一、概述
建筑物的混凝土地面必須先用地坪砂漿進(jìn)行找平，以消除不平整現(xiàn)象或缺陷，然后才能在上面繼續(xù)進(jìn)行木地板、地毯及瓷磚等常規(guī)地面裝飾材料的鋪設(shè)。這對(duì)具有表面光亮的薄層彈性地面尤為重要，例如乙烯基地板或油氈必須鋪在絕對(duì)平整的表面上，因?yàn)槿魏尾黄秸幎紩?huì)非常明顯。大規(guī)格的瓷磚、鑲木地板和層壓地板也要求底層地面表面有足夠的平整度。
傳統(tǒng)的“無(wú)流動(dòng)度”水泥基地面砂漿非常粘稠，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的重勞動(dòng)力對(duì)其進(jìn)行攤鋪、多次抹平和打磨，這種傳統(tǒng)方法不僅人力消耗大、施工時(shí)間長(zhǎng)，而且質(zhì)量還很難得到保證。對(duì)大面積的地面，如地下停車場(chǎng)、大型商場(chǎng)及車間等，用這種“無(wú)流動(dòng)度”水泥基砂漿人工找平基本不可能保證整體如一的平整性、良好的耐磨性及抗開(kāi)裂性。隨著國(guó)外干混砂漿技術(shù)在中國(guó)的不斷推廣與應(yīng)用，水泥基自流平砂漿產(chǎn)品的優(yōu)越性已逐漸得到了國(guó)內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)、研究單位及業(yè)主的認(rèn)同。自流平地面砂漿的優(yōu)越性不僅體現(xiàn)在其現(xiàn)場(chǎng)施工的快捷(如圖2)方面，還體現(xiàn)在最終產(chǎn)品的安全、穩(wěn)定及可靠方面。
盡管水泥基自流平砂漿有諸多顯而易見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但要達(dá)到良好的工作性能及穩(wěn)定均勻的硬化后期性能，還需要對(duì)這種產(chǎn)品的技術(shù)性能要求、配方組成、施工技術(shù)及質(zhì)量控制等進(jìn)行更深入全面的了解與研究。不僅要在開(kāi)發(fā)這類產(chǎn)品前需要進(jìn)行充分全面的理論知識(shí)準(zhǔn)備，而且在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中還需要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)探索與優(yōu)化才能最終開(kāi)發(fā)出滿足要求的產(chǎn)品。
二、水泥基自流平地面砂漿的性能要求
新拌的自流平砂漿不僅應(yīng)該具有良好的流動(dòng)性能，而且還應(yīng)該具有良好的自愈合性能，自愈合性能反映的是兩批澆筑的砂漿匯流到一起相互融合能力，它也可以反映出新拌砂漿經(jīng)特殊帶釘滾筒排氣后砂漿表面再恢復(fù)到平整狀態(tài)的能力。要實(shí)現(xiàn)這種自愈合性能除了采取特殊的超塑化劑(如干酪素)外，采用瓦克聚合物部分專門(mén)設(shè)計(jì)的L型及F型可再分散乳膠粉也可以達(dá)到這種效果。此外，無(wú)明顯的離析泌水、較長(zhǎng)的可操作時(shí)間、快干、便于機(jī)械化施工等也均是新拌自流平砂漿必須具備的性能。
硬化后自流平砂漿的諸多性能中，無(wú)收縮開(kāi)裂是其最重要的性能指標(biāo)。因?yàn)橐坏┯不蟮淖粤髌降孛姘l(fā)生開(kāi)裂，首先從感觀上就不會(huì)被用戶所接受;其次，要求自流平砂漿要與基底混凝土材料有較好的粘結(jié)性能，防止因各種原因引起的自流平層砂漿與混凝土基材間的剝離;由于自流平砂漿作為建筑物中的地面材料，它需要承受一定的壓力并抵抗一定的沖擊力，所以除了粘結(jié)強(qiáng)度外，對(duì)自流平砂漿還需要具有一定的抗壓、抗折強(qiáng)度及一定的抗沖擊韌性;如果自流平砂漿直接作為面層，那么還要求這種自流平砂漿硬化體有足夠的耐磨性能及表面硬度。在環(huán)保要求較高的發(fā)達(dá)國(guó)家，還要求自流平砂漿要有低的可揮發(fā)物含量，如德國(guó)地坪產(chǎn)品排放物控制協(xié)會(huì)(GEV)要求硬化自流平砂漿應(yīng)滿足EMICODE EC1標(biāo)準(zhǔn);美國(guó)[1]曾有多座大型辦公場(chǎng)所的自流平地面砂漿，僅僅是因?yàn)闄z查發(fā)現(xiàn)其使用了不合適的超塑化劑而使其有機(jī)物排放量稍過(guò)排放要求，最終將完整地坪全部拆掉，而重新澆筑低排放的自流平砂漿。
關(guān)于水泥基自流平砂漿的性能指標(biāo)要求及相關(guān)測(cè)試方法，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN-13813及我國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 985-2005均有一些較具體的描述。此處就不再具體一一列舉。
三、水泥基自流平地面砂漿的配方組成特點(diǎn)
3.1 硅酸鹽水泥-高鋁水泥-硫酸鹽添加劑三元快凝快干體系
普通硅酸鹽水泥的水化總是伴隨著一定的物理收縮與化學(xué)收縮，對(duì)于薄層大面積的自流平砂漿，如果采用普通硅酸鹽水泥作為膠凝材料，則不僅出現(xiàn)收縮開(kāi)裂的機(jī)率會(huì)很高，而且由于底層混凝土對(duì)自流平砂漿收縮的限制作用產(chǎn)生砂漿“翹曲”的概率也很高。這種“翹曲”會(huì)引起自流平砂漿從混凝土基材上“剝離”，并可能在墻邊產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，并導(dǎo)致自流平地面的斷裂及墻角底部墻體裝飾材料的破壞[2]。
根據(jù)聚合物部門(mén)的專家及其它國(guó)內(nèi)外研究者多年的研究成果，硅酸鹽水泥-高鋁水泥-硫酸鹽添加劑三元快凝快干體系是解決水泥基自流平砂漿物理收縮與化學(xué)收縮問(wèn)題的最佳方案。首先，三元體系可以實(shí)現(xiàn)砂漿體系的快速凝結(jié)及強(qiáng)度快速發(fā)展，從而可以提高砂漿早期抗開(kāi)裂的能力;其次，引入的硫酸鹽可以生成膨脹性水化產(chǎn)物鈣礬石補(bǔ)償體系的物理收縮與化學(xué)收縮;最后，由于生成鈣礬石會(huì)在早期快速消耗大量的水使體系“快干”，從而可大幅降低砂漿早期的物理失水，即降低砂漿的早期塑性收縮。
當(dāng)然，為了獲得滿足自流平砂漿產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)施工性能的要求，還需適當(dāng)引入促硬劑及緩凝劑對(duì)三元體系的凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行一定范圍的調(diào)節(jié)。
3.2 可再分散乳膠粉——可以滿足自流平砂漿各種復(fù)雜的性能要求
3.2.1 提高了自流平砂漿的柔韌性，降低了砂漿的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)
在聚合物改性干混砂漿產(chǎn)品中評(píng)價(jià)硬化砂漿柔韌性的指標(biāo)主要有橫向變形與壓折比。一般對(duì)于瓷磚膠等產(chǎn)品多用橫向變形評(píng)價(jià)砂漿的柔韌性，在JC/T 547-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定橫向變形是指硬化的條狀干混砂漿試件承受三點(diǎn)彎曲，試件中心出現(xiàn)裂紋時(shí)產(chǎn)生的最大位移，位移越大則表明試件的柔韌性越好。壓折比一般用于評(píng)價(jià)EIFS砂漿等產(chǎn)品的韌性，一般壓折比越低，砂漿柔韌性越好。
結(jié)果表明，隨可再分散乳膠粉摻量的提高，自流平砂漿的橫向變形值明顯提高;抗折強(qiáng)度明顯提高，抗壓強(qiáng)度略有下降，即自流平砂漿的壓折比明顯降低。即膠粉明顯提高了自流平砂漿的柔韌性，也就是說(shuō)摻膠粉后，自流平砂漿有更好的可變形性，可以在一定范圍內(nèi)適應(yīng)混凝土基層的變形及砂漿自身的各種變形，釋放一定的內(nèi)部應(yīng)力，降低自流平砂漿開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。
3.2.2 提高了自流平砂漿的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，降低了砂漿“翹曲”及“剝離”的風(fēng)險(xiǎn)
隨可再分散乳膠粉摻量的增加，自流平砂漿與混凝土基面間的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度有明顯增加的趨勢(shì)。如前述，自流平砂漿較大的收縮會(huì)導(dǎo)致兩種結(jié)果，一是在地坪表面產(chǎn)生開(kāi)裂，二是在受限條件下自流平砂漿發(fā)生“翹曲”變形或從混凝土基面上“剝離”，并最終導(dǎo)致自流平砂漿的失效。因而足夠摻量的可再分散乳膠粉對(duì)于提高自流平砂漿與混凝土基面間的粘結(jié)力，降低自流平砂漿從混凝土基面上“翹曲”或“剝離”有十分明顯的意義 。
3.2.3 提高了自流平砂漿表面的耐磨性能，延長(zhǎng)了自流平砂漿的使用壽命
對(duì)于面層自流平砂漿，除了要求要有足夠的柔韌性及與基面的粘結(jié)力外，還要求自流平砂漿具有良好的耐磨性能，根據(jù)EN13892-5方法(實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置如圖8)，將自流平砂漿成型在混凝土板上，標(biāo)養(yǎng)一定齡期后進(jìn)行重載(200Kg)10000次的往復(fù)耐磨實(shí)驗(yàn)，然后用激光測(cè)距儀對(duì)耐磨后的自流平砂漿表面進(jìn)行三維圖像分析，并最終計(jì)算出磨損的體積。
在水泥基自流平砂漿中引入4%的 可再分散乳膠粉，砂漿的耐磨性能得到了十分明顯的提高。這主要是因?yàn)榭稍俜稚⒛z粉在硬化砂漿的孔隙中成膜，強(qiáng)化了硬化砂漿的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)，不僅提高了砂漿的韌性，而且還提高了砂漿的內(nèi)聚力，進(jìn)而最終提高了自流平砂漿的耐磨性能，并大幅提高面層自流平砂漿的服務(wù)壽命。
3.2.4 L型及F型自流平砂漿專用可再分散乳膠粉，簡(jiǎn)化了自流平產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的流程
由于水泥基自流平砂漿的性能要求較高，為達(dá)到相關(guān)的工作性要求及硬化后期性能要求，一般自流平地坪砂漿涉及的原材料較多，有時(shí)多達(dá)15種，而且配方中各種膠凝材料、填料及化學(xué)外加劑還存在一些最佳匹配的關(guān)系，部分外加劑在滿足一方面性能時(shí)卻會(huì)引起其它性能的劣化，要找到各種化學(xué)外加劑間的最佳匹配，往往需要較長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間。
針對(duì)以上這種情況，瓦克聚合物部門(mén)的專家們根據(jù)多年研究與應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)積累，專門(mén)為自流平砂漿開(kāi)發(fā)了L型可再分散乳膠粉，這種膠粉不僅可以增強(qiáng)體系的機(jī)械性能和流動(dòng)性能，而且當(dāng)它與干酪素以及各種合成超塑化劑(如聚竣酸酯、三聚氰胺或萘磺酸濃縮物、以及木質(zhì)素磺酸酯)配合使用時(shí)，均能表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，獲得非常平滑、無(wú)缺陷的表面。此外，這種專用膠粉還可以適當(dāng)減小自流平砂漿表面的沉降和砂漿的分層離析;適當(dāng)提高砂漿的自愈合性，確保砂漿在流動(dòng)接合處的整體表面效果;適當(dāng)?shù)臏p少砂漿表面的氣泡，獲得平整光滑的表面。由于L膠粉與各類超塑化劑良好的相容性及其獨(dú)特的流平效果，它可以在一定程度上縮短自流平砂漿的配方開(kāi)發(fā)周期。
最新一代用于自流平砂漿中的F型可再分散乳膠粉，既是粘結(jié)劑又是超塑化劑，它集合了自流平砂漿中兩種重要組份的功能，減少了自流平砂漿配方中的組份數(shù)量，因而可以使自流平砂漿的開(kāi)發(fā)流程與開(kāi)發(fā)周期大大縮短。當(dāng)然，這種新型膠粉的揮發(fā)量也很低，不含甲醛與氨，因而適于配制符合的產(chǎn)品。新型F型膠粉之所以可以表現(xiàn)出超塑化劑的效果，主要是因?yàn)樗鼘⒉煌阅艿墓倌軋F(tuán)及基礎(chǔ)聚合物以獨(dú)特的方式結(jié)合在一起。聚合物部門(mén)的大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新型F型膠粉除了表現(xiàn)出良好的促流性能外，而且也有非常好的機(jī)械強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度)及較高的耐磨性能。
3.3自流平砂漿中的填料與化學(xué)外加劑
除了無(wú)機(jī)膠凝材料(三元復(fù)合體系)及有機(jī)膠凝材料(可再分散膠粉)外，填料與化學(xué)外加劑對(duì)自流平砂漿的性能也有重要影響。如砂子及碳酸鈣的粒形、吸水率、級(jí)配、最大顆粒粒徑等均會(huì)明顯影響自流平砂漿的工作性能與后期物理力學(xué)性能。目前在自流平砂漿中使用的超塑化劑主要有干酪素(具有優(yōu)異的自愈合性能)、聚羧酸系列、聚丙烯酸系列、三聚腈胺磺酸鹽甲醛聚合物系列，萘磺酸鹽甲醛聚合物系列等，從減水效率及環(huán)保要求考察，聚羧酸系列減水劑已成為自流平砂漿配方的首選。當(dāng)然，如前述如果直接采用F型VINNAPAS 可再分散乳膠粉，就可以不必再使用超塑化劑了。
為了滿足自流平砂漿要求的“快干”及一定的可操作時(shí)間，還需要對(duì)三元膠凝材料的早期水化凝結(jié)進(jìn)行合理控制，由于自流平砂漿無(wú)機(jī)膠凝材料的復(fù)雜性，一般需要同時(shí)采用幾種緩凝劑及促凝劑才能滿足要求;另外適當(dāng)?shù)南輨┘霸龀韯┗蚍€(wěn)定劑也是自流平砂漿必不可少的重要組成;在開(kāi)發(fā)彩色面層自流平砂漿時(shí)，還需采用專用的無(wú)機(jī)顏料。在各種化學(xué)外加劑選用時(shí)，應(yīng)時(shí)刻關(guān)注各種化學(xué)外加劑間的相容性，盡量降低不同化學(xué)外加劑間的交互作用，并通過(guò)大量的流動(dòng)性能及凝結(jié)性能實(shí)驗(yàn)，確定各種化學(xué)外加劑間的最優(yōu)匹配關(guān)系。
四、水泥基自流平地面砂漿的施工方法
正確的施工方法是保證自流平砂漿優(yōu)異性能的前提條件之一，對(duì)于自流平砂漿，其施工主要可分成三個(gè)階段，主要包括自流平砂漿基面的處理，基面界面劑的涂刷，自流平砂漿的澆筑。
并非在所有的基面上均可以進(jìn)行自流平砂漿的施工，如果自流平砂漿的基材混凝土還處于較大的收縮期，那么如果基材混凝土發(fā)生收縮開(kāi)裂就會(huì)必然引起上面自流平砂漿的開(kāi)裂。除了基材的體積穩(wěn)定性要達(dá)到一定要求外，進(jìn)行自流平施工前還要對(duì)自流平基面進(jìn)行一定的前期處理，如對(duì)基面表面的浮灰及松動(dòng)部分進(jìn)行清理、對(duì)明顯的不平處進(jìn)行初步的鑿平或補(bǔ)平，對(duì)基材存在的裂縫進(jìn)行適當(dāng)?shù)木酆衔锷皾{修補(bǔ)，完成這些工作后還應(yīng)該用高壓水槍對(duì)地面進(jìn)行全面清洗。
基面處理完畢后，在自流平砂漿澆筑之前還需要用界面劑對(duì)基面進(jìn)行封閉。涂刷界面劑不僅是為了提高基面與自流平砂漿的粘結(jié)力，更重要的是封閉基面的氣孔，減少基材的吸水率，保證自流平砂漿不會(huì)因失水過(guò)快而導(dǎo)致可操作時(shí)間過(guò)短;另外封閉氣孔還會(huì)減少由基面引入的氣泡，改善自流平砂漿的表面狀態(tài)。
自流平砂漿的澆筑可根據(jù)澆筑面積的大小選擇機(jī)械方法或手工方法。澆筑完后需立即用設(shè)定高度的專用工具進(jìn)行刮平，控制自流平砂漿的澆筑高度，并且馬上用專用的帶釘滾筒對(duì)砂漿進(jìn)行排氣，加速消泡，整個(gè)澆筑過(guò)程中施工人員必須穿帶專用的釘鞋，整個(gè)澆筑過(guò)程必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。一般自流平砂漿均具有一定的保水功能，而且基本均屬于快凝快干系統(tǒng)，因而正確配方的自流平砂漿不需要進(jìn)行特殊的養(yǎng)護(hù)措施。
值得注意的是由于水泥基自流平砂漿配方體系的復(fù)雜性，它的凝結(jié)及“快干”會(huì)受環(huán)境溫、濕度的影響，因而在進(jìn)行特殊環(huán)境下的自流平施工時(shí)，還應(yīng)該對(duì)配方進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，然后才能進(jìn)行施工。
五、水泥基自流平砂漿產(chǎn)品的質(zhì)量控制
5.1 穩(wěn)定高品質(zhì)的原材料是配方設(shè)計(jì)優(yōu)化的前提條件，也是自流平砂漿產(chǎn)品質(zhì)量控制的基石。
5.2 自流平砂漿體系的快凝與“快干”是保證其早期體積穩(wěn)定性能的質(zhì)量控制關(guān)鍵。
5.3 自流平砂漿硬化體系的長(zhǎng)期低收縮率是保證其長(zhǎng)期體積穩(wěn)定性能的質(zhì)量控制關(guān)鍵。
5.4 自流平砂漿良好的工作性，包括流動(dòng)性、自愈合性、穩(wěn)定性及表面平整性等，是其滿足施工要求的質(zhì)量控制關(guān)鍵。
5.5 自流平硬化砂漿的物理力學(xué)性能是其滿足應(yīng)用要求質(zhì)量控制的關(guān)鍵。
5.6 正確的施工方法是保證自流平砂漿產(chǎn)品最終性能的關(guān)鍵因素。
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