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0   前言

      隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長和人們居住水平的不斷提高，普遍要求提高裝修材料的功能、裝飾效果等。石膏基自流平砂漿可泵送、自流平、快硬、表面光滑、綠色環(huán)保，可滿足后期裝修飾面材料的要求，在地坪構(gòu)造中有很好的應(yīng)用前景。但強(qiáng)度不高、耐水性差成為其在地坪材料推廣應(yīng)用的瓶頸，因此，提高石膏基自流平砂漿的強(qiáng)度和耐水性是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

      硅灰是鐵合金在冶煉硅鐵和工業(yè)硅時(shí)的副產(chǎn)物。硅灰中的SiO₂屬于無定型物質(zhì)，活性高、顆粒細(xì)小、比表面積大，具有優(yōu)良的理化性能，廣泛應(yīng)用于混凝土、墻體材料、砂漿、地坪、化工等領(lǐng)域。

本文以a-半水石膏、普通硅酸鹽水泥作為主要膠凝材料，配以骨料、填料及外加劑，并摻加硅灰配制石膏基自流平砂漿，研究在不同硅灰摻量下，砂漿的物理力學(xué)性能、耐水性及作用機(jī)理，以期為石膏基自流平砂漿的強(qiáng)度和耐水性改善提供科學(xué)有效的技術(shù)方案。

      1   試驗(yàn)概況

      1.1  試驗(yàn)原材料

      膠凝材料：河南某公司高強(qiáng)石膏粉、P·O 42.5級(jí)水泥，高強(qiáng)石膏粉和水泥的化學(xué)成分見表1；骨料、填料：0.18~0.42mm的石英砂、0.04mm重質(zhì)碳酸鈣；外加劑：瓦克5010可再分散乳膠粉、酒石酸緩凝劑、羧丙基甲基纖維素保水劑、聚羧酸減水劑、有機(jī)硅油消泡劑；硅灰：鄭州某公司硅灰，化學(xué)成分見表1。

      1.2  試驗(yàn)配比

      石膏基自流平砂漿體系的配比為高強(qiáng)石膏粉、水泥、石英砂和重質(zhì)碳酸鈣。其中，水泥10%、石英砂10%、重質(zhì)碳酸鈣10%。硅灰代替部分高強(qiáng)石膏粉內(nèi)摻，高強(qiáng)石膏粉比例自70%開始，每次降低3%直至55%，同時(shí)硅灰比例從0增至15%。外加劑按砂漿體系的總質(zhì)量進(jìn)行外摻，可再分散乳膠粉、緩凝劑、保水劑、減水劑、消泡劑的用量分別為1.0%、0.02%、0.5%、1.0%、0.02%。水料比為1∶0.20。

      1.3  試驗(yàn)方法

試件制備及其物理力學(xué)性能測(cè)試：按照J(rèn)C/T 1023-2007《石膏基自流平砂漿》要求，將原料以確定配比加水后充分?jǐn)嚢瑁玫骄鶆虻牧蠞{并成型，測(cè)定砂漿的30min流動(dòng)度損失、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度和收縮率。

耐水性測(cè)試：耐水性通常用軟化系數(shù)來表示，試件吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度比值即為軟化系數(shù)。將兩組標(biāo)準(zhǔn)試件養(yǎng)護(hù)至28d齡期，然后取其中一組試件浸泡于(23±2)℃蒸餾水中48h，取出試件測(cè)試其質(zhì)量和抗壓強(qiáng)度，并計(jì)算吸水率和軟化系數(shù)。

      2   結(jié)果與討論

      2.1  物理力學(xué)性能

      圖1和表2分別為硅灰摻量（0~15%）對(duì)石膏基自流平砂漿30min流動(dòng)度損失和凝結(jié)時(shí)間的影響。從圖1可以看出，當(dāng)硅灰摻量從0增加到6%時(shí)，砂漿初始流動(dòng)度不斷增加，幅度較大，30min流動(dòng)度損失減??；自6%增至15%，初始流動(dòng)度緩慢降低，30min流動(dòng)度損失增大。由表2可知，隨著硅灰摻量的增加，初凝、終凝時(shí)間均逐漸縮短，凝結(jié)時(shí)間呈比例下降趨勢(shì)。硅灰在形成過程中，因相變受表面張力的作用，形成了非結(jié)晶相無定形圓球狀顆粒，且表面較為光滑。摻有相對(duì)少量硅灰的物料，微小的球狀體可以起到潤滑的作用，使整個(gè)石膏漿體的保水性較好，流動(dòng)性提高。但是，由于硅灰具有火山灰活性，摻量持續(xù)增大時(shí)更多的水分子附著在硅灰顆粒表面，對(duì)水的吸附效果十分明顯，降低了體系內(nèi)自由水的含量，導(dǎo)致砂漿流動(dòng)度降低。硅灰對(duì)水的吸附作用會(huì)導(dǎo)致初凝、終凝時(shí)間均隨硅灰摻量的增加而縮短。隨著硅灰摻量的增加，30min流動(dòng)度損失先減小后增大，凝結(jié)時(shí)間縮短，因此，適當(dāng)摻加硅灰可以改善石膏基自流平砂漿的工作性。

      圖2為硅灰摻量（0~15%）對(duì)石膏基自流平砂漿抗折、抗壓強(qiáng)度和拉伸黏結(jié)強(qiáng)度的影響。由圖2（a）、圖2（b）可知，當(dāng)硅灰摻量從0增至12%時(shí)，除24h抗折強(qiáng)度外，28d抗折和24h、28d抗壓強(qiáng)度均不斷增加，增幅顯著，并在摻量12%時(shí)均達(dá)到最大值；自12%增至15%，抗折、抗壓強(qiáng)度均有所降低。由圖2（c）可知，砂漿的28d拉伸黏接強(qiáng)度隨著硅灰摻量的增加有所提高。硅灰粒徑極小，在石膏顆粒表面以及填充于砂漿空隙中，使砂漿結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，孔隙率降低，從而提高強(qiáng)度。石膏基自流平砂漿硬化后，其內(nèi)部多余水分的蒸發(fā)會(huì)在砂漿內(nèi)部形成疏松多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致砂漿強(qiáng)度較低，耐水性較差。硅灰的加入，可以使石膏基自流平砂漿在達(dá)到相同流動(dòng)度的條件下，改變石膏晶體間的接觸形態(tài)，從而提高強(qiáng)度、改善耐水性。隨著硅灰摻量的增加，除24h抗折強(qiáng)度稍有降低之外，24h抗壓、28d抗折和抗壓強(qiáng)度均顯著增大，28d拉伸黏結(jié)強(qiáng)度稍有增加。

      硅灰摻量在0~15%范圍內(nèi)時(shí)，石膏基自流平砂漿的28d收縮率變化較小，約為0.03%。相對(duì)于不摻硅灰的砂漿，石膏基自流平砂漿的收縮變化沒有太大波動(dòng)。收縮率影響著石膏基自流平砂漿與地面的黏結(jié)力、表面變形、中層空洞和裂縫等。硅灰用于石膏基自流平砂漿，填充在砂漿空隙中，具有良好的填充效應(yīng)，有效降低干燥收縮值。

      2.2  耐水性

      圖3為硅灰摻量（0~15%）對(duì)砂漿耐水性的影響。由圖可知，硅灰摻量逐漸增加時(shí)，石膏基自流平砂漿的吸水率呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)硅灰摻量為9%時(shí)，吸水率達(dá)到峰值0.17，隨后吸水率不斷降低。一方面硅灰水化后形成的水化產(chǎn)物具有致密性好、吸水率低的特點(diǎn)，填充在石膏砂漿內(nèi)部孔隙中，阻止了部分水進(jìn)入材料內(nèi)部，有效降低了吸水率。另一方面，硅灰的比表面積遠(yuǎn)大于石膏的比表面積，更多的水分子附著在硅灰顆粒表面，通過表面張力將硅灰顆粒連接起來，從而實(shí)現(xiàn)鎖水效果。

      硅灰摻量逐漸增加時(shí)，石膏基自流平砂漿的抗壓強(qiáng)度和軟化系數(shù)均呈先上升后下降趨勢(shì)。當(dāng)摻入6%的硅灰時(shí)，軟化系數(shù)為0.55，與不加硅灰相比，提高了15%。這主要是因?yàn)楣杌业乃a(chǎn)物難溶于水，填充在漿體內(nèi)部孔隙中，有效增加了石膏基自流平砂漿在吸水飽和狀態(tài)下的強(qiáng)度，從而使耐水性得到改善。但當(dāng)硅灰摻量過多時(shí)，生成的水化產(chǎn)物具有膨脹性，對(duì)膠凝體系形成的結(jié)構(gòu)有破壞作用，使得軟化系數(shù)下降。綜上所述，當(dāng)硅灰摻量為6%時(shí)，石膏基自流平砂漿的軟化系數(shù)達(dá)到最優(yōu)。

      3   結(jié)論

      （1）適當(dāng)摻加硅灰可以改善石膏基自流平砂漿的流動(dòng)性，改善其工作性，但縮短凝結(jié)時(shí)間。

      （2）隨著硅灰在石膏基自流平砂漿中摻量的增大，除24h抗折強(qiáng)度稍有降低之外，24h抗壓、28d抗折和抗壓強(qiáng)度均顯著增大，且以硅灰摻量為12%較優(yōu)。

      （3）當(dāng)硅灰摻量逐漸增加時(shí)，石膏基自流平砂漿的吸水率和軟化系數(shù)呈先上升后下降的趨勢(shì)，且當(dāng)硅灰摻量為6%時(shí)，石膏基自流平砂漿的耐水性達(dá)到最優(yōu)。

      （4）綜合物理力學(xué)性能和耐水性，在10%摻量范圍內(nèi)摻加硅灰，可有效改善石膏基自流平砂漿的性能。

      本文來自《混凝土與水泥制品》