由无机纳米材料、有机高分子材料等多种外加剂制备了一种新型悬浮稳定剂，通过单因素试验研究了该悬浮稳定剂对水泥基自流平砂浆的工作性、强度、收缩性能、稳定性的影响，并得到了最佳掺量。此外，还对比了悬浮稳定剂和纤维素醚在自流平砂浆中的使用效果。结果表明：所制备的悬浮稳定剂可以取代纤维素醚，降低了自流平砂浆的用水量敏感度，提高了自流平砂浆的后期强度，硬化后收缩率稳定，减小了开裂风险，使用效果比纤维素醚更优。

关键词：悬浮稳定剂；自流平砂浆；收缩性能；敏感性

                                                                                                           前言

自流平砂浆是一种新型环保地面装饰材料，由胶凝材料、细骨料、外加剂等均匀混合后加水搅拌，依靠自身重力流动，专用于找平的地面材料。自流平砂浆分为石膏基自流平砂浆和水泥基自流平砂浆，其中，水泥基自流平砂浆常采用普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥-石膏三元胶凝体系制备，具有早期强度高、长期强度稳定、体积稳定性好等特点[1-6]。采用自流平砂浆施工的地面收缩小、水平度高、表面平滑、施工效率高、绿色环保，适用于多种基层的地面垫层[7-8]。

自流平砂浆属于高流动性砂浆，对用水量较为敏感，要求浆体具有良好的流动性，如何有效降低自流平砂浆对用水量的敏感性， 提高其适应性，成为当前业内研究的重要课题。目前，自流平砂浆大多采用纤维素醚作为保水剂， 与减水剂配合使用，是实现自流平砂浆施工性能、后期力学性能、耐久性能等综合性能的重要保障[9-14]。在施工过程中，为了加快施工进度，节约成本，工人有时会随意加水，超出自流平砂浆的规定用水量，自流平砂浆容易出现离析、泌水和下沉现象，严重影响施工后的效果与工程质量。因此，仅提高纤维素醚掺量并不能降低自流平砂浆对用水量的敏感性。

悬浮稳定剂由无机纳米材料、有机高分子材料等多种外加剂混合配制而成， 掺入自流平砂浆中，能促进浆体的均匀、稳定，具有保水、增稠、抵抗沉降等多重效果。悬浮稳定剂是自流平、灌浆料等高流动性砂浆的重要外加剂，主要成分为低黏度纤维素醚，纤维素醚虽有保水、增稠、改善浆体和易性的作用，但容易造成高流动性砂浆泌水，提高其掺量又会影响砂浆的性能。因此，本文自制一种保水、稳定、用水量敏感性低的悬浮稳定剂，通过单因素试验研究该悬浮稳定剂对自流平砂浆工作性、强度和收缩性能的影响，并得到最佳掺量，并对比该悬浮稳定剂和纤维素醚在自流平砂浆中的使用效果，以期为该悬浮稳定剂在自流平砂浆中的应用提供参考。

1 试验概况

1.1 原材料

胶凝材料：P·O 42.5 级水泥 （以下简称 P·O）、硫铝酸盐水泥（以下简称 SAC）、天然无水石膏。

骨料：粒径为 0.125~0.210 mm 的石英砂。

悬浮稳定剂 530c：由硅酸镁锂、文莱胶、氢氧化钙等制备而成。

其他外加剂：400 黏度纤维素醚 MT-400、 聚羧酸系减水剂 PC-570、有机硅消泡剂、酒石酸、碳酸锂、胶粉。

1.2 试验设计

通过前期探索性试验，确定了悬浮稳定剂的掺量范围，设计单因素试验确定其最佳掺量。将粉料倒入水泥胶砂搅拌锅内搅拌， 初始慢速搅拌 120 s，加水搅拌 90 s， 制备水泥基自流平砂浆。试验配合比见表 1，其中，外加剂掺量均为水泥基自流平砂浆总质量的百分比。

.3 性能测试

根据 JC/T 985—2017 《地面用水泥基自流平砂浆》对自流平砂浆的工作性、力学性能、收缩性能进行测试。

1.4 仪器设备

JJ-5 型水泥胶砂搅拌机、TAW-300C 抗压、抗折试验机、EHC-2500 微机控制抗压抗折试验机控制 系 统 、HD-03 双 通 道 红 外 线 膨 胀 收 缩 测 试 仪 、MTQ/MTB 电子天平。2 结果与讨论

2.1 悬浮稳定剂对自流平砂浆工作性的影响

悬浮稳定剂对自流平砂浆工作性的影响见表 2。

从表 2 可以看出， 随着悬浮稳定剂掺量的增加， 自流平砂浆的流动度呈先缓慢增加后逐渐减小的趋势，20 min 流动度保持较好，湿密度增加，自流平砂浆抵抗沉降的能力增强。当悬浮稳定剂掺量小于 0.07%时，随着悬浮稳定剂掺量的增加，自流平砂浆的流动度增加，这是由于机器搅拌会引入一定量的微小气泡， 这些微小气泡均匀分散在自流平砂浆中起到滚珠作用， 增大了自流平砂浆的流动度[15-16]；当悬浮稳定剂掺量在 0.07%～0.13%时，自流平砂浆的流动度降低，这是由于悬浮稳定剂掺量过高后，其中含有的水溶性有机高分子材料溶解之后增加了浆体的稠度， 降低了自流平砂浆的流动度。当悬浮稳定剂掺量大于 0.13%时， 自流平砂浆的流动度小于 140 mm，流动性差，不利于施工。因此，悬浮稳定剂掺量不宜过高，一般不超过 0.13%。

2.2 悬浮稳定剂对自流平砂浆力学性能的影响

悬浮稳定剂对自流平砂浆强度的影响见图 1。

由图 1 可知，悬浮稳定剂掺量对自流平砂浆试件抗折强度的影响相对较小；随着悬浮稳定剂掺量增加，自流平砂浆除 1 d 抗压强度有所降低外，3 d、28 d 抗压强度均有所增加。自流平砂浆在水泥水化前期，C2S 与 C3S 的水化产物为 C-S-H 凝胶、Ca(OH)2和 AFt 形成了自流平砂浆的早期强度[17-18]。悬浮稳定剂具有保水效果，把浆体中游离的水封锁在体系内部， 阻碍了水泥水化生成 C-S-H 凝胶和 AFt，在一定程度上影响了自流平砂浆的 1 d 抗压强度。悬浮稳定剂的掺量越高， 对 1 d 抗压强度的影响越明显，但随着龄期的延长，封锁在体系中游离的水缓慢释放，继续与未水化的水泥发生反应，提高了自流平砂浆的后期强度。

2.3 悬浮稳定剂对自流平砂浆收缩性能的影响

悬浮稳定剂对自流平砂浆收缩性能的影响见图 2。

由图 2 可知，自流平砂浆的收缩率随着悬浮稳定剂掺量的增加先增加后降低最后趋于稳定。12 d时，自流平砂浆的收缩率开始降低，这是由于石膏可以与水泥中的 C3A 反应，且石膏还可以与水化产物Ca(OH)2 协同生成 AFt[19-20]，产生微膨胀，导致收缩率降低。15 d 后，随着悬浮稳定剂掺量的增加，收缩率逐渐稳定，当悬浮稳定剂掺量为 0.13%时，自流平砂浆 28 d 的收缩率变化相对平缓，且符合国家标准规范要求（小于 0.10%）。

2.4 稳定性

为进一步研究所制备的悬浮稳定剂是否可以作为一种优异的外加剂掺入自流平砂浆中，本文对自流平砂浆砂浆的浆体稳定性和长期稳定性进行了测试。进行浆体稳定性研究时，自流平砂浆即配即用，检测其用水量敏感性。

2.4.1 浆体稳定性

经上述试验探索，结合实际试验情况，选取悬浮稳定剂掺量为 0.12%， 研究不同水胶比对自流平砂浆用水量敏感性的影响，以流动度、抵抗离析泌水性能、表观状态 3 个因素作为检验指标，检验自流平砂浆的浆体稳定性。自流平砂浆的用水量敏感性试验结果见表 3。

由表 3 可知，当水胶比由 0.26 提高到 0.29 时，自流平砂浆的浆体稠度降低，初始流动度增加，20 min后流动度保持能力好，浆体稳定性好。说明悬浮稳定剂可以降低自流平砂浆的用水量敏感性，当用水量提高 10%左右、流动度控制在 140～155 mm 时，自流平砂浆不会出现离析、泌水现象，且表观状态平整光滑。但当水胶比大于 0.29 时，自流平砂浆发生离析、泌水，表面泛白，影响表面光滑度。

2.4.2 长期稳定性

选取悬浮稳定剂掺量为 0.12%，水胶比为 0.26，制备了自流平干粉砂浆， 放在标准试验条件下 （不通风）， 研究放置不同时间后成品自流平砂浆的长期稳定性，试验结果见表 4。

表 4 可知， 随着干粉砂浆放置时间的增加，加水搅拌对自流平砂浆的流动度和硬化后的强度无明显影响，初始流动度为 143～146 mm，28 d 抗压强度为26.12～27.87 MPa。因此，用该悬浮稳定剂配制自流平干粉砂浆时，加水搅拌后，自流平砂浆的长期稳定性优越。

2.5悬浮稳定剂与纤维素醚使用效果对比

在其他条件相同的情况下，分别掺入悬浮稳定剂与纤维素醚制备自流平砂浆， 调整初始流动度一致，对比悬浮稳定剂与纤维素醚的使用效果。自流平砂浆的配合比见表 5，使用性能对比见表 6、图 3。

由表 6 可知， 掺悬浮稳定剂 530c 的自流平砂浆流动性保持能力和后期抗压强度高于掺纤维素醚MT-400 组，二者表面均平整光滑。

由图 3 可知， ①组试件的收缩率变化相对较小，曲线趋势较为平缓，说明自流平砂浆浆体更加密实，降低了后期开裂风险。

3 结论

（1）悬浮稳定剂可以取代纤维素醚用于制备水泥基自流平砂浆， 且制备出的自流平砂浆性能较优，本文试验中，悬浮稳定剂的最佳掺量为 0.12%。

（2）悬浮稳定剂具有良好的保水性和防沉降能力，可以防止自流平砂浆离析、泌水，前期封锁自流平砂浆中游离的水，后期缓慢释放水，继续与未水化的水泥发生反应，提高了自流平砂浆的后期抗压强度，降低了收缩率，提高了抗裂性能。

（3）悬浮稳定剂能降低自流平砂浆的用水量敏感性，当用水量提高 10%左右、流动度控制在 140~155 mm 时，自流平砂浆不会出现泌水、离析现象，长期稳定性较好。

（4）与纤维素醚对比，悬浮稳定剂的使用效果更优，20 min 流动性保持能力好， 自流平砂浆 28 d收缩率变化趋势平缓。