康 勇，张鹤译

(辽宁省建设科学研究院有限责任公司,辽宁 沈阳 110005)

地面用水泥基自流平砂浆具有优良的性能，其推广应用不仅可为材料生产企业和建筑施工企业带来良好的经济效益和社会效益，而且从节能、降耗、环保及提高建筑物质量等方面都有着十分重要的意义[1-2]。地面用水泥基自流平砂浆按材料使用部位分为面层和垫层。垫层产品按其抗压强度等级分为C16、C20、C25、C30、C35、C40共6类，垫层产品按其抗折强度等级分为F4、F6、F7、F8、F10共5类。

制备地面用水泥基自流平砂浆的关键是：在低水灰比条件下，提高材料的流变性能；在大流动性前提下，保证其具有良好的黏聚性，防止泌水、离析；在满足相对较长可工作时间的前提下，提高早期强度，减少收缩[3]。

作为水泥基材料，考虑节约资源、重视节能减排才能更有利于产品的发展和推广。粉煤灰作为一种工业废料，在水泥、混凝土等绿色建材中发挥着重要作用[4-5]。本文从满足水泥基自流平砂浆的工作性能和力学性能出发，通过调整粉煤灰取代水泥比例、70～120目硅砂比例、胶粉和消泡剂掺量4个配比参数，对水泥基自流平砂浆的流动度和强度进行试验研究，得到制备抗压强度等级C40、抗折强度等级F10的垫层水泥基自流平砂浆优化配合比。

1 材料与方法

1.1 原材料

水泥采用辽阳天瑞水泥有限公司生产的52.5R普通硅酸盐水泥，标准稠度用水量28.5%，28 d抗折强度8.8 MPa，28 d抗压强度58.6 MPa，其他各项指标符合标准要求。粉煤灰采用铁岭新元建材有限责任公司的F类Ⅰ级灰，比表面积为720 m2/kg，细度(45 μm方孔筛余)为8.2%。砂子采用辽宁彰武产70～120目硅砂和40～70目硅砂。胶粉采用德国瓦克5010N可再分散乳胶粉。消泡剂采用德国明凌AGITANR P803粉末消泡剂。纤维素采用陶氏化学WALOCEL MT 400 PFV 羟乙基甲基纤维素。木质纤维采用德国JRS公司ARBOCEL ZZC500木质纤维。减水剂采用自制粉体聚羧酸减水剂，减水率30%。

1.2 试验方法

试验采用的水泥基自流平砂浆配比如表1所示，水料比为0.22。试验中采用单变量的方法进行试验分析，先进行粉煤灰取代水泥比例试验(即编号1，2，3，4，5)，根据试验结果进行后续单变量试验。通过改变配比参数：粉煤灰取代水泥比例、70～120目硅砂比例、胶粉掺量和消泡剂掺量来分析4个配比参数对自流平砂浆的性能影响情况，测试了初始流动度、20 min流动度、24 h和28 d抗折和抗压强度，试验方法按照《地面用水泥基自流平砂浆》(JC/T 985—2017)标准中规定执行[6]。

表1 水泥基自流平砂浆配比(质量百分比，%)

2 结果与分析

2.1 粉煤灰取代水泥比例影响分析

粉煤灰取代水泥比例对水泥基自流平砂浆的性能影响试验结果如图1～图3所示。

图1 粉煤灰取代水泥比例对流动度影响

图2 粉煤灰取代水泥比例对24 h强度影响

图3 粉煤灰取代水泥比例对28 d强度影响

由图1可以看出，当粉煤灰取代水泥比例低于20%时，随着粉煤灰取代水泥比例的增加，自流平砂浆的流动度逐渐增大，流动度损失率下降。但粉煤灰取代水泥比例超过25%时流动度开始下降，流动度损失率增大。此外，当粉煤灰取代率为10%时，自流平砂浆20 min流动度低于130 mm，流动度达不到标准要求。由此可以得出，当粉煤灰取代率在15%～25%时，对提高自流平砂浆初始流动度和降低流动度损失率有一定作用。这主要是由于粉煤灰品质较好，微珠效应在粉煤灰掺量较少的情况下得以充分发挥，表现为流动度逐渐增大；粉煤灰掺量增加到一定量时，由于粉煤灰的火山灰效应，参与进行水化反应，故使得流动性下降。

由图2、图3可以看出，随着粉煤灰取代水泥比例的增加，自流平砂浆的24 h和28 d抗折、抗压强度均呈现下降趋势，当粉煤灰取代水泥比例为25%时，28 d抗折强度为10.4 MPa，抗压强度为40.6 MPa。当粉煤灰取代水泥比例低于25%时，自流平砂浆24 h压折比变化平缓，当粉煤灰取代水泥比例超过25%时，压折比开始增加。由此可以得出，粉煤灰取代率宜控制在25%以下。综合自流平砂浆流动度、流动度损失率和强度考虑，粉煤灰取代率为20%比较合适，其他试验配比均固定使用编号3对应的配比，即粉煤灰取代水泥比例为20%，70～120目硅砂比例60%，胶粉掺量为1.5%，消泡剂掺量为0.04%。。

2.2 70～120目硅砂比例影响分析

70～120目硅砂比例对水泥基自流平砂浆的性能影响试验结果如图4～图6所示。

图4 70～120目硅砂比例对流动度影响

图5 70～120目硅砂比例对24 h强度影响

图6 70～120目硅砂比例对28 d强度影响

由图4可以看出，随着70～120目硅砂比例的增加，自流平砂浆流动度和流动度损失率呈增大趋势。当70～120目硅砂比例为30%时，自流平砂浆初始流动度和20 min流动度低于130 mm，不符合标准要求。70～120目硅砂比例为70%时，流动度损失率最大。由此可以得出，70～120目硅砂比例在40%～60%时能较好的满足砂浆流动性要求。

由图5、图6可以看出，随着70～120目硅砂比例的增加，自流平砂浆的24 h和28 d的抗折、抗压强度均呈现下降趋势。70～120目硅砂比例为70%时，自流平砂浆28 d抗折强度为8.3 MPa，抗压强度为38.5 MPa，不符合初期设计要求。随着70～120目硅砂比例的增加，自流平砂浆24 h压折比变化平缓，70～120目硅砂比例为70%时，自流平砂浆28 d压折比增大明显。综合自流平砂浆流动度、流动度损失率和强度考虑，70～120目硅砂比例为60%比较合适。

2.3 胶粉掺量影响分析

胶粉作为一种重要的化学外加剂，可以提高砂浆的柔韧性，降低砂浆的开裂风险，同时可以改善砂浆的黏聚性和保水性。胶粉掺量对水泥基自流平砂浆的性能影响试验结果如图7～图9所示。

图7 胶粉掺量对流动度影响

图8 胶粉掺量对24 h强度影响

图9 胶粉掺量对28 d强度影响

由图7可以看出，随着胶粉掺量的增加，自流平砂浆流动度呈增大趋势，流动度损失率呈下降趋势。胶粉掺量1.0%时，自流平砂浆初始流动度与未掺胶粉初始流动度比提高5%，胶粉掺量2.0%时流动度损失率增大。由此可以得出，自流平砂浆掺入适量的胶粉可以降低砂浆内摩擦力，起到润滑作用，提高砂浆流动性能，降低流动度损失率。

由图7、图8可以看出，随着胶粉掺量的增加，自流平砂浆抗压强度略有下降，而抗折强度明显提高，压折比逐渐减小。胶粉掺量1.5%时，自流平砂浆24 h抗折强度是未掺胶粉的2.3倍，28 d抗折强度是未掺胶粉的2.7倍，24 h压折比是未掺胶粉的40%，28 d压折比是未掺胶粉的32%。自流平砂浆压折比降低提高了砂浆柔性，降低开裂几率。综合自流平砂浆流动度、流动度损失率和强度考虑，胶粉掺量为1.5%比较合适。

2.4 消泡剂影响

消泡剂在砂浆中扮演者重要角色，可以改善机械搅拌带来的气泡，优化孔结构，使硬化后的材料达到表面平整、无蜂窝麻面、匀质性好。消泡剂掺量对水泥基自流平砂浆的性能影响试验结果如图10～图12所示。

图10 消泡剂掺量对流动度影响

图11 消泡剂掺量对24 h强度影响

图12 消泡剂掺量对28 d强度影响

由图10可以看出，随着消泡剂掺量的提高，自流平砂浆流动度呈增大趋势，流动度损失率呈先降低后增大趋势。消泡剂中乳化剂起到润滑助流作用，加入后能够减小砂浆的黏度，提高流动性，但当消泡剂掺量为0.06%时，消泡作用显著，砂浆中起到滚珠作用的气泡量显著减少，砂浆流动性降低，流动度损失率增大显著。

由图11、图12可以看出，随着消泡剂掺量的提高，自流平砂浆抗折强度和抗压强度呈增大趋势，压折比呈下降趋势。与未掺消泡剂自流平砂浆比，消泡剂掺量为0.04%时，24 h抗折强度是、抗压强度分别提高1.2 MPa、2.6 MPa，28 d抗折强度、抗压强度分别提高3.3 MPa、6.3 MPa。24 h 压折比在消泡剂掺量0.04%时最低，降低了砂浆早期开裂的出现几率。综合自流平砂浆流动度、流动度损失率和强度考虑，消泡剂掺量为0.04%比较合适。

3 结 论

水泥基自流平砂浆性能受不同配比参数共同作用影响，应同时考虑工作性、标准要求和经济性，通过选择合理的配比参数不但可以获得性能优良的水泥基自流平砂浆也可以降低产品成本。本文通过试验确定：配比参数分别为粉煤灰取代水泥比例20%，70～120目硅砂比例60%，胶粉掺量1.5%，消泡剂掺量0.04%，可获得性能满足标准要求的C40F10垫层水泥基自流平砂浆。