地面自流平材料研究及应用
工 业 技 术
２０１０ ＮＯ．２５
Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ科技创新导报
自流平材料(Self-Leveling Material of Floor)研制应用于20世纪70年代,是一种以无机或有机胶凝材料为基料,加入适宜的外加剂改性,用于地面找平的新型地面材料。它可以在不平的基底上使用,提供一个合适、平整、光滑的和坚固的铺垫底层,以架设各种精找平地板材料,例如地毯、木地板、PV C、瓷砖等。使用时操作简单,只需按规定的水灰比范围加水拌和均匀,机械泵送或人工施工后,无需人工抹平,靠浆体在自身重力作用下流动形成平整表面。其最大的特点就是能够在很短的时间内大面积地精找平地面,可以克服水泥砂浆修补或打磨平整技术等方法工期较长的缺点。随着低弹性模量的薄饰面材料(如PVC地板、橡胶地板卷材等)越来越广泛的应用,自流平材料的应用越来越多,是大型超市、停车场、工厂车间、仓库等地面铺筑的理想材料,市场应用潜力巨大。
１ 地面自流平材料分类
自流平材料按主要基材不同可分为无机系和有机系两大类。无机系自流平材料主要是指水泥基和石膏基自流平材料,有机系自流平材料主要指环氧自流平材料。
水泥基自流平材料关键是在低水灰比条件下,提高材料的流变性能,并且使其具有良好的粘聚性,防止泌水、离析。其主要技术路线一般是采取复合高效的外加剂以降低水胶比,提高流动性,保持适当的勃度系数,使拌合物具有自密实、自流平性能并具有抵抗离析所需的粘度；同时掺入粉煤灰、高炉矿渣、硅灰等活性矿物掺合料,增加流动性,在优化各组分配合比的基础上配制水泥基自流平材料并开发研制单组分的弹性聚合物水泥基自流平材料。
石膏基自流平材料主要是以a-半水石膏、天然无水石膏或Ⅱ型无水石膏等为基材,再添加常用骨料及各种性能外加剂配制而成。其特点为流动性高、初凝时间长、终凝时间适当、早期及后期强度较高、与基底粘结力高等。但是,石膏基自流平材料由于石膏的耐水性和抗磨性差、表面强度低,故不能用于阳台、屋面及潮湿的地下室地面；呈中性或酸性。对铁件有锈蚀的危险,因而使得其应用受到限制。
由于水泥砂浆容易起灰、难清洗、不耐酸
碱腐蚀等缺点,难以满足现代施工条件要求。
于是,近年来发达国家已广泛将环氧类高分子
有机系自流平地面材料应用于工业车间地面。
一般常用具有良好的耐化学品性、耐磨损和耐
机械冲击的环氧树脂涂料和聚胺脂涂料。其特
点主要为不受施工地面大小形状的限制,色
彩、光泽可调配,施工安全可靠。
２ 地面自流平材料研究现状
我国地面自流平材料的研究大约起始于
20世纪80年代末、90年代初,一开始的发展速
度及普及推广也较慢。一是这种材料目前还不
太适合国情,二是国内目前经济及施工技术相
对比较落后。
近年来,我国科技工作者在自流平材料方
面也做了大量的研究工作。目前,对其性能研
究主要包括以下几个方面:(1)流动性能:卜景
龙、李天鹏[1]研究了砂的颗粒级配、形状及减
水剂对自流平材料流变性的影响,认为骨料的
颗粒级配和形状对浆体屈服应力和塑性粘度
影响大；伍艳峰、孙振平
[2]
的研究表明聚羧酸系
减水剂(PC)作为一种新型高性能减水剂,用其
配制水泥基自流平材料,可以充分发挥其低掺
量、高减水率、良好的流动度保持性、良好的增
强效果和低收缩等优点。(2)收缩性能:郭自力
等[3]通过模型计算,分析了水泥砂浆收缩应
变、徐变、地面厚度、长度对地面收缩应力的影
响。结果表明,自流平水泥砂浆收缩应变是控
制地面收缩应力的主要因素。刘丽芳、王培铭、
杨晓杰[4]的研究表明砂浆表面水分蒸发越快,
蒸发量越大,砂浆越容易出现塑性收缩裂缝,
且裂缝总量越大。(3)聚合物外加剂:张国防、王
培铭、吴建国[5]研究的聚合物乳胶粉在改善砂
浆力学性能的同时,有良好的减水作用,能明
显改善砂浆的和易性,提高砂浆的保水性,降
低了新拌砂浆和硬化砂浆体积密度。同济大学
的蒋正武、孙振平[6]研制发明了单组分的弹性
聚合物水泥基自流平材料,各方面性能较好。
(4)矿物掺合料:张冬梅、董静[7]指出矿渣微粉作
为掺合料用于自流平砂浆的生产,既可改善砂
浆的可操作性,又可节约水泥,是矿渣综合利
用的新途径。李玉海、赵锐球[8]采用不同的水
泥及粉煤灰掺量配制自流平地坪材料,通过研
究流动性、表面状态、不同龄期的抗压、抗
折强度及拉伸强度,验证了粉煤灰在自流平地
坪砂浆中的作用。
３ 地面自流平材料应用现状
自流平材料是于20世纪70年代开始发展
的。日本由于劳动力紧张,对自流平材料的开
发较早。日本在1972～1973年首先由住宅公团
对石膏系、水泥系自流平材料进行了基础研
究,1976年对采用α-半水石膏为基料的石膏
自流平材料进行了施工试验,1997年已有商品
出售。目前在日本已有7个公司11种品牌的石
膏自流平产品,并在各种地面上应用。
我国市面上所出现的水泥基自流平材料
主要以外加剂的形式销售,其主要由活性矿物
掺合料、膨胀剂、减水剂等组分组成,将其与传
统砂浆混合即可用于自流平地面。
1994年辽宁朝阳二建总公司与辽宁辽阳
建筑设计院研制开发了自流平隔音仿瓷地面。
1997年北京建材研究院根据国际地面施工发
展趋势,结合国内具体情况和市场需要,研制
开发适合国情的自流平材料,经大面积应用,
效果良好[9]。目前国内关于水泥自流平砂浆的
研究主要集中在各种组成材料及添加剂的种
类、成分、掺量等对自流平砂浆的部分性能的影
响上。近期,福建农林大学体育馆室内球场采
用PVC地板铺设,对基层平整度、强度等要求
较高,采用传统水泥砂浆人工找平施工法难以
满足要求,成功采用自流平技术很好地解决了
这一难题。
４ 地面自流平材料性能评价及施工要点
自流平材料主要从流动性能、凝结时
间、抗压强度、粘结强度等方面进行评价。一般
要求其具有较好的流动性,在自重作用下能找
平,流动度大约为240～280mm范围内；4～8h
内达到初凝；早期强度较高,且后期强度不倒
退,28d抗压强度不低于25MPa,粘结强度大于
2.8MP a。
地面自流平材料研究及应用
周啸尘１ 唐海燕２
（１．上海同亚建筑设计有限公司 上海 ２００００２； ２．同济大学经济与管理学院 上海 ２０００９２）
摘 要：自流平材料是一种由胶凝材料及外加剂组成，靠浆体在自身重力作用下流动形成平整表面的新型地面材料。本文从材料分类、
研究现状及施工方法等方面介绍了自流平材料的性能及发展概况。
关键词：自流平 砂浆 研究 应用
中图分类号：ＴＵ２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１０）０９（ａ）－００８１－０２
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在施工过程中,一般可分以下几步进行: (1)基层处理:为确保铺设后的地板有足够的强度,以承托其上的面层结构,并承受将来使用中的高负荷,基层强度应满足一定的要求。对基层进行硬度检测后,需将其上的浮物及其他杂质清理干净。若基层严重不平,可用水泥砂浆将其补平。(2)基层含水率:自流平施工前,必须保证基层干燥,含水率<4%(CM法),为此必须进行基层的水分含量检测,特别是新混凝土、砂浆基层或底楼基层,遇天气原因或外来水分,应使空气流通,并及时抹去表面水分,施工场所空气湿度应保持在20%～75%。(3)在清理后的基层上涂刷2～3次丙烯酸乳液或聚醋酸类界面处理剂,以保证流平材料浆体与基层的粘结牢固。(4)自流平施工:待底涂已被基层吸收,约底涂施工后2～6h,即可进行自流平施工。按照覆盖率及施工面积计算材料用量,用手提式电动搅拌机搅拌几分钟后依次倒入地面,同时将其轻轻摊开,浆体自流平,接缝及抹痕可自动消失。(5)养护:硬化后,洒水养护3～7天即可正常使用。
５ 结语
自流平地面材料因具有良好的流动性和稳定性,最终地面能够达到的平整度是人工所
无法企及的,而且施工速度快、劳动强度低、
地面强度高、厚度容易控制、表面光洁度和
光亮度均较高、装饰效果好,非常适合制造大
型超市仓库、停车场、精密仪器生产车间及
其他类工业生产车间等地面,同时,还可以制
造非结构性的高平整度地面,以利于表面铺面
材料的施工。与发达国家相比,我国自流平地
面材料的品种、应用场合和施工质量等都有
待发展和提高,随着应用的更加普及和应用数
量的不断增大,其中一些问题将会逐步得到解
决；随着市场的需求,将会出现功能更好的自
流平地面材料。
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泥砂浆体积密度和吸水率的影响[J].化学
建材,2002,(4):29-31.
[9]田少宁.地面用水泥基自流平砂浆的发展
现状[J].福建建材,2010,(02).
坑产生失稳。
(2)在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，将变形控制在一定范围内，不能影响周边建筑物的正常安全使用。一般的支护结构位移控制以水平位移为主。水平位移较直观，易于监测。水平位移的控制与基坑周边环境要求有关，并与规范中的“基坑安全等级”的划分相联系。对于基坑周边有较重要的建(构)筑物需要保护的，则应控制小变形，应以一级基坑位移要求控制；对于周边空旷、无建(构)筑物需保护的，则位移按三级基坑位移要求，但要保证基坑整体稳定。介于一级和三级基坑之间的，则以二级基坑的位移要求控制结构变形。对于一级基坑最大水平位移，一般应小于4mm；对于较深基坑应小于0．3％H(H为开挖深度)。对于一般基坑，最大水平位移不宜大于50mm。因为一般情况下，最大水平位移在30mm内时，地面不致产生明显裂缝，当最大水平位移在40～50mm 时会有较明显的可见地面裂缝。因此，一般基坑应控制最大水平位移不大于50 mm，否则会产生明显的地面裂缝和沉降，并对周围邻近建(构)筑物造成危害。
(3)支护结构应根据基坑开挖深度，工程地质与水文地质条件、场地条件、施工季
节、进度要求，邻近建（构）筑物及地下障
碍物的分布，地下结构的特点及可能采用的
施工手段，选择经济合理，安全可靠的单独
或组合支护方案。令笔者体会十分深刻的
是，支护结构的外围排水，降低其随水压力
是降低支护工程造价和保证工程安全运用的
一个重要措施。如某基坑支护工程就是一个
例证。该工程基坑原设计采用旋喷桩排桩支
护，在场地旋喷桩施工工艺试验中，发现受
下卧土层及地下承压水的影响，成桩质量无
法满足要求，设计调整采用入岩的地下连续
墙（墙高约32米）支护方案，须增加投资700
万元。后经咨询有关专家，在进行地下渗流
数值分析计算的基础上，调整为悬挂式地下
连续墙（墙高18米，墙底以下为中沙或砾石
透水层）+减压井方案，结合施工和永久工程
运行要求，布置减压井，施工开挖期间利用
排水泵从减压井强抽降水。结果基坑开挖取
得了成功，增加的投资仅为350万元。
４ 结语
基坑工程设计应有充分的工程地质和水
文地质资料支撑，工程勘察范围的深度应有
相关针对性的要求；基坑支护作为一个结构
体系，应满足承载能力极限状态和正常使用
极限状态。基坑支护设计相对于承载能力极
限状态要有足够的安全储备，不能使基坑产
生失稳；其变形控制应以水平位移为主，控
制在一定范围内，不能影响周边建筑物的正
常安全使用。水平位移的控制与基坑周边环
境要求有关，并与规范中的“基坑安全等
级”的划分相联系；组合式支护结构方案特
别是在可能的条件下加强降低支护结构承受
水压的方案，在经济上有较好的成效，基坑
工程的设计及施工，应结合实际，灵活运
用。
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