石膏基自流平砂漿含水率測(cè)試及其測(cè)試方法對(duì)比研究

董峰亮 李文杰,2 何曙光 曾令旺

(1 西卡德高（上海）建材有限公司；2 德高（廣州）建材有限公司)(3 東莞市萬(wàn)科建筑技術(shù)研究有限公司)

石膏作為基礎(chǔ)的無(wú)機(jī)膠凝材料，相比水泥材料它具更低碳、環(huán)保特點(diǎn)，是一種綠色環(huán)保的基礎(chǔ)材，因而被廣泛應(yīng)用于特種砂漿中，如：石膏抹灰、石膏膩?zhàn)?、石膏基自流平砂漿等。石膏基自流平砂漿其主要成分：石膏、砂、細(xì)骨料、填料、可再分散聚合物膠粉、施工助劑、外加劑等[1]。石膏基自流平砂漿的生產(chǎn)和工程應(yīng)用可有效實(shí)現(xiàn)社會(huì)面節(jié)能減排，同時(shí)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，推動(dòng)固體廢棄物再利用等。石膏基自流平澆筑地面凝結(jié)后，因不易產(chǎn)生裂縫、空鼓等現(xiàn)象而廣受好評(píng)，大量被用于家庭裝修的木地板安裝和干法地暖的找平[2]。有關(guān)石膏基自流平砂漿研究行業(yè)類(lèi)有很多，從石膏原材料到骨料、添加劑等：張曉菲[3]等研究了不同粒徑的砂對(duì)石膏自流平砂漿強(qiáng)度影響，復(fù)合體系的砂能高提高強(qiáng)度。黃大勇[4]等研究了普通硅酸鹽水泥添加對(duì)石膏基自流平砂漿的影響，硅酸鹽水泥摻入提高流動(dòng)度和抗壓折強(qiáng)度，降低了膨脹率。但是，有關(guān)石膏基自流平的含水率研究及其測(cè)試方法研究較少，尤其是結(jié)合在工程應(yīng)用后期木地板和地暖應(yīng)用系統(tǒng)研究更少。地面基層含水率作為木地板鋪裝的重要技術(shù)參數(shù)，GB/T 20238-2018《木質(zhì)地板鋪裝、驗(yàn)收和使用規(guī)范》中明確給出了地面基層含水率的參數(shù)值（20%）[5]。測(cè)試和分析石膏基自流平砂漿的含水率的測(cè)試方法和變化規(guī)律對(duì)石膏基自流平砂漿地面安裝木地板應(yīng)用尤為重要。

本研究基于石膏基自流平砂漿施工應(yīng)用中，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間增加，含水率值不斷變化的基本規(guī)律，采用不同水分儀對(duì)比測(cè)試了不同石膏基自流平砂漿含水率。通過(guò)分析找到了石膏基自流平砂漿含水率變化規(guī)律和可現(xiàn)場(chǎng)用測(cè)試儀，為工程項(xiàng)目石膏基自流平砂漿面安裝木地板的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)材料與儀器

試驗(yàn)所用主要材料：石膏基自流平砂漿符合JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂漿》標(biāo)準(zhǔn)，建筑工程項(xiàng)目用4 種石膏基自流平砂漿，4 個(gè)石膏基自流平砂漿編號(hào)分別為1#、2#、3#、4#。

試驗(yàn)所用主要儀器：市售攪拌機(jī)、市售普通消泡滾筒和毛刷、上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司：101AS-3 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；深圳市和元晶實(shí)業(yè)有限公司：MT-10 數(shù)顯木材水分測(cè)試儀（電容式/插針式）；泰州市精泰儀器儀表有限公司：JT-C50 混凝土水分測(cè)定儀（微波式）；奧豪斯儀器（上海）有限公司：PX4202ZH型電子天平。不同水分測(cè)試儀測(cè)試和電子天平儀器見(jiàn)圖1。

圖1 不同水分測(cè)試儀測(cè)試和電子天平儀器

1.2試驗(yàn)方法與檢測(cè)

1.2.1原材料預(yù)處理與成型

測(cè)試場(chǎng)地為東莞萬(wàn)科住宅產(chǎn)業(yè)化研究基地室內(nèi)樣板實(shí)驗(yàn)室，所用原材料在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境放置1d，每個(gè)樣品成型面積為2m×3m=6m2，樣板施工厚度平均30mm。

1.2.2測(cè)試部分

A 型（電容式）含水率儀檢測(cè)：對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)的4 個(gè)試驗(yàn)樣品，測(cè)試數(shù)據(jù)編號(hào)分別為1-A#、2-A#、3-A#和4-A#；B型（微波式）含水率儀檢測(cè)：對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)的4 個(gè)試驗(yàn)樣品，測(cè)試數(shù)據(jù)編號(hào)分別為1-B#、2-B#、3-B#和4-B#。樣品成型后，用2種不同的含水率儀器分別在3d、7d、14d、28d、40d、50d、60d、70d、90d 測(cè)試各樣品的表層含水率，測(cè)試選取4 個(gè)樣品各3 個(gè)點(diǎn)，記錄并計(jì)算含水率平均值。稱(chēng)重檢測(cè)：對(duì)應(yīng)4個(gè)試驗(yàn)樣品，測(cè)試數(shù)據(jù)編號(hào)分別為1-C#、2-C#、3-C#和4-C#，樣品14d、28d、60d 時(shí)用切割機(jī)切取50mm×50mm 的試塊，每個(gè)樣板切去3 塊，切割后放入干燥皿中，24h 后進(jìn)行稱(chēng)重記錄。再轉(zhuǎn)移至70℃烘箱，烘48h，烘至絕干，再稱(chēng)重記錄，記錄并計(jì)算含水率平均值。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

試驗(yàn)所用2 種水分測(cè)試儀測(cè)試的4 種不同養(yǎng)護(hù)齡期、不同石膏基自流平砂漿的數(shù)據(jù)分別列于表1 中，依據(jù)質(zhì)量稱(chēng)重測(cè)試方法測(cè)試4 個(gè)石膏基自流平樣品的14d、28d、60d、90d含水率數(shù)據(jù)列于表2中：

表1 不同含水率儀測(cè)試樣品不同齡期的表層含水率

表2 不同樣品不同齡期的稱(chēng)重質(zhì)量含水率

2.1不同水分測(cè)試儀測(cè)試石膏自流平砂漿含水率分析

依據(jù)表1所列數(shù)據(jù)繪制了2種水分測(cè)試儀測(cè)試不同養(yǎng)護(hù)齡期石膏自流平砂漿的含水率變化曲線(xiàn)圖2。結(jié)合表1數(shù)據(jù)和圖2分析：2個(gè)水分測(cè)試儀測(cè)試4個(gè)樣品的含水率值都是隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)逐步變小，測(cè)試結(jié)果與石膏自然養(yǎng)護(hù)干燥變化相一致。觀察曲線(xiàn)圖和數(shù)據(jù)，可看到所有A 型（插針型）水分測(cè)試儀測(cè)試數(shù)據(jù)值均大于B 型（微波型）水分測(cè)試儀測(cè)試數(shù)據(jù)值，2 個(gè)數(shù)據(jù)值之間的偏差很大，尤其14d前數(shù)據(jù)值偏差更大，其中1-A#和1-B#最大差值近80，表明2種儀器在定量測(cè)試石膏自流平砂漿含水率不同，可能原因：2 種儀器在定量測(cè)試中所測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)量原理存在不同，此外2 種設(shè)備測(cè)試范圍值不同，A 型測(cè)試范圍0～99.9%，B 型測(cè)試范圍0～40%。再次觀察圖2中A和B圖曲線(xiàn)變化，曲線(xiàn)均在14d、60d 有清晰的拐點(diǎn)，說(shuō)明石膏基自流平砂漿樣品在14d、60d 齡期有一個(gè)快速的干燥，可能原因：14d 時(shí)候，表層水分揮發(fā)加速，60d 時(shí)候隨著石膏基自流平砂漿干燥程度由表層干燥進(jìn)入內(nèi)層干燥，石膏自流平砂漿深層區(qū)的水分找到快速揮發(fā)通道，水分揮發(fā)導(dǎo)致砂漿含水率迅速降低。60d 后石膏基砂漿的含水率數(shù)值開(kāi)始穩(wěn)定，其中1-A#、3-A#、4-A#的含水率值分別是19%、12%、17.8%，均符合GB/T 20238—2018《木質(zhì)地板鋪裝、驗(yàn)收和使用規(guī)范》中地面基層含水率的參數(shù)值（20%），而2-A#的含水率一直＞20%，屬于不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。依據(jù)B 型水分測(cè)定儀測(cè)試數(shù)據(jù)，所有4 個(gè)樣品1-B#、2-B#、3-B#、4-B#，在3d 養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)，分別是16.8%、18.7%、16.5%、17.5%，含水率值低于20%。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)樣板觀察，B 型水分測(cè)定儀器測(cè)試數(shù)據(jù)需要進(jìn)一步論證分析。

圖2 不同水分測(cè)試儀測(cè)試石膏基自流平砂漿不同齡期含水率變化曲線(xiàn)圖

2.2質(zhì)量稱(chēng)重含水率與儀器測(cè)試含水率對(duì)比分析

圖3 依據(jù)表1、表2 數(shù)據(jù)所做柱狀對(duì)比圖，結(jié)合數(shù)據(jù)觀察圖3，可清楚看到：①4 個(gè)自然養(yǎng)護(hù)齡期下，A 系列柱狀高度和C 系列柱狀的高度相接近的，B 系列柱狀高度低于其他2 個(gè)柱狀高度4 倍以上。結(jié)合表2 的數(shù)據(jù)值可以更直觀得出，A 型含水率值與質(zhì)量稱(chēng)重檢測(cè)數(shù)據(jù)一致，說(shuō)明A 型水分測(cè)試儀測(cè)試的數(shù)值可表示為質(zhì)量含水率，B 型水分測(cè)試儀檢測(cè)數(shù)據(jù)不可表示為質(zhì)量含水率。②結(jié)合2 個(gè)表的數(shù)據(jù)分析，A 型水分測(cè)試儀與質(zhì)量稱(chēng)重測(cè)試的數(shù)據(jù)值最大差值4-A#和4-C#的4.7, 相差7%，A測(cè)試系列與C 測(cè)試系列的平均差值為1.3，平均相差2.3%，說(shuō)明A 型含水率測(cè)試儀的含水率測(cè)試數(shù)據(jù)值準(zhǔn)確較高，可用于石膏基自流平砂漿無(wú)破壞型含水率定量測(cè)試。觀察發(fā)現(xiàn)B 系列數(shù)據(jù)值與A 和C 系列數(shù)據(jù)值存在數(shù)值呈倍數(shù)的差異，說(shuō)明B 型含水率測(cè)試儀可以用作石膏自流平砂漿含水率定性測(cè)試分析，用于觀察石膏基自流平砂漿在不同養(yǎng)護(hù)齡期的干燥程度。

圖3 稱(chēng)重質(zhì)量含水率測(cè)試數(shù)據(jù)與水分測(cè)試儀測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比圖

2.3石膏基自流平砂漿不同養(yǎng)護(hù)齡期含水率變化分析

依據(jù)表2 的數(shù)據(jù)，繪制了不同石膏基自流平砂漿含水率曲線(xiàn)變化對(duì)比圖4。

圖4 石膏基自流平砂漿不同養(yǎng)護(hù)齡期含水率變化曲線(xiàn)

結(jié)合表2 數(shù)據(jù)值和圖4 的曲線(xiàn)變化觀察，我們可以看到：①隨著石膏基自流平樣品養(yǎng)護(hù)齡期由14d到90d，4 個(gè)樣品的質(zhì)量含水率曲線(xiàn)由14d 到60d 快速下降，60d到90d 趨于平滑，說(shuō)明石膏基自流平在60d 后含水率趨于穩(wěn)定，石膏基自流平完全干固，預(yù)示著工程應(yīng)用時(shí)，石膏基自流平砂漿完成施工后，可在60d 后直接安裝木地板。②對(duì)比觀察4 個(gè)樣品曲線(xiàn)，結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析，樣品2#的含水率值在各養(yǎng)護(hù)齡期均為最高，分別是73%、56%、43%、23%，這可能與2#樣品為無(wú)砂石膏基自流平砂漿，石膏含量較高，在自然養(yǎng)護(hù)條件下與環(huán)境濕度保持平衡，石膏對(duì)水分敏感性高，因而保持高含水率，此外，高石膏含量樣品的致密性要更高，難以形成水分揮發(fā)通道，因而長(zhǎng)期含水率持續(xù)在高位。2#樣品的高含水率不利于木地板的安裝。③4 個(gè)樣品中，樣品3#的60d 含水率值可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的20%，90d 含水率值最低為12%，這可能與樣品3#含有一定量水泥有關(guān)，水泥在水化中需要消耗一定量的水分，此外，3#樣品的粗砂體系為石膏基自流平砂漿后期干燥提供有效的水分揮發(fā)通道。3#樣品低含水率和含水率快速達(dá)標(biāo)更利于后期的木地板施工，有助于工程應(yīng)用的石膏自流平砂漿推廣。

3 結(jié)論

⑴石膏基自流平砂漿含水率是隨著自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加含水率逐漸降低，含水率在7d、14d、60d 時(shí)有明顯數(shù)值變化，60d后保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

⑵不同石膏自流平砂漿含水率測(cè)試結(jié)果表明：在自然養(yǎng)護(hù)條件下，1#、3#、4#石膏基自流平砂漿的含水率需要60d 時(shí)間，實(shí)現(xiàn)低于20%，2#的含水率在長(zhǎng)達(dá)90d 的養(yǎng)護(hù)齡期無(wú)法下降到20%以?xún)?nèi)。說(shuō)明1#、3#、4#樣品在養(yǎng)護(hù)60d 后方可進(jìn)行木地板安裝，3#樣品不適合安裝木地板使用。在實(shí)際應(yīng)用中需要實(shí)際測(cè)試石膏基含水率，方可后續(xù)施工。

⑶不同測(cè)試儀器測(cè)試石膏基自流砂漿含水率的結(jié)果表明：分別采用含水率儀A 型（插針型）和B 型（微波型）與質(zhì)量稱(chēng)重法（C 型）檢測(cè)同樣的樣品，結(jié)果A 型（探針型）和質(zhì)量稱(chēng)重法（C 型）結(jié)果相一致。因而在工地實(shí)際應(yīng)用中，可用A 型（插針型）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)石膏基自流平砂漿的含水率定量測(cè)試，B 型（微波型）可用于定性分析。實(shí)驗(yàn)研究對(duì)工程項(xiàng)目的石膏基自流平砂漿推廣應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。