一、前言 自流平地面材料(Self-leveling materials of floor，簡稱SL)是上世紀八十年國內外逐步發展起來的新型地面材料，它具有流動性大、易于施工、速度快、省時、流平層厚度薄、地面平整度高、強度大等優點，可有效的解決傳統地面材料抹灰所造成的平整度差、地面起砂等現象，并適用于地面的修補和裝修工程等，是大型超市、商場、停車場、工廠車間、倉庫等地面鋪筑的理想材料，也是現代建筑地面施工的一個發展方向，市場潛力大。
二、自流平地面材料的研究與現狀 自流平地面材料是一種以有機或無機膠凝材料為基材，加入各種助劑改性的用于地面自找平的新型地面材料。自流平地面就是利用流動性極好的自流平地面材料，施工在地基上自動形成水平面一致的、具有所需功能的平整地面。
日本開發自流平地面材料較早，在1972年～1973年首先由日本住宅公團對石膏系、水泥系自流平地面材料作了基礎研究，1976年對采用α－半水石膏為基材的石膏系自流平地面材料進行了施工試驗，1977年已有商品出售。石膏系自流平地面材料由于石膏的耐水性較差，呈中性或酸性，對鐵件有銹蝕的危險，因而使用范圍受到限制。于是，水泥系自流平地面材料的研究在國際上引起重視。日本在1982年開始出現水泥系自流平地面材料，其它發達國家也相繼推出了各種品牌的水泥系自流平地面材料。近年來，由于高潔凈度、高耐腐蝕的工業地面的要求，出現了有機高分子系自流平地面材料（1）。
迄今，自流平地面材料按主基材不同可分成石膏系自流平地面材料、水泥系自流平地面材料和有機高分子系自流平地面材料三大類。鑒于石膏系自流平地面材料存在著很多難以解決的弊病，上世紀八十年代中期以來發達國家已逐步轉向研制水泥系自流平地面材料及有機高分子自流平地面材料，并出現了大量的專利技術和產品（2）。以下即對石膏系自流平地面材料、水泥系自流平地面材料和有機高分子自流平地面材料等三大類自流平地面材料的化學組成、技術性能、施工方法及研究應用現狀等作進一步介紹。 1、石膏系自流平地面材料 石膏系自流平地面材料是最早出現并應用（1972～1973年日本）的自流平地面材料。石膏系自流平地面材料一般由基材、骨料、混合材及助劑等成分組成。較為常用的主要有以下成分； （1） 基材：α－半水石膏、Ⅱ型無水石膏等； （2） 骨料：石英砂、河砂、海砂、礦渣砂等； （3） 混合材：粉煤灰、礦渣粉等； 此外，還有減水劑（木質磺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽等）、增稠劑（纖維素、聚丙烯酸鹽、天然橡膠等）、緩凝劑（胺酸類、磷酸鹽、蛋白質分解物等）、凝結膨脹減水劑（硫酸鹽、羅謝爾鹽等）、PH值調節劑（水泥、熟石灰等）、消泡劑（有機硅油、非離子界面活性劑等）、表面硬化劑（尿醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂等）等助劑，必要時還可摻加憎水劑、顏料等。 石膏系自流平地面材料具有高流動性、初凝時間長、終凝時間適當，早期及后期強度較高、與基底粘結力高等特點。但是，石膏系自流平地面材料由于石膏的耐水性差，呈中性或酸性，對鐵件有銹蝕的危險，因而使得其應用受到限制。此外，石膏系自流平地面材料相對成本較高也是阻礙其推廣的因素之一。目前石膏系自流平地面材料的研究重點在于解決或提高石膏系自流平地面材料的耐水性及耐磨性，降低成本，提高強度。 我國冶金部一冶技術開發公司，在國內首先研制出以氟石膏廢渣為基材的F自流平地面材料、地面自流平灰粉，并于1986年12月在武漢通過部級技術鑒定。之后，冶金部建筑研究總院、北京市建材科研所、北京市建工研究所等單位，對不同基材的石膏系自流平地面材料進行了研究。但到目前為止，石膏系自流平地面材料未能大量推向市場，其推廣應用范圍較?。?）。
2、水泥系自流平地面材料 水泥系自流平地面材料是在自密實混凝土（Selfcompacting Concrete – SCC）的基礎上逐步發展起來并產品化的。SCC材料于上世紀九十年代末在日本最先發展，并應用于建筑地面施工。以水泥為基材的自流平材料，按其組成和拌和方式分為；單組分水泥系自流平地面材料和雙組分水泥系自流平地面材料兩種。單組分水泥系自流平地面材料，是在現場直接按比例加水拌和成漿體澆注；雙組分水泥系自流平地面材料，是將水泥為基材的粉末組分與聚合物乳液按一定比例拌和成漿體澆注。單組分水泥系自流平地面材料比較適宜于作混凝土或砂漿基層的找平層，施工簡單，運輸方便，但缺乏彈性。雙組分水泥系自流平地面材料不僅可以作基層的找平層，而且配上顏色可作彩色面層，彈性較好，但造價較高，且使用及運輸不太方便。目前，國內外主要使用單組分水泥系自流平地面材料。 水泥系自流平地面材料是直接從SCC材料的基礎上演化而來的，其關鍵在于在低水灰比條件下，提高材料的流變性能；在大流動性前提下，要求其具有良好的粘聚性，防止泌水、離析，解決變形能力與抗離析能力的矛盾。新拌混凝土（或砂漿）是一種粘塑性體，其流變學方程為： τ＝τ0＋ηdv/dt 式中，τ0為屈服應力，η為粘度系數。根據流變學原理，屈服應力τ0是阻礙塑性變形的最大應力，是由材料之間的附著力和摩擦力引起的；它決定了拌合物的變形性能，而粘度系數η則決定了拌合物的流動性能。因此，無機類自流平地面材料配制的關鍵就是通過外加劑、膠結材料、骨料的選擇和配合比設計使混凝土（砂漿）拌合物的屈服剪應力盡可能小，同時又具有一定的塑性粘度，令骨料懸浮于漿體中（4）。 故而，水泥基自流平地面材料配制所采用的主要技術路線一般是采取復合高效的外加劑以降低水膠比，提高流動性，保持適當的粘度系數，使拌合物具有自密實、自流平性能并具有抵抗離析所需的粘性；同時摻入粉煤灰、硅灰等活性礦物摻合料，改善膠凝材料的顆粒級配，利用摻合料顆粒形貌效應提高拌合物的變形性能、抗離析及保水性能，同時提高耐久性能；在優化各組分的配合比的基礎上配制單組分水泥系自流平地面材料。在單組分水泥系自流平地面材料的基礎上，加入聚合物乳液水溶液等有機高分子改性助劑即可得到雙組分水泥系自流平地面材料。 綜觀各國的水泥系自流平地面材料配方雖各不相同，但主要由以下成分組成： （1） 基材：硅酸鹽水泥、硅酸鹽早強水泥、超快硬水泥等； （2） 骨料：石英砂、河砂、海砂、礦渣砂等，砂的形狀以近似于球形為佳； （3） 混合材：粉煤灰、礦渣粉等； 此外，與石膏系自流平地面材料一樣還包括保水劑、減水劑、膨脹劑、促硬劑、消泡劑等助劑，必要時還可摻加防水劑、顏料等。 雙組分水泥系自流平地面材料除上述成分外，另一組分為聚合物乳液水溶液，主要成分為：分散介質（水）、乳液（聚醋酸乙烯類、丙烯酸類、聚乙烯醇類、乙烯－醋酸－乙烯共聚物類等）、增稠劑（纖維素類、無機礦物、AF01等）、乳液助劑、分散劑、防霉劑等。 與發達國家相比，我國研究自流平地面材料起步較晚，發展速度及普及推廣也較慢。其原因：一是這種材料目前還不太適合國情，國外水泥系自流平地面材料主要用作地面自找平層，面層再鋪設地面磚等。國內用戶為降低成本，通常用水泥系自流平地面材料作地面終飾層，要求既平整光潔，又耐磨，防水防裂及高強等。二是國內目前經濟及施工技術相對比較落后，建筑工程中如大面積使用，成本造價較高，用戶難以接受。武漢工業大學北京研究生部[4]曾對單組水泥系作過系統研究，但是未能形成商品生產。主要組成普通硅水泥，沙子，膨脹劑，粉煤灰，流化劑，保凝劑等.北京市建材科研所在分析國外技術基礎上，開發研制了雙組份水泥系自流平地面材料，粉料組份為：水泥，細骨料，流化劑，緩凝劑，填料等；液組份為聚合物乳液，分散劑，增稠劑，消泡劑及水。 目前市面上所出現的無機類（水泥基）自流平地面材料主要以外加劑的形式銷售，其主要由活性礦物摻合料、膨脹、減水、增粘、保塑、調凝等組分組成，將其與傳統混凝土或砂漿材料混合即可用于自流平地面。此類外加劑有山東省建筑科學研究院混凝土外加劑廠的ZNC自密實混凝土外加劑、北京幕湖外加劑有限公司MNC-L自流平劑、等等
3、有機高分子系自流平地面材料 現代化工業生產車間對地面有許多要求。傳統的地面材料主要是水泥砂漿，其價廉、機械強度高，但容易起灰、難清洗、易滲水、滲油，不耐酸堿腐蝕，暗灰色毫無生氣，難以滿足現代化工廠車間的需要。雖然多年來工程技術及科研人員對水泥砂漿地面材料進行多方改進，但仍不能從根本上克服上述水泥砂漿地面材料的不足。于是，近年來發達國家已廣泛將環氧類高分子有機系自流平地面材料應用于工業車間地面。 有機高分子自流平地面材料具有機械強度高、耐腐、耐磨、防塵等功能。又由於它有高反應性、而且是二液型容易操作、施工方便、固化較快工時短，所以被各種工廠、實驗室、廚房、倉庫、停車場、污水處理場、發電站、醫院、學校、體育場、舞廳、劇場、商場廣泛采用。它的特點還有：不受施工地面大小形狀的限制，地面無縫隙，色彩、光澤可調配，施工安全可靠。 用于工業地面材料，一般常用具有良好的耐化學品性、耐磨損和耐機械沖擊的環氧樹脂涂料和聚胺脂涂料。但是聚胺脂涂料對潮濕容忍性相對較差，對水泥基材粘結力較低，施工不慎易造成層間剝離、針孔等缺陷，通常用于較高彈性要求的地面裝飾；環氧樹脂地面涂料所形成的裝飾膜具有平坦、亮麗、色彩豐富等裝飾特點以及耐機械沖擊、耐磨損、耐油性、耐洗刷性、耐化學腐蝕等防護功能，可以滿足現代化工業對地面的要求。 環氧樹脂地面涂料之所以可以成為良好的自流平地面材料，在于環氧樹脂分子結構的獨特化學特性。如：環氧分子中的環氧基團，從化學結構上看這是不穩定的結構，氧原子的電負性大于碳原子，氧原子和碳原子之間的共價鍵帶有一定的極性，在不同的條件下，它可與親核試劑發生開環反應，也可與親電試劑發生開環反應，環氧樹脂與胺類固化劑的反應就是典型的親核開環反應；環氧分子的固化反應是逐步開環反應，沒有小分子副產物的生成；分子之間的鍵長在固化反應前后基本沒有變化，體積收縮極??；分子結構中所含的醚鍵和羥基都是強極性基團，可以使樹脂分子與基材表面產生很強的粘結力；環氧分子中含有穩定的苯環和醚鍵，對化學介質的穩定性較好等等。 目前應用較多的環氧樹脂地面涂料是以環氧樹脂為主要成分，并加入固化劑、稀釋劑、填料等經特殊配方配制的有機高分子系自流平地面材料地面材料。其主要組成成分為： （1）環氧樹脂 按分子量的不同環氧樹脂可分成固體環氧樹脂和液體環氧樹脂。高分子量的固體環氧樹脂分子中含較多羥基，可催化環氧基與胺的固化反應，干燥速度較快，但固體含量低、涂層薄，與固化劑的混溶性差，涂料粘度高，流平性不佳。低粘度的液體環氧樹脂雖然缺少羥基，固化速度較慢，但可制成高固體含量的厚膜涂料，且與固化劑的混溶性好，流平性佳。 （2）固化劑 胺固化劑是環氧類有機高分子系自流平地面材料的主要固化劑，這類固化劑主要有脂肪胺、脂肪胺加成物、脂環胺、脂環胺加成物，聚酰胺、聚酰胺加成物、曼尼其堿等。 (3)稀釋劑 液態環氧樹脂本身粘度很大，尾9000-11000Pa.s，如果不加以出來就難以達到自流平效果。降低粘度的方法有溶劑法和稀釋劑法。其主要作用是降低樹脂粘度，同時也有利于把樹脂固化過程中的熱量傳遞出去，適當延長膠液的使用時間。 此外，還有分散劑、流平劑、消泡劑、觸變劑等助劑、顏色、填料等（5）。 環氧自流平涂料是以環氧樹脂為成膜物，通過加入各種助劑、顏料、填料等加工而成，具有以下幾個特點：①涂料自流平性好，一次成膜在1mm以上，施工簡便；②涂膜具有堅韌、耐磨、耐藥性好、無毒不助燃的特點；③表面平整光潔，具有很好的裝飾性，可以滿足100級潔凈度要求等級。 涂料在施工后能否達到平整光滑的特性,稱為流平性,流平性是涂料應用中的非常重要問題,它影響涂層的表觀和光澤,當涂料涂刷在基材上時,將留下刷痕,此刷痕可因涂料未干燥前的流動而減輕。當涂料流平性差時，用肉眼便可以看出涂層表面不平的情形。當肉眼看不出差別來，此時稱漆膜是平的，涂膜由不平向平滑的推動力不重力，而是表面張力，一般情況下，流平性可以用ORCHARD公式評價。從理論上說，涂料粘度越低或涂層越厚，流平性就越好。由于自流平涂料的特殊性，一般要求成膜后的涂膜具有良好的流平性的同時，又要保持良好的表面性。 目前縱觀國內外的環氧自流平材料體系，主要有兩個技術指導思想，一是國內的一般眾多廠家所采用的指導思想（A類），A類技術主旨是：利用適量的溶劑來達到涂料良好的流平性，在涂裝過程中，涂料中填料會逐漸下降，固化后的涂膜具有較好的流平性，但表面硬度不高，耐磨性較差，同時在施工中可能會產生較多的表面瑕斑等不足，這是片面追求流平性的結果；二是國外等眾多廠商沿用的技術（B類），而B類自流平涂料是在保證樹脂良好的流平性同時，依舊保持填料的均勻性，從而確保固化后的涂膜具有更好的表觀裝飾性。 雖然環氧樹脂自流平地面材料具有良好的耐磨、抗沖擊、耐酸堿油等性能，且易清洗、無塵、無菌、亮麗，但其抗溶劑性、耐水性能需待進一步開發研究。
三、自流平地面材料的應用 自流平地面材料通常是作為不同終飾地板表面(如地毯、pvc地板、木地板等)的墊層，是整個地面找平層系統的一部分。例如歐洲主要使用兩種不同的地面構造，如在中歐，普遍使用浮動式地面構造，如圖所示；在斯堪的那維亞國家在一般采用復合地面找平層系統，如圖所示。
對于上述兩種地面找平層系統中的自流平砂漿和地板找平層(可泵)等自流平地面材料的要求通常有： (1)光滑，自流平； (2)強度及內聚力； (3)堅硬的表面，耐磨性和抗沖擊性； (4)較高的抗彎、抗壓及抗拉強度； (5)不產生張力和應變。 另外，在東歐地區，還存在相當一部分硫酸鈣基的(II型硬石膏)舊式地面的翻修可以采用自流平地面材料，如圖所示。
現代工業地面，特別是潔凈度等要求極高的精細工業用地面，通常采用環氧樹脂地面結構，其中的找平層系統和面層系統均可用環氧樹脂自流平地面材料，如圖所示。 附件 285 四、自流平地面材料的性能評價及其產品 1、自流平地面材料的性能評價方法 自流平地面材料的性能可以分為新拌和物性能和硬化后性能。 其中新拌和物性能指標主要包括：擴散度、流出時間(粘度)、凝結時間(維卡試驗)、可工作性、鏝抹、起泡性、適用期、0-24h收縮、保水性、粘性等。硬化后性能指標主要包括：粘結強度、抗折強度、抗壓強度、收縮1-28d、表面硬度、耐磨性、抗沖擊性等。 (1)流動性 流動性是反映SL漿體性能最重要的指標，即既能保證SL有一定的粘性，不使骨料等產生分離、泌水，又能在基底上自動流平。流動性通常用漿體在玻璃平板上的攤展度表征。如日本住宅公團提出用一個無底園筒（φ5×5.1cm）置于玻璃板上，筒內裝100cm3料漿。提起園筒，。漿體自由流動成園盤狀，量取相互垂直方向的四個直徑取平均值，即為攤展度。也可采用漏斗法，選一上口直徑6厘米、下端出口直徑4毫米的玻璃漏斗，斗底離玻璃板10厘米，斗內裝料漿100克后使之自由漏落到玻璃板上并攤展成園盤狀，量取其直徑的平均值，即為攤展度。此外，還有選用出口直徑為8毫米的玻璃漏斗，斗底離玻璃板25厘米，斗內裝料漿100毫升后使之自由漏落測攤展度。攤展度因取樣數量、測定方法不同而異，日本住宅公團建議以19厘米作為SL流動性的下限，即如果流動性指標小于190mm，漿體的操作性將難以滿足施工要求。一般日本市售水泥系SL商品流動度為200-300mm，德國市售水泥系SL商品流動度為200-250mm等。 (2)凝結時間 一般漿體的緩凝時間越長，流動度隨時間的損失率越小，施工操作性越好，但早期強度降低或增長緩慢；反之流動性隨時間的損失率越大，施工操作性差，但早期強度增長較快。同時自流平地面的凝結時間對于整個地面的施工速度也有直接的影響。日本住宅公團標準規定，漿體初凝時間大于1h，終凝時間小于8h。一般各國都規定，漿體攪拌均勻后，須在30min內施工完畢，否則操作性會受到影響。 (3) 抗壓強度 自流平地面作為地面結構的一個組成部分，必須具有足夠的強度以確保整個地面結構的整體工作能力。對于自流平地面材料的抗壓強度的測試方法，對于石膏系和水泥系自流平地面材料一般可以參照水泥或者是砂漿的抗壓強度的試驗方法，而對于環氧樹脂自流平地面材料，由于其強度通常較高，所以一般沒有特別規定其抗壓強度。日本住宅公團標準規定，自流平地面材料的抗壓強度須大于12MPa、一般日本市售的SL抗壓強度大于15MPa，德國及美國市售的SL商品硬化后抗壓強度為17-32MPa。 (4)界面粘結強度 在實際施工中，基層一般為澆注混凝土。因此，自流平層與基層的界面結合狀態會直接影響到地面的整體性能，必須對自流平材料與基層的粘結強度有必要的規定。在石膏系和水泥系自流平材料施工前，通常需在基層上涂刷丙烯酸乳液或聚醋酸乙烯乳液類界面粘結劑進行預處理，以確保流平層與基層牢固的粘結。當采用溶劑型的環氧系或聚醋酸乙烯類的膠粘劑時，可得到0.6～1.2Mpa以上的粘結強度。采用水溶性的合成橡膠乳液膠粘劑時，其初始粘結強度較低，但隨時間增長，由于SL干燥，強度呈增高的趨勢。此外，還應防止混凝土基層吸水率增高。 (5)膨脹率 膨脹率的大小關系到自流平材料硬化后是否會產生收縮裂紋。水泥基材料不可克服的弱點是后期干縮嚴重。發達國家的水泥系SL，有的呈現微膨脹性，達4×10-4mm/m，有的呈現微收縮性，達-4×10-4mm/m 。
到目前為止還沒有關于自流平地面材料的歐洲及ISO標準，但是prEN列出了關于地面自光滑和/或自流平材料的標準試驗方法。法國CSTB 24441-1,新加坡HDB和韓國也制定了相應的標準。此外，一些協會如英國的EFNARC也提出了有關自流平材料生產、應用和相關試驗的建議。
新拌混凝土（或砂漿）是一種粘塑性體，其流變學方程為： τ＝τ0＋ηdv/dt 式中，τ0為屈服應力，η為粘度系數。根據流變學原理，屈服應力τ0是阻礙塑性變形的最大應力，是由材料之間的附著力和摩擦力引起的；它決定了拌合物的變形性能，而粘度系數η則決定了拌合物的流動性能。因此，無機類自流平地面材料配制的關鍵就是通過外加劑、膠結材料、骨料的選擇和配合比設計使混凝土（砂漿）拌合物的屈服剪應力盡可能小，同時又具有一定的塑性粘度，令骨料懸浮于漿體中（4）。 |
