第四节　自流平地坪材料概述

一、自流平地坪材料的种类与应用

1.基本定义与组成

自流平地坪材料也称功能型地面装饰材料，是能够快速、经济和有效地得到平整、牢固或者具有装饰性地面的一类材料。自流平地坪材料通常分为有机和无机两大类：有机类即是流平性良好的地坪涂料；无机类实际上是水泥基或石膏基砂浆类材料，通常是由无机胶凝材料、超塑化剂、缓凝剂、早强剂、减缩剂、消泡剂、流平剂等添加剂和细砂等混合而成的粉状单组分（或者粉料与液料复合的双组分）地面建筑材料^［21］，是功能性建筑砂浆的一种，使用时按照规定的比例加水拌和或者将粉料和液料拌和均匀，经机械泵送或者人工施工后，无须人工摊铺、振捣平整，而是靠浆体的高流动性而自动流动形成平整表面。一般地说，有机类自流平地坪材料（例如环氧自流平地坪砂浆）仍称为地坪涂料，而自流平地坪材料仅指无机自流平地坪材料，其基本组成如表1-11所示。

2.自流平地坪材料的种类

按照黏结材料的不同，自流平材料有石膏基和水泥基之分。根据自流平地坪材料承载要求的不同可以分为底层自流平材料和面层自流平材料；根据自流平地坪材料外观形态的不同，有单组分和双组分自流平地坪材料。表1-12中是根据不同分类方法得到的自流平地坪材料的种类与特征。

除了表1-12所介绍的分类情况外，仅就水泥类自流平地坪材料来说，也存在着很多种类。例如，有普通的自流平地坪材料，有采用特殊配方制成的高强耐磨自流平地面，有能够大大缩短施工周期的超早强自流平地面，还有掺入有金属骨料的超耐磨地面材料以及对油类、液压流体（特种液压油）和许多化学试剂等具有高抗渗性能的抗渗性自流平地面^［22］等。

3.对自流平地坪材料的主要性能要求

根据实际施工和使用性能的需要，自流平地坪材料应具有如下的性能。

①加水调拌成浆体状态后，应具有良好的可施工性、流动性和合适的凝结硬化时间，且在凝结硬化前不离析、不泌水。

②在凝结硬化后具有要求的强度增长速度。

③凝结硬化过程中的收缩小，凝结硬化层不开裂，与地面基层的黏结性能优良，不脱落、不空鼓。

④最终能够达到的强度符合设计要求，具有良好的耐磨性，并具有适当的弹性模量和柔韧性。

⑤施工时和使用过程中不会对环境产生不良影响，即具有环保特性。

⑥具有合理的成本和所要求的耐久性，易于施工，易于维护和翻新。

4.自流平地坪材料的应用

自流平地坪材料因具有良好的流动性和稳定性，最终地面所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、流平层的厚度易于控制、不龟裂、表面的光洁度和光亮度均较高，装饰效果好，而且易于和有机地坪涂料复合制得耐酸、碱和化学腐蚀等的功能性地面。非常适合制造大型超市、商场、停车场、仓库、宾馆、影剧院、医院、停车场、人行道、冷冻食品库、仓库、水处理车间、精密仪器生产车间以及其他类工业生产车间等的地面。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，例如地毯、合成革地面和木地板等的铺设和保持使用过程中的平整。由于具有这些特征，该类材料的发展受到重视，目前正处于快速发展和快速扩大应用的阶段。

二、自流平地坪材料发展简介

1.国外自流平地坪材料的发展

（1）发展状况　自流平地坪材料是于20世纪70年代发展的。日本由于劳动力紧张和费用高，对自流平地坪材料的开发较早。日本住宅公团在1972年首先对石膏基、水泥基的自流平地坪材料作了基础研究，随后出现商品石膏基自流平地坪材料。20世纪80年代初在日本市场上开始出现水泥基自流平地坪材料，其他发达国家也相继出现了各种品牌的水泥基自流平材料。近年来，由于高洁净度、高耐腐蚀和高硬度及装饰效果等要求的地坪的出现，开始研制以环氧树脂为主要成膜物质制成的有机系自流平地坪材料，并得到很多的应用。

石膏基自流平地坪材料硬化后无收缩，体积稳定，但其表面硬度低，耐水性和耐磨性均较差，呈中性或者酸性，应用受到一定限制。日本在1979年已有石膏基自流平地坪材料，在日本已有十多种品牌的石膏基自流平地坪材料商品，并在商业大厦、学校、公用住宅等建筑物的地面使用。德国的帕依爱罗公司用Ⅱ型无水石膏、奇罗泥公司用α-半水石膏都生产了强度为20～30MPa、铺设厚度为10mm的石膏基自流平地坪材料。美国的石膏水泥公司开发的α、β-石膏混合物，在现场加入骨料后泵送的石膏基自流平地坪材料也得到广泛应用。

国外自流平地坪材料的施工厚度不一。欧洲用于“浮动地面”上的底层自流平地坪材料，不直接黏结于混凝土地面上，自流平地坪层的厚度不大于10mm；当自流平地坪层直接与地面结构黏结在一起时，厚度通常为5～30mm^［23］。面层自流平层由于成本较高，铺设的厚度相对较薄，或者与性能、成本较低的底层自流平层配合使用。当然，自流平地坪层的厚度还与地面的平整度有关。

总之，发达国家的无机自流平地坪材料早已经得到广泛认同，发展快、用途广、用量大、质量稳定，成为定型的建筑材料。欧洲已经将自流平地坪材料归入新制定的地坪砂浆标准（EN DIN 13813—2002）。欧洲标准化协会（CEN）已经制定或者正在制定一系列关于地面材料及找平层的产品标准及其性能试验方法^［24］。

（2）国外地面构造主要类型　地面构造类型对于地面材料的应用有重要影响。相对于发达国家的地面构造，我国的地面构造类型简单，将在后面有关的施工内容中进行介绍，这里介绍国外的主要地面构造类型。

以欧洲为例，其地面构造主要有两种类型，一是中欧地区普遍使用的浮动式地面。浮动式地面铺设在隔声层上面，在地板面层（如地毯、聚氯乙烯地板革或木地板等）下面，使用薄层自流平地坪材料，或者在面层铺设瓷砖时，使用自流平砂浆来获得光滑的表面。二是斯堪的那维亚地区使用的复合地面找平层系统。其地坪一般不使用隔声层，而是在承重底板上面铺设一层较厚的可泵送自流平地面找平层，地板面层直接铺设在找平层上。此外，在东欧地区，有很大一部分旧地面是石膏基的，它们的翻新找平也可以使用自流平地坪材料。

①浮动式地面找平层系统。典型的浮动式地面构造如图1-1所示^［25］。图1-1（a）为地板面层采用地毯、聚氯乙烯地板革和木地板时的浮动地面构造示意图；图1-1（b）为地板面层采用地面砖时的浮动地面构造示意图。

图1-1中地面的各构造层的构成材料和功能特征如表1-13所示。

②复合式地面找平层系统。斯堪的那维亚地区使用复合式地面结构，典型的地面构造如图1-2所示。从图1-2中可见，可泵送施工的自流平地面找平层直接铺设在承重基层上面，而不设置隔声层。这种情况下常用底漆降低承重层的吸水性。这种自流平地面找平层的施工厚度比浮动式地板找平层上的自流平地坪层厚得多，最高可达30mm，既作为隔离层，又满足地板面层对平整度和光滑度的要求。

2.国内自流平地坪材料的发展

（1）水泥基自流平材料　我国自流平地坪材料的发展约起始于20世纪80年代末～90年代初，其在开始阶段发展速度及普及推广都较慢。主要原因是当时的许多有机材料未能得到普及，价格高，导致大面积使用时成本较高，很难被工程应用接受。但在当时也研制了一些品种的自流平地坪材料。例如主要组成为普通硅酸盐水泥、细砂、膨胀剂、粉煤灰、流化剂和保水缓凝剂等的单组分粉状自流平地坪材料和以普通硅酸盐水泥、细骨料、流化剂、缓凝剂、防裂剂和填料等作为粉料，以聚合物乳液、分散剂、增稠剂、消泡剂和水等为液料的双组分自流平地坪材料^［26］。

随着国家改革开放和经济的快速发展，各种新型材料不断投入市场，并促进着新材料和新构造的发展。建筑工业的快速发展使得自流平地坪材料得到迅速发展。特别是可再分散聚合物树脂粉末及保水效果非常好的高性能纤维素的成功应用和我国水泥质量的提高及稳定，以及混凝土外加剂的发展，使得自流平地坪砂浆的应用与发展具有了稳固的材料基础和应用市场，使得自流平地坪材料的质量得到保证，而且成本相应降低，为大规模工业应用创造了条件。因而，近年来我国自流平地坪材料得到快速发展。就工业地坪来说，随着对车间地面要求的提高，高质量车间地坪和功能型地坪的需求量不断增大。因而，水泥基自流平地坪材料同环氧地坪涂料一起成为主要的工业地坪材料。

近年来，伴随着应用的普及而进行了很多研究。在性能影响研究方面，主要集中在水泥和砂等主要原材料、外加剂（减水剂、减缩剂及膨胀剂）、树脂和矿物掺和料等对水泥基自流平地坪材料的影响研究等^［27］。

例如，对自流平地坪材料中减水剂掺入方式的研究、对粉煤灰改善流平性和增强作用的研究以及颗粒级配对流平性影响的研究；对粉煤灰影响自流平砂浆性能的研究^［28］；对纯丙烯酸乳胶粉在自流平砂浆中的作用影响的研究^［29］；对建筑垃圾用于制备自流平地坪砂浆的研究^［30］；以及各种自流平材料的配方和性能研究等。

早在2005年，我国就制定了建材行业标准JC/T 985—2005《地面用水泥基自流平砂浆》，其后，又制定了JC/T 1023—2007《石膏基自流平砂浆》、JC/T 2158—2012《渗透型液体硬化剂》以及JC/T 2329—2015《水泥基自流平砂浆用界面剂》等。随着应用的需要，还制定了相关的应用技术规程，例如北京市地方标准DB11/T 511—2007《自流平地面施工技术规程》和JGJ/T 175-2009《自流平地面工程技术规程》。

当前，得到发展和大量应用的主要是耐磨型自流平地坪材料，该类材料有的采用耐磨骨料（金属类和无机类）配制，耐磨性能好，直接用作广场、仓库、停车场、超市、工业厂房和重载机械厂等的地面，能够直接承受各种冲击和耐受重荷载以及具有使用寿命长、施工期短、无污染、造价不高等特点，能够被各种用户接受。

（2）石膏基自流平材料　我国石膏资源储量巨大，石膏基自流平地坪材料是合理开发利用石膏胶凝材料的途径。我国虽然在1986年研制成功以氟石膏废渣为胶凝材料的石膏基自流平地坪材料，但由于石膏的耐水性较差，且呈中性或酸性，对铁件有锈蚀的危险，因而使用范围受到限制，一直没有形成市售商品，推广应用范围很小。

近年来，随着国内对石膏的开发应用，又开始对石膏基自流平材料进行研究，并得到很好的结果。例如，新研制成功以天然硬石膏为胶凝材料的石膏基自流平材料，由于天然石膏无须煅烧，节省能源，且流动度大，强度性能好，因而商品在市场上销售较好^［31］。近年来，使用脱硫石膏^［32］、硬石膏^［33］、磷石膏^［34］和氟石膏废渣^［35］等配制自流平地坪砂浆都得到研究。

（3）施工技术　随着自流平地坪材料的发展，自流平地坪材料的施工技术，包括施工方法、施工质量保证措施、施工机械和机具等的研究受到重视^{［36，37］}并随之发展，并且颁布了JGJ/T 175—2009《自流平地面工程技术规程》标准。其中，施工机械、机具和测量仪器等的发展很快。例如，自流平地坪砂浆输送泵、自备动力的整平机、地面研磨机、地面铣刨机、抛丸清理机、切缝机和抹光机等地面施工用机械的应用，促进了自流平地坪施工技术的发展，加快了施工速度，同时使施工质量有了保证；许多施工器具，例如钉鞋、各种辊筒（如针刺滚筒、长毛滚筒、短毛滚筒）和刮板等，投资既低，又大大方便了施工操作；而为了满足保证施工质量的要求，一些测量仪器、器具也得到发展。例如，操作简单、测量快速的湿度测量仪、静电参数测试仪、含水率检测仪和拉拔试验仪等。

3.国内自流平地坪材料的应用

国内自流平地坪材料的应用主要在特种工业地坪和垫层地坪两大方面，工业地坪如耐磨地坪和防静电地坪。前者以高强水泥自流平砂浆为基础添加耐磨材料（钢纤维或耐磨粒料）制成；后者以高强水泥自流平砂浆为基础添加导电材料（导电纤维或导电填料）制成。

水泥基或石膏基自流平砂浆都可以用作垫层地坪，且各有优缺点：水泥基其优点是耐水性好、强度高，但易收缩导致平整度变差；石膏基材料则相反。

近年来，自流平地坪材料的应用开始走向家庭装修。将自流平材料应用于住宅装修中的木地板或瓷砖（大理石）下面作找平层，可以解决木地板和瓷砖（大理石）地板中诸如地板受潮滋生真菌、地板产生膨胀、起拱、地板踩踏有杂声、地板槽口发生断裂、踢脚出现漏缝和地板大面积起鼓等多种问题^［38］。

三、展望

我国的自流平地坪材料仅在近十年左右才形成应用规模。与发达国家相比，其品种、应用场合和施工质量等都有待发展和提高，而特别是产品质量和质量稳定性与国外品牌差距较大。在原材料方面，可再分散乳胶粉过去一直依赖于进口，现在虽然有了国产品，但质量与多种进口品牌相比较，明显较差；用于改善自流平性能的甲基纤维素醚的实际应用效果与进口产品相差甚远，在热稳定性方面尤其明显；粉状自流平材料所使用的消泡剂还一直依赖于进口产品。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；随着施工技术的普及和施工的专业化，这类地坪材料的施工质量也将会不断提高。

我国现今使用的水泥基自流平地坪材料多以硅酸盐水泥为胶结料，这与国外以高铝水泥（铝酸盐水泥）和石膏的情况有所不同。使用高铝水泥和石膏作为胶结料的优势^［39］一是高铝水泥的强度增长快，在温度为10℃时经几小时后即可上人行走，在温度为15～20℃时浇注一天后地面就能够承载；二是高铝水泥和石膏的配合，在水化后生成钙矾石水化产物，该混合体系不像高铝水泥那样会发生相转变，另外，钙矾石晶体使自流平地坪材料的干燥收缩非常小；三是高铝水泥和石膏的胶结体系碱性小（pH值为11.5），对地面的侵蚀性较小。这些性能优势为我国水泥基自流平地坪材料胶结体系的改变提供了参考基础，因此我国应加强对高铝水泥和石膏为胶结体系的水泥基自流平地坪材料的研究。

此外，鉴于大量工业废渣的排放，在自流平地坪材料生产中更好地利用工业废料将是今后的重要研究课题；鉴于建筑节能要求的提高，具有保温与找平功能的新型自流平地坪材料可能会应运而生；随着市场的需求，可能还会出现其他新的功能型自流平地坪材料。