石膏基自流平砂漿含水率測試及其測試方法對比研究

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 東莞市萬科建筑技術研究有限公司)

石膏作為基礎的無機膠凝材料，相比水泥材料它具更低碳、環保特點，是一種綠色環保的基礎材，因而被廣泛應用于特種砂漿中，如：石膏抹灰、石膏膩子、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和工程應用可有效實現社會面節能減排，同時創造經濟價值，推動固體廢棄物再利用等。石膏基自流平澆筑地面凝結后，因不易產生裂縫、空鼓等現象而廣受好評，大量被用于家庭裝修的木地板安裝和干法地暖的找平[2]。有關石膏基自流平砂漿研究行業類有很多，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石膏自流平砂漿強度影響，復合體系的砂能高提高強度。黃大勇[4]等研究了普通硅酸鹽水泥添加對石膏基自流平砂漿的影響，硅酸鹽水泥摻入提高流動度和抗壓折強度，降低了膨脹率。但是，有關石膏基自流平的含水率研究及其測試方法研究較少，尤其是結合在工程應用后期木地板和地暖應用系統研究更少。地面基層含水率作為木地板鋪裝的重要技術參數，GB/T 20238-2018《木質地板鋪裝、驗收和使用規范》中明確給出了地面基層含水率的參數值（20%）[5]。測試和分析石膏基自流平砂漿的含水率的測試方法和變化規律對石膏基自流平砂漿地面安裝木地板應用尤為重要。

本研究基于石膏基自流平砂漿施工應用中，隨著養護時間增加，含水率值不斷變化的基本規律，采用不同水分儀對比測試了不同石膏基自流平砂漿含水率。通過分析找到了石膏基自流平砂漿含水率變化規律和可現場用測試儀，為工程項目石膏基自流平砂漿面安裝木地板的應用提供科學依據。

1 試驗部分

1.1試驗材料與儀器

試驗所用主要材料：石膏基自流平砂漿符合JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂漿》標準，建筑工程項目用4 種石膏基自流平砂漿，4 個石膏基自流平砂漿編號分別為1#、2#、3#、4#。

試驗所用主要儀器：市售攪拌機、市售普通消泡滾筒和毛刷、上海浦東榮豐科學儀器有限公司：101AS-3 電熱恒溫鼓風干燥箱；深圳市和元晶實業有限公司：MT-10 數顯木材水分測試儀（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。不同水分測試儀測試和電子天平儀器見圖1。

圖1 不同水分測試儀測試和電子天平儀器

1.2試驗方法與檢測

1.2.1原材料預處理與成型

測試場地為東莞萬科住宅產業化研究基地室內樣板實驗室，所用原材料在實驗室環境放置1d，每個樣品成型面積為2m×3m=6m2，樣板施工厚度平均30mm。

1.2.2測試部分

A 型（電容式）含水率儀檢測：對應實驗的4 個試驗樣品，測試數據編號分別為1-A#、2-A#、3-A#和4-A#；B型（微波式）含水率儀檢測：對應實驗的4 個試驗樣品，測試數據編號分別為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 測試各樣品的表層含水率，測試選取4 個樣品各3 個點，記錄并計算含水率平均值。稱重檢測：對應4個試驗樣品，測試數據編號分別為1-C#、2-C#、3-C#和4-C#，樣品14d、28d、60d 時用切割機切取50mm×50mm 的試塊，每個樣板切去3 塊，切割后放入干燥皿中，24h 后進行稱重記錄。再轉移至70℃烘箱，烘48h，烘至絕干，再稱重記錄，記錄并計算含水率平均值。

2 試驗結果與討論

試驗所用2 種水分測試儀測試的4 種不同養護齡期、不同石膏基自流平砂漿的數據分別列于表1 中，依據質量稱重測試方法測試4 個石膏基自流平樣品的14d、28d、60d、90d含水率數據列于表2中：

表1 不同含水率儀測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重質量含水率

2.1不同水分測試儀測試石膏自流平砂漿含水率分析

依據表1所列數據繪制了2種水分測試儀測試不同養護齡期石膏自流平砂漿的含水率變化曲線圖2。結合表1數據和圖2分析：2個水分測試儀測試4個樣品的含水率值都是隨著養護齡期的增長逐步變小，測試結果與石膏自然養護干燥變化相一致。觀察曲線圖和數據，可看到所有A 型（插針型）水分測試儀測試數據值均大于B 型（微波型）水分測試儀測試數據值，2 個數據值之間的偏差很大，尤其14d前數據值偏差更大，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 種儀器在定量測試中所測試數據計量原理存在不同，此外2 種設備測試范圍值不同，A 型測試范圍0～99.9%，B 型測試范圍0～40%。再次觀察圖2中A和B圖曲線變化，曲線均在14d、60d 有清晰的拐點，說明石膏基自流平砂漿樣品在14d、60d 齡期有一個快速的干燥，可能原因：14d 時候，表層水分揮發加速，60d 時候隨著石膏基自流平砂漿干燥程度由表層干燥進入內層干燥，石膏自流平砂漿深層區的水分找到快速揮發通道，水分揮發導致砂漿含水率迅速降低。60d 后石膏基砂漿的含水率數值開始穩定，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《木質地板鋪裝、驗收和使用規范》中地面基層含水率的參數值（20%），而2-A#的含水率一直＞20%，屬于不符合標準要求。依據B 型水分測定儀測試數據，所有4 個樣品1-B#、2-B#、3-B#、4-B#，在3d 養護齡期時，分別是16.8%、18.7%、16.5%、17.5%，含水率值低于20%。結合現場樣板觀察，B 型水分測定儀器測試數據需要進一步論證分析。

圖2 不同水分測試儀測試石膏基自流平砂漿不同齡期含水率變化曲線圖

2.2質量稱重含水率與儀器測試含水率對比分析

圖3 依據表1、表2 數據所做柱狀對比圖，結合數據觀察圖3，可清楚看到：①4 個自然養護齡期下，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 個柱狀高度4 倍以上。結合表2 的數據值可以更直觀得出，A 型含水率值與質量稱重檢測數據一致，說明A 型水分測試儀測試的數值可表示為質量含水率，B 型水分測試儀檢測數據不可表示為質量含水率。②結合2 個表的數據分析，A 型水分測試儀與質量稱重測試的數據值最大差值4-A#和4-C#的4.7, 相差7%，A測試系列與C 測試系列的平均差值為1.3，平均相差2.3%，說明A 型含水率測試儀的含水率測試數據值準確較高，可用于石膏基自流平砂漿無破壞型含水率定量測試。觀察發現B 系列數據值與A 和C 系列數據值存在數值呈倍數的差異，說明B 型含水率測試儀可以用作石膏自流平砂漿含水率定性測試分析，用于觀察石膏基自流平砂漿在不同養護齡期的干燥程度。

圖3 稱重質量含水率測試數據與水分測試儀測試數據對比圖

2.3石膏基自流平砂漿不同養護齡期含水率變化分析

依據表2 的數據，繪制了不同石膏基自流平砂漿含水率曲線變化對比圖4。

圖4 石膏基自流平砂漿不同養護齡期含水率變化曲線

結合表2 數據值和圖4 的曲線變化觀察，我們可以看到：①隨著石膏基自流平樣品養護齡期由14d到90d，4 個樣品的質量含水率曲線由14d 到60d 快速下降，60d到90d 趨于平滑，說明石膏基自流平在60d 后含水率趨于穩定，石膏基自流平完全干固，預示著工程應用時，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對比觀察4 個樣品曲線，結合表中數據分析，樣品2#的含水率值在各養護齡期均為最高，分別是73%、56%、43%、23%，這可能與2#樣品為無砂石膏基自流平砂漿，石膏含量較高，在自然養護條件下與環境濕度保持平衡，石膏對水分敏感性高，因而保持高含水率，此外，高石膏含量樣品的致密性要更高，難以形成水分揮發通道，因而長期含水率持續在高位。2#樣品的高含水率不利于木地板的安裝。③4 個樣品中，樣品3#的60d 含水率值可以達到標準要求的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，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通道。3#樣品低含水率和含水率快速達標更利于后期的木地板施工，有助于工程應用的石膏自流平砂漿推廣。

3 結論

⑴石膏基自流平砂漿含水率是隨著自然養護時間的增加含水率逐漸降低，含水率在7d、14d、60d 時有明顯數值變化，60d后保持相對穩定狀態。

⑵不同石膏自流平砂漿含水率測試結果表明：在自然養護條件下，1#、3#、4#石膏基自流平砂漿的含水率需要60d 時間，實現低于20%，2#的含水率在長達90d 的養護齡期無法下降到20%以內。說明1#、3#、4#樣品在養護60d 后方可進行木地板安裝，3#樣品不適合安裝木地板使用。在實際應用中需要實際測試石膏基含水率，方可后續施工。

⑶不同測試儀器測試石膏基自流砂漿含水率的結果表明：分別采用含水率儀A 型（插針型）和B 型（微波型）與質量稱重法（C 型）檢測同樣的樣品，結果A 型（探針型）和質量稱重法（C 型）結果相一致。因而在工地實際應用中，可用A 型（插針型）進行現場石膏基自流平砂漿的含水率定量測試，B 型（微波型）可用于定性分析。實驗研究對工程項目的石膏基自流平砂漿推廣應用具有指導意義。