。
石膏基自流平砂漿的標準和種類，又有何優(yōu)勢？ 最新評論:
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