武漢地板 |億牌地板 |白沙洲地板 陳晨HCSA 超高強(qiáng)水泥在自流平砂漿中的應(yīng)用 殷慶立，張振秋，陳智豐 唐山北極熊特種水泥有限責(zé)任公司 摘要： 水泥基自流平砂漿是一種低成本、施工快的地坪材料，具有流平性好、施工速度快、工期短等特點(diǎn)。HCSA 超高強(qiáng)水泥是一種特殊煅燒的硫鋁酸鹽水泥，專用于瓷磚膠粘劑、自流平水泥材料、無收縮灌漿料和修補(bǔ)材料等干混砂漿產(chǎn)品。用它替代鋁酸鹽水泥用于自流平砂漿，同樣能起到加快強(qiáng)度發(fā)展、降低材料干縮的目的。本文結(jié)合近年來對(duì) HCSA 超高強(qiáng)水泥的應(yīng)用實(shí)踐，探討其在水泥基自流平材料的應(yīng)用。結(jié)果表明利用 HCSA 超高強(qiáng)水泥可以制作出具 有早強(qiáng)、高強(qiáng)特性的自流平材料，并能利用其微膨脹的特性補(bǔ)償材料的干縮。 關(guān)鍵詞： HCSA 超高強(qiáng)水泥，自流平材料，早期強(qiáng)度，干縮 Abstract: The text has discussed that HCSA super high strength cement used in Cement-based self-flow mortar, according to author s years experience. The result indicate that HCSA super-high strength cement can produce self-flow material which has early-strength, high-strength. Using its little expand characteristic, it can compensate mortar materials dry-shrink. Key word: HCSA super-high strength cement self-flow materials early strength dry-shrink 1 前言 水泥基自流平砂漿主要用來提供一種低成本、施工快、停工時(shí)間短的地坪材料，以替代市面上傳統(tǒng)的樹脂基材料。作為建筑物地面的墊層或最終面層，它可以用作舊混凝土地坪的翻新，也可用于新建工程，具有流平性好、施工速度快、工期短、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，是現(xiàn)代建筑地面裝飾的發(fā)展方向。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)水泥基自流平砂漿的供應(yīng)商的技術(shù)路線一般說來不外乎下述之一：（ 1）以硅酸鹽水泥為膠凝材料主成分，輔以鋁酸鹽水泥和石膏；（ 2）以鋁酸鹽水泥為主要膠凝材料，輔以硅酸鹽水泥和石膏。但鋁酸鹽水泥價(jià)格比較昂貴，因而市場(chǎng)上急需一種能同樣具有補(bǔ)償干縮 、加快早期強(qiáng)度發(fā)展，成本又比鋁酸鹽水泥大幅度降低的膠凝材料。 HCSA 超高強(qiáng)水泥價(jià)格雖比普通硅酸鹽水泥稍高，但比鋁酸鹽水泥便宜的多。因而利用 HCSA 超高強(qiáng)水泥替代鋁酸鹽水泥可大幅度降低成本，取得更高的效益。本文根據(jù)多年來對(duì) HCSA 超高強(qiáng)水泥的應(yīng)用實(shí)踐，探討了利用 HCSA 超高強(qiáng)水泥在自流平砂漿中的應(yīng)用可能性。 2 HCSA 超高強(qiáng)水泥的特性 HCSA 超高強(qiáng)水泥是利用經(jīng)特殊煅燒的熟料粉磨而成的硫鋁酸鹽水泥，其主要礦物相為無水硫鋁酸鈣SAC 34 ，次要礦物相為硅酸二鈣 C2S。它不同于 基于鋁酸一鈣相 CA 的鋁酸鹽水泥和基于硅酸鈣相 C3S、C2S 的硅酸鹽水泥。 HCSA 超高強(qiáng)水泥具有下列特點(diǎn)： 1. 早期強(qiáng)度發(fā)展快，同時(shí)后期強(qiáng)度仍有跟進(jìn)，并且具有較高的抗拉強(qiáng)度。 2. 通過調(diào)節(jié)外摻石膏的數(shù)量和類型，可以影響鈣釩石的形成時(shí)間、形態(tài)和數(shù)量，從而補(bǔ)償砂漿的收縮。 3. HCSA 超高強(qiáng)水泥混凝土致密度高，具有較好的抗?jié)B性、氣密性。 HCSA 超高強(qiáng)水泥的這些特點(diǎn)特別適用于研發(fā)人員開發(fā)出低成本、高性能的干粉砂漿如堵漏防滲砂漿、快硬砂漿、瓷磚膠粘劑、自流平砂漿、無收縮灌漿料、修補(bǔ)砂漿等。 HCSA 超高強(qiáng)水泥的比表面積在 320400 m2/kg ， HCSA 超高強(qiáng)水泥的主要化學(xué)組成見表 1。 表 1 HCSA 超高強(qiáng)水泥的化學(xué)分析成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO TiO2 SO3 Usual range 4.56.5 3639 1.02.0 3941 1.52.0 1.01.5 911 Specification limit 35 2.5 3942 2.5 1.8 912 在研發(fā)干混砂漿時(shí)， HCSA 超高強(qiáng)水泥可以單獨(dú)使用，也可以與其它膠凝材料如硅酸鹽水泥、石膏等進(jìn)行 復(fù)合，并且可加入干混砂漿常用的填料、膠粉或乳液。取決于配方組成和所用的技術(shù)， HCSA 超高強(qiáng)水泥可用來取得不同性能。一般地，在硅酸鹽水泥中加入 HCSA 超高強(qiáng)水泥后會(huì)有快凝快硬的性能， HCSA超高強(qiáng)水泥加入量對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響主要取決于所用的硅酸鹽水泥，應(yīng)當(dāng)考慮的因素有 C3A 含量、礦物摻合料的類型和摻量、堿含量。利用添加劑如緩凝劑和促凝劑可以調(diào)控硅酸鹽水泥和 HCSA 超高強(qiáng)水泥復(fù)合后的凝結(jié)時(shí)間。 3 HCSA 超高強(qiáng)水泥基自流平砂漿的開發(fā) 地面用水泥基自流平砂漿是由水泥基膠結(jié)材料、骨料、填料及添加劑組成，在新拌狀態(tài)下 其自身具有流動(dòng)性或稍加輔助性鋪攤就能流動(dòng)找平的地面材料。 添加劑用來調(diào)控配方的流變性能和力學(xué)性能。一般地，可以使用的化學(xué)添加劑有：（ 1）聚合物，或者是膠粉，或者是乳液；（ 2） 消泡劑；（ 3）緩凝劑；（ 4）促凝劑；（ 5）塑化劑 /超塑化劑（減水劑）；（ 6）流變改性劑；（ 7）纖維。緩凝劑一般為檸檬酸、檸檬酸三鈉、酒石酸等，利用緩凝劑可以控制 /延長(zhǎng)自流平材料的流動(dòng)性保持時(shí)間，從而易于施工。促凝劑在緩凝劑之后起作用，用來促進(jìn)微觀結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展以提高早期強(qiáng)度，使得材料在 20標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)下能在 24 小時(shí)后具有 10-30MPa 的機(jī)械強(qiáng)度。塑化劑 /超塑化劑 ,例如木質(zhì)素磺酸鹽 /三聚氰胺高效減水劑等用來提高砂漿的工作性和流動(dòng)性能，它們可以在低水灰比下達(dá)到所要求的流動(dòng)度，從而改善材料的總體機(jī)械性能。消泡劑用來消除材料在攪拌和施工過程中裹入的氣泡，否則這些氣泡會(huì)增加材料的孔隙率并降低其機(jī)械強(qiáng)度，而且影響材料的表觀效果。聚合物膠粉用來改善材料與基層的粘結(jié)強(qiáng)度、提高材料抵抗收縮開裂的能力，并改善其耐磨性能。 傳統(tǒng)水泥基自流平中鋁酸鹽水泥的作用是利用反應(yīng)生成的鈣釩石的膨脹功能補(bǔ)償材料后期的硬化收縮，從而避免地坪材料的開裂： HSCACHCHSCCA 323390693 3 HCSA 超高強(qiáng)水泥的特性表明，通過調(diào)節(jié)、控制硅酸鹽水泥 /HCSA 超高強(qiáng)水泥 /石膏之間的比例，同樣能夠生成膨脹性的鈣釩石，達(dá)到補(bǔ)償收縮的目的： HSCACHCHSCSAC 32339068 334 通過仔細(xì)選擇所用原料（ OPC、 HCSA 超高強(qiáng)水泥、石膏和添加劑），可以得到下述性能：（ 1）可控凝結(jié)時(shí)間；（ 2）適于施工的流變性能；（ 3）高早期強(qiáng)度；（ 4）高的長(zhǎng)齡期強(qiáng)度；（ 5）補(bǔ)償收縮。 利用 HCSA 超高強(qiáng)水泥、淺野 PII42.5 硅酸鹽水泥、填料、集料和適宜的添加劑成功地配制出自流平砂漿墊層 和自流平砂漿面層。通過試驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，利用 HCSA 超高強(qiáng)水泥配制出的面層和墊層自流平砂漿與用國(guó)外某著名鋁酸鹽水泥配出的相應(yīng)面層和墊層性能相比（同樣的配方，但用 HCSA 超高強(qiáng)水泥完全替代鋁酸鹽水泥），流動(dòng)性、強(qiáng)度和收縮沒有明顯差別，但 HCSA 超高強(qiáng)水泥配制的自流平凝結(jié)相對(duì)快一些。 3.1 HCSA 超高強(qiáng)水泥基自流平砂漿的強(qiáng)度發(fā)展 自流平砂漿的強(qiáng)度取決于所用水泥的類型和比例，以及所用的緩凝劑、促凝劑的化學(xué)性質(zhì)。加水量、養(yǎng)護(hù)溫度、濕度也會(huì)影響強(qiáng)度的大小，另外一個(gè)考慮因素是硬化基體的孔隙率。加入 HCSA 超高強(qiáng)水泥后的 自流平砂漿材料的 24 小時(shí)強(qiáng)度有很大的增長(zhǎng)，甚至超過一般混凝土基層的 28 天強(qiáng)度 20MPa。 OPC/HCSA/CaSO4之間的比例對(duì)凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)性和強(qiáng)度的發(fā)展有很大的影響。一般地，隨著 HCSA 含量的加大，砂漿的 24小時(shí)強(qiáng)度相應(yīng)地提高。早期強(qiáng)度的提高主要?dú)w因于鈣釩石的形成，水化初期形成的鈣釩石組成骨架和同期形成的凝膠填充水泥石孔隙，使水泥石逐漸致密而具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 表 2 HCSA 超高強(qiáng)水泥基自流平面層和墊層的強(qiáng)度發(fā)展 項(xiàng) 目 面層 墊層 抗壓強(qiáng)度 MPa 1d 26 11 7d 32 19 28d 40 26 注：面層 HCSA 含量一般在 2025%，墊層中含量在 510%。 結(jié)果表明，自流平砂漿 24 小時(shí)的強(qiáng)度就可達(dá)到 28 天強(qiáng)度的 5055%，特別是面層的強(qiáng)度可達(dá)到 20MPa 以上，并且材料的表面濕度得到大幅度降低，使得能夠很快鋪設(shè)飾面特別是那些對(duì)濕度敏感的飾面如環(huán)氧地坪、木地板等。 3.2 HCSA 超高強(qiáng)水泥基自流平砂漿的干縮和水中膨脹 自流平砂漿不僅要有較快的強(qiáng)度增長(zhǎng)，而且要求有很低的干燥收縮。干縮是評(píng)價(jià)水泥基自流平砂漿抗裂性的一個(gè)重要指標(biāo)，其大小關(guān)系到自流平材料硬化后是否 產(chǎn)生裂紋、空鼓、脫落等現(xiàn)象。自流平砂漿的干縮值與鈣釩石的生成時(shí)間和數(shù)量有關(guān)，一般說來，早期生成的鈣釩石起填充和密實(shí)的作用，只有強(qiáng)度發(fā)展到一定程度之后生成的鈣釩石才起到膨脹從而補(bǔ)償材料干縮的作用。石膏的加入量和類型對(duì)鈣釩石的生成量和生成時(shí)間起著至關(guān)重要的影響。圖 1 是 HCSA 超高強(qiáng)水泥基自流平砂漿的干燥收縮，結(jié)果表明無論是面層還是墊層其干縮值都大大低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求（ 0.15%） ,而自流平墊層具有更好的體積穩(wěn)定性。圖 2 是HCSA 超高強(qiáng)水泥基自流平砂漿在水中的膨脹結(jié)果。 -0.1-0.09-0.08-0.07-0.06-0.05-0.04-0.03-0.02-0.0107 14 28齡期（d）干縮（%）面層墊層 圖 1 HCSA 超高強(qiáng)水泥基自流平砂漿的干 燥收縮（ 23， 50%RH） 00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.17 14 28齡期（d）水中膨脹（%）面層墊層 圖 2 HCSA 超高強(qiáng)水泥基自流平砂漿的水中膨脹（ 23，水養(yǎng)） 3.3 HCSA 超高強(qiáng)水泥基自流平砂漿的應(yīng)用 自流平砂漿適用于建筑物地面，尤其是適用于作為工業(yè)廠房地坪與家居裝修室內(nèi)地面的找平層。具有流動(dòng)性高、施工速度快、工期短、硬度適中等特點(diǎn)，是具有承載與裝飾功能的綠色環(huán)保建筑材料。 在施工時(shí)應(yīng)注意以下問題： 基層處理：自流平的厚度一般都控制的比較薄，如果基層因?yàn)閺?qiáng)度、變形、耐久性等因素發(fā)生破壞比如開裂等，表層的自流平不能承受因基層破壞產(chǎn)生的應(yīng)變或者超過其應(yīng)變的能力，就會(huì)導(dǎo)致 地面自流平的相應(yīng)破壞，因此基層及自流平施工前的預(yù)處理非常重要 界面劑的使用：界面劑能夠改善砂漿與地面的粘結(jié)能力，阻止氣泡的產(chǎn)生以及砂漿中的水分過快地滲入底層。因此必須采用界面劑對(duì)預(yù)處理好的基層進(jìn)行界