隨著低彈性模量的薄飾面材料（PVC 地板、橡膠地板卷材等）應(yīng)用越來(lái)越廣泛，地面自流平材料已逐漸成為大型超市、停車場(chǎng)、工廠車間、倉(cāng)庫(kù)等地面鋪筑的首選材料。石膏基自流平材料力學(xué)性能發(fā)展快，施工簡(jiǎn)單，硬化后體積穩(wěn)定性好，具有保溫隔熱、隔音、調(diào)濕等功能，是現(xiàn)有市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。由于石膏屬于氣硬性膠凝材料，表面硬度低，耐水性和耐磨性均較差是此類材料普遍存在的問(wèn)題。脫硫石膏（FGD）是將含硫燃料（煤、石油）燃燒后所產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過(guò)相應(yīng)脫硫凈化處理過(guò)程得到的工業(yè)副產(chǎn)品，其煅燒后得到的建筑石膏（CaSO4·0.5H2O）在凝結(jié)特性、水化動(dòng)力學(xué)和物理力學(xué)性質(zhì)等方面不比天然建筑石膏差[3-4]。因此，采用脫硫石膏代替天然石膏生產(chǎn)自流平材料越來(lái)越受到重視[5-7]。與天然石膏不同，脫硫石膏是在漿液中快速沉淀形成，其粒度小，粒徑主要分布在40~60 μm，級(jí)配嚴(yán)重不合理，因此，脫硫石膏的流變性能較差，配置的砂漿漿體更容易發(fā)生離析、分層和泌水現(xiàn)象。更重要的是，脫硫石膏基砂漿硬化后孔隙率偏高，這些孔隙為外界水分及其他離子提供了通道，嚴(yán)重影響其耐水性和耐久性，縮短自流平材料的服役壽命。本試驗(yàn)考察將粉煤灰和水泥等質(zhì)量代替一定的脫硫石膏后自流平材料流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間及早期強(qiáng)度等性能的變化規(guī)律，研究粉煤灰和水泥對(duì)脫硫石膏自流平硬化試塊孔隙率及孔徑分布的影響，孔隙率變化對(duì)耐水性的影響規(guī)律與作用機(jī)理，為脫硫石膏基自流平砂漿的耐水性改善提供科學(xué)有效的技術(shù)方案。1 試驗(yàn)部分1.1 原料石膏粉為河北唐山凱杰公司脫硫石膏粉，主要礦物組成為半水石膏，具體物理性能見(jiàn)表1。粉煤灰為Ⅱ級(jí)灰，礦物組成主要為莫來(lái)石和石英，含少量石灰石；水泥為金隅 P·O42.5 水泥。原料化學(xué)組成，見(jiàn)表2。外加劑主要包括保水劑、羥丙基甲基纖維素HPMC、高效減水劑WR、消泡劑B-1、乙烯- 醋酸乙烯共聚物（EVA）可再分散乳膠粉S-05，均為市售產(chǎn)品。骨料為天然河砂經(jīng)0.6 mm 篩網(wǎng)篩分后的細(xì)砂。1.2　試驗(yàn)方法　以脫硫石膏粉為主要膠凝材料，粉煤灰等質(zhì)量代替比例為0、10%、20%、30%，水泥等質(zhì)量代替比例為0、4%、8%、12%、16%，討論二者摻量變化對(duì)脫硫石膏自流平砂漿拌合物的流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間及早期力學(xué)性能的影響規(guī)律；以抗壓軟化系數(shù)為主要指標(biāo)考察耐水性的變化，具體測(cè)試過(guò)程為：成型后帶模標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1 d，測(cè)試24 h 強(qiáng)度；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1 d 后的試塊，將其中一組放入（20±2）℃水中養(yǎng)護(hù)1 d，測(cè)試水養(yǎng)強(qiáng)度，另一組40 ℃烘至絕干得到絕干強(qiáng)度，抗壓軟化系數(shù)= 絕干強(qiáng)度/ 水養(yǎng)強(qiáng)度。吸水率測(cè)試條件為：絕干試塊，浸泡在（20±2）℃靜水中24 h 后的質(zhì)量變化。其中，脫硫石膏、砂與水的質(zhì)量比1∶0.5∶0.45，具體試驗(yàn)方法按照GB/T 17669.3-1999《建筑石膏力學(xué)性能的測(cè)定》的要求進(jìn)行。壓汞測(cè)試選用空白樣，以及粉煤灰和水泥摻量分別為20% 和10% 的絕干試塊進(jìn)行，所用儀器為美國(guó)麥克公司的AutoPore IV9500 型壓汞儀。2　結(jié)果與討論2.1　粉煤灰對(duì)砂漿基本性能的影響　粉煤灰摻量對(duì)脫硫石膏基自流平砂漿基本性能的影響，見(jiàn)圖1。從圖1 可看出，隨著粉煤灰摻量的增加，砂漿拌合物的流動(dòng)性大幅度改善，摻量為30% 時(shí)，流動(dòng)度值增加37%，且30 min 經(jīng)時(shí)損失不大；摻入粉煤灰延長(zhǎng)了砂漿的凝結(jié)時(shí)間，初凝與終凝時(shí)間間隔有增加趨勢(shì)，但均能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。粉煤灰摻入量較大時(shí)，會(huì)降低砂漿早期強(qiáng)度，但控制適宜的摻量，可凸顯出粉煤灰對(duì)流動(dòng)性的改善作用。可見(jiàn)適量粉煤灰等質(zhì)量代替脫硫石膏后，砂漿流動(dòng)度顯著改善，這為自流平砂漿降低單方用水量提供了條件，用水量降低不僅可彌補(bǔ)因摻加粉煤灰?guī)?lái)的力學(xué)性能下降，且對(duì)耐水性及耐久性有著重要影響。除了二水石膏晶體自身溶解度較大外，為保證施工性能，石膏基自流平砂漿的用水量（60% 左右）遠(yuǎn)大于其水化所需理論用水量（18.6%），較高的孔隙率結(jié)構(gòu)是其耐水性差的原因。摻入粉煤灰降低石膏所占比例，優(yōu)化脫硫石膏的“微級(jí)配”，且粉煤灰球形顆粒具有一定的“滾珠效應(yīng)”，可進(jìn)一步增加砂漿流動(dòng)度，共同實(shí)現(xiàn)降低用水量的目的。微觀上，砂漿中可水溶性水化產(chǎn)物二水石膏含量減小，孔隙率下降，孔徑分布得到優(yōu)化，宏觀表現(xiàn)為耐水性和耐久性提升。2.2　水泥對(duì)砂漿性能的影響　摻入水泥對(duì)自流平砂漿基本性能的影響，見(jiàn)圖2。從圖2 可看出，摻入水泥也可增加砂漿流動(dòng)性，摻量大于8% 時(shí)，流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失有增加趨勢(shì)，初凝和終凝時(shí)間均明顯縮短。摻入水泥未對(duì)早期強(qiáng)度產(chǎn)生明顯影響。摻入水泥對(duì)砂漿性能影響與粉煤灰有明顯不同，這主要是因?yàn)樗嘧陨碛泻軓?qiáng)的水化反應(yīng)活性，遇水后即可快速反應(yīng)，加速脫硫石膏水化過(guò)程，從而對(duì)砂漿拌合物性能產(chǎn)生顯著影響。同時(shí)，本次測(cè)試均為1 d 齡期，水泥水化程度非常低，這是力學(xué)性能變化不大的主要原因，隨著齡期延長(zhǎng)，水泥持續(xù)水化對(duì)砂漿后期力學(xué)性能的增長(zhǎng)、細(xì)化孔徑及耐久性改善均會(huì)有很大幫助。綜合考慮砂漿材料施工性能與力學(xué)性能，粉煤灰和水泥替代比例應(yīng)分別控制在20% 和10% 以內(nèi)。2.3　耐水性和軟化系數(shù)　粉煤灰和水泥摻量對(duì)砂漿吸水率和軟化系數(shù)的影響，見(jiàn)圖3。選取粉煤灰摻量20%，水泥摻量8% 和空白樣，對(duì)應(yīng)的編號(hào)為FDG80-FA20，F(xiàn)DG92-C8 和FDG100，測(cè)試分析了絕干試樣的孔隙率與孔徑分布，結(jié)果見(jiàn)表3。由圖3 可知，摻入粉煤灰和水泥均可提高砂漿軟化系數(shù)，后者效果更明顯，這主要是二者水化反應(yīng)活性差異造成，吸水率變化與軟化系數(shù)有一定相關(guān)性，但不是線性相關(guān)。粉煤灰等質(zhì)量替代脫硫石膏后，由于其自身基本無(wú)水化活性，僅能發(fā)揮“微集料”和“滾珠效應(yīng)”的物理作用，故其摻量大于30% 后，力學(xué)性能顯著下降，孔徑粗化，吸水率增加，最終影響砂漿耐水性。水泥水化活性較高，當(dāng)重新浸泡在水中后，未水化的水泥繼續(xù)水化，產(chǎn)生更多水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠及鈣礬石（AFt）等低溶解度水化產(chǎn)物，細(xì)化孔徑，降低吸水率，明顯增強(qiáng)脫硫石膏砂漿耐水侵蝕性能。由表3 可看出，脫硫石膏基自流平材料的孔徑集中在100~10 000 nm 范圍內(nèi)，合計(jì)在95% 以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通混凝土材料的粒徑分布區(qū)間，這符合孔隙率與強(qiáng)度之間的一般對(duì)應(yīng)關(guān)系；粉煤灰和水泥摻入對(duì)砂漿均有顯著填充密實(shí)作用，且對(duì)粗（3 000~10 000nm）、中（1 000~3 000 nm）、細(xì)（100~1 000 nm）3 個(gè)孔徑區(qū)間的孔徑分布產(chǎn)生重大影響。由于水泥自身具有較強(qiáng)的水化反應(yīng)活性，故其孔徑細(xì)化效果更加明顯，相較空白樣而言，粗孔徑區(qū)間占比下降90% 以上。孔徑細(xì)化特別是粗孔數(shù)量大幅減少，不僅有利于力學(xué)性能發(fā)揮，而且降低了外界與砂漿內(nèi)部水、氣及腐蝕性介質(zhì)的交換概率和程度，對(duì)石膏基自流平砂漿的耐水性及耐久性意義重大。3 結(jié)論1. 粉煤灰和水泥等質(zhì)量替代脫硫石膏后，對(duì)砂漿拌合物流動(dòng)性和凝結(jié)時(shí)間有不同程度影響，對(duì)砂漿硬化體早期力學(xué)性能作用不明顯。綜合考慮施工性能與力學(xué)性能，脫硫石膏基自流平砂漿材料中，粉煤灰和水泥替代比例應(yīng)分別控制在20% 和10% 以內(nèi)。2. 粉煤灰和水泥均可提高砂漿的耐水性，但二者作用機(jī)理不同，粉煤灰主要通過(guò)“微集料”和“滾珠效應(yīng)”，以物理作用方式實(shí)現(xiàn)；水泥通過(guò)自身水化及對(duì)脫硫石膏的激發(fā)作用，對(duì)砂漿力學(xué)性能和耐久性改善效果更優(yōu)。3. 壓汞測(cè)試結(jié)果表明，適量粉煤灰和水泥的摻入對(duì)降低砂漿孔隙率效果顯著，這是耐水性改善的主要原因，水泥對(duì)孔徑分布影響更大，因?yàn)樗嗑哂休^高的水化反應(yīng)活性。