CN101781109B - 轻质干粉砌筑砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质干粉砌筑砂浆包括水泥、粉煤灰、加气混凝土颗粒、玻化微珠、PP纤维、乳胶粉、复合引气剂，各组分的重量比如下，水泥(200～300)∶粉煤灰(80～120)∶加气混凝土颗粒(400～1400)∶玻化微珠(80～140)∶PP纤维(0.8～1.6)∶乳胶粉(2～12)∶复合引气剂(3～15)。该砂浆避免了现场配料拌制，降低了施工粉尘和噪音污染，减小场地占用，且配比准确，水泥用量低，成本低廉，施工时只需加水搅拌均匀即可，材料损耗浪费少，储运和使用方便，具有粘结强度高、干缩率低和抗冻耐久性好、导热率低、保温性好、和易性好、便于施工等优点；利用加气混凝土颗粒代砂及使用粉煤灰，既利用了工业废料，又保护了环境，而且成本低廉。

Description

轻质干粉砌筑砂浆
技术领域
本发明涉及一种砌筑砂浆，特别涉及一种轻质干粉砌筑砂浆。
背景技术
建筑节能越来越受到世界各国的普遍重视，其主要途径是采用保温隔热材料，新型的墙体材料得到越来越广泛的应用，而实心粘土砖将逐渐退出历史舞台。墙体材料品种虽然改变了，但是对墙体材料起着胶结、装饰、防护等关键性作用的建筑砂浆仍然沿用实心粘土砖的配套材料——传统的现场拌制砂浆。一方面，传统的砂浆生产方式是施工时现场拌制，由于人员素质、设备工具、计量手段、气候条件、材料来源等多种因素的不确定性，常出现配比随意、拌和不匀、计量不准等问题，难以保证砂浆的质量，对砂浆的功能性能，比如粘结性、保水性、变形性、柔性、抗渗性、改善工作性的含气量、硬度等较差，只是起到了把墙体材料粘结在一起的作用，没有赋予墙体材料更好的使用功能。另一方面，新型墙体材料其孔隙率、吸水率也各不相同，这就对砂浆的功能性提出了更高的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种配比准确、使用方便的轻质干粉砌筑砂浆，使砂浆的功能性能更加稳定。
为解决以上技术问题，本发明所提供的一种轻质干粉砌筑砂浆，包括水泥、粉煤灰、加气混凝土颗粒、玻化微珠、PP纤维、乳胶粉、复合引气剂，各组分的重量比如下：
水泥：              200～300
粉煤灰：            80～120
加气混凝土颗粒：    400～1400
玻化微珠：          80～140
PP纤维：            0.8～1.6
乳胶粉：            2～12
复合引气剂：        3～15。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：轻质干粉砌筑砂浆避免了现场配料拌制，大大降低了工程建设中的粉尘和噪音污染，对场地的占用率大大降低，且配比准确，水泥用量低，成本低廉，在施工作业时只需按要求量加水搅拌均匀即可使用，材料损耗、浪费少，储运和使用十分方便，具有粘结强度高、干缩率低和抗冻耐久性好、导热率低、保温性好、和易性好、便于施工等优点；利用加气混凝土颗粒代砂及大量使用粉煤灰，既利用了工业废料，又保护了环境，而且成本低廉。
作为本发明的优选方案，各组分的重量比如下，水泥∶粉煤灰∶加气混凝土颗粒∶玻化微珠∶PP纤维∶乳胶粉∶复合引气剂＝220∶90∶500∶100∶1.0∶3∶5。该组分制得的砂浆，抗压强度为5.0Mpa，可作为非承重墙保温砌筑砂浆。
作为本发明的另一种优选方案，各组分的重量比如下，水泥∶粉煤灰∶加气混凝土颗粒∶玻化微珠∶PP纤维∶乳胶粉∶复合引气剂＝240∶100∶900∶100∶1.5∶5∶8。该组分制得的砂浆，抗压强度为7.5Mpa，可作为承重墙保温砌筑砂浆。
作为本发明的再一种优选方案，各组分的重量比如下，水泥∶粉煤灰∶加气混凝土颗粒∶玻化微珠∶PP纤维∶乳胶粉∶复合引气剂＝280∶110∶1200∶120∶1.5∶10∶12。该组分制得的砂浆，抗压强度为10.0MPa，可作为承重墙保温砌筑砂浆。
附图说明
图1为可再分散乳胶粉掺量对砂浆抗折强度的影响图。
图2为可再分散乳胶粉掺量对砂浆抗压强度的影响图。
图3为粉煤灰掺量对砂浆抗压强度的影响图。
图4为复合引气剂对砂浆用水量的影响图。
图5为复合引气剂对砂浆抗压强度的影响图。
图6为复合引气剂对砂浆密度的影响图。
图7为加气混凝土颗粒和玻化微珠体积比对砂浆抗压强度的影响图。
图8为轻骨料级配对砂浆抗压强度的影响图。
具体实施方式
本发明的轻质干粉砌筑砂浆所用水泥采用GB175-2007规定的普通硅酸盐水泥。
采用的可再分散乳胶粉是水溶性的，在一般搅拌下就能很好分散，并在碱性时被溶解而使溶液具有粘性，它在水中形成乳胶液，对各种物质有很好的粘结性，提高砂浆的和易性，对砂浆有明显的增稠作用，能明显改善新拌砂浆的保水性，降低硬化砂浆的吸水性。由于其对砂浆的增塑作用，因此在保持原有流动度下可以降低水灰比，从而使力学性质得以改善和提高。随着可再分散乳胶粉掺量的增加，保温砌筑砂浆的稠度减小、粘性增大、分层度降低、粘聚性和保水性明显提高。抗折强度、抗压强度显著改善，尤其是粘结强度得到大幅度提高。
由图1可以看出，当可再分散乳胶粉掺量在水泥量的0％～3％之间增加时，砂浆的抗折强度增大，在可再分散乳胶粉掺量为3％时抗折强度最高，当可再分散乳胶粉掺量超过3％时，抗折强度下降。
由图2可以看出，当可再分散乳胶粉掺量在水泥量的0％～3％之间增加时，砂浆的抗压强度增大，在可再分散乳胶粉掺量为3％时抗压强度最高，当可再分散乳胶粉掺量超过3％时，抗压强度下降。
粉煤灰是火力发电厂煤粉燃烧后剩下的灰分，是由各种颗粒混合而成的群体，其中多为球形玻璃体，其矿物组成主要是玻璃相、莫来石相、石英、赤铁矿、磁铁矿及少量未燃烧碳粒。
粉煤灰比表面积大，对砂浆工作性的提高，主要通过它的物理作用——形态效应和微集料效应来实现。可以提高砂浆的保水性、塑性、强度，同时又可以节约水泥和石灰，降低成本。粉煤灰由粒径不同的各种小颗粒组成，与水泥相比其形状更接近于球形，而且表面比较光滑有利于砂浆流动性的提高。粉煤灰的颗粒可以改善砂浆组成的骨料级配，掺入粉煤灰代替部分水泥，减少空隙率，提高砂浆的密实性，有利于砂浆后期强度的提高。此外，粉煤灰具有一定的活性，可以和水泥的水化产物发生二次反应，使砂浆后期强度提高。机械活化破坏粉煤灰硅钙玻璃体的表面结构，在激发材料的作用下，生产硅酸钙凝胶和针状钙矾石晶体。这些水化产物交织在一起，使胶结材料产生了强度。如图3所示，粉煤灰掺量达水泥量的40％时，砂浆的抗压强度最高，粉煤灰的掺量过小或过大，砂浆的抗压强度均下降较大。
引气剂属增水性表面活性物质，它可以在气泡周围作定向排列，降低表面张力而使气泡稳定存在，也不凝结成大气泡，引气剂所稳定下来的封闭气泡的直径多在50～250微米。由于大量微小、封闭气泡的存在，犹如砂浆中有无数个“滚珠”，润滑作用很强，流动性明显提高，减轻了砂浆的泌水、离析现象，粘结力提高。砂浆的抗冻性、抗渗性等耐久性成倍提高。加入引气剂后，所形成的大量微小气泡对砂浆受冻时水转变为冰的膨胀压可起到很好的缓冲作用，而且气泡呈封闭状态，很难吸入水分，这与普通砂浆中存在的大而连通的孔隙相比，使成冰量大为降低，膨胀内应力明显减小，所以抗冻融破坏能力得以成倍提高。另一方面，大量均匀分布的封闭气泡也切断了渗水通道，提高了砂浆的抗渗性。
本发明采用江苏建苑建筑材料研究所有限公司生产的复合引气剂，由激发剂、早强剂、增塑剂、保水剂、引气剂、可再分散乳胶粉等材料组成，是激发粉煤灰活性、提高砂浆和易性、保水性和粘结强度及早期强度的关键，且降低轻骨料的吸水率，提高轻骨料与浆体之间的粘结力，改善浆体的孔结构，提高砂浆的抗冻性和强度。
复合引气剂能在砂浆中引入大量直径0.1～0.5mm，分布均匀且相互独立封闭的微孔，可增加10～20％微孔率，减少有害大孔的数量，使砂浆的各项性能得到明显改善。综合试验表面：掺加10～30kg/m3，即可明显提高砂浆流动度，消除泌水离析现象，提高粘结强度和抗冻融及抗渗性。
复合引气剂分别按水泥量的4/万、5/万、6/万的比例掺入基准砂浆中，掺量对砂浆性能的影响如表1所示。
                                        表1
  掺量   流动度   粘结强度   稠度   分层度   保水性   收缩
  单位   C/万   cm   MPa   cm   cm   ％   ％
  1#   0   0.388   70   30   65   0.8
  2#   4   0.7   0.653   80   20   80   0.45
如图4所示，复合引气剂可显著提高砂浆流动度，减少用水量，降低后期干燥收缩值，提高砂浆抗压强度。当掺量为6/万时，加水量达到最低值。低于6/万时，随着掺量的增加，砂浆的用水量下降，复合引气剂所引入的微小、封闭的气泡在浆体中起到了滚珠的作用，改变了砂浆内部集料间作相对运动时的摩擦机制，变集料间的滑动摩擦为滚动摩擦，减小了内摩擦阻力。使新拌砂浆具有了更好的和易性和流动性。掺量增大，其引入的气泡也越多，滚珠作用明显，砂浆需水量便下降，砂浆的保水性好。
复合引气剂引入了气泡虽然使强度降低，但是掺复合引气剂所带来的减水作用可降低水灰比，能补偿一些强度损失，因此复合引气剂的掺量有一个最佳值。如图5所示，当复合引气剂掺量为水泥量的2/万时，砂浆的抗压强度出现异常，这是因为砂浆内复合引气剂较少，砂浆的含气量较少，不同密度的材料组分混合不均匀，导致砂浆分层、离析、泌水，硬化后体积减小，干密度增大，强度提高。当复合引气剂掺量为6/万时，砂浆内气泡数量增加，含气量增大，砂浆拌和物的和易性变好，干密度减小，强度降低。当复合引气剂掺量超过水泥用量的6/万后，强度开始有所下降，故复合引气剂的最佳掺量为6/万。
如图6所示，复合引气剂的适量掺加，可通过引入微孔泡沫明显降低砂浆密度，提高砂浆保温性能。但掺量大于8/万时，其降低密度作用不再明显提高，反而使砂浆成本大，不经济。
加气混凝土是水热硅酸钙材料，属于水泥制品，和水泥、粉煤灰、复合引气剂的相容性比一般的有机轻质骨料或普通无机材料更好，而且随着时间的增加，加气混凝土颗粒更容易和其它材料融为一体。由于加气混凝土废料破碎后的颗粒，其形态特征十分接近砌筑砂浆用的轻质砂料，通过破碎到一定大小范围的粒径后，将其取代通用的山砂、河砂，作为主要轻质骨料，在砂浆中起着骨架作用，是影响砂浆性能的主要因素之一。
扬州加气混凝土公司所生产的蒸压加气混凝土制品的配合如表2所示。
                                    表2
  材料组分   含硅材料   石灰   水泥   石膏   引气剂   稳泡剂
  重量比   65～75   13～20   5～12   2～3   0.07～0.08   0.03～0.04
加气混凝土颗粒经筛分后的物理性能依照《轻集料及其试验方法》(GB/T17431.1-1998)测定值见表3。
                                    表3
  参数   粒径范围   堆积密度   细度模数   筒压强度   吸水率   软化系数
  单位   mm   kg/m3   MPa   ％
  数值   0.1～5   1150   3.5   4.33   12.5   0.86
为配合加气混凝土颗粒代砂，获得更好的保温效果，同时选用了玻化微珠。
如图7所示，加气混凝土颗粒和玻化微珠体积比在6～8之间为宜，水泥用量在200～300kg/cm3时，可获得800～1500kg/cm3堆积密度的干粉保温砌筑砂浆。随着加气混凝土颗粒和玻化微珠体积比增大，加气混凝土颗粒掺量的增加，砂浆的抗压强度先增加，这是在等容积条件下，一定范围内，随着加气混凝土颗粒集料的增加，砂浆密实度提高，玻化微珠等无强度、降密度材料占用量相对减少，砂浆抗压强度增大，再大直至全用加气混凝土颗粒时，抗压强度变好不大。
轻质骨料的粗细程度常用细度模数来表示，采用在加气混凝土颗粒和玻化微珠体积比6～8之间选取不同的细度模数，采用相同的水泥用量和水灰比，以确定最适合轻骨料的细度模数。参见图8，在相同水泥用量和水灰比时，轻骨料的级配是影响强度的主要因素，同时也决定了硬化后内部的孔结构。当细骨料用量增多时，新拌砂浆达到相同稠度所需的水分有所减少，这是由于粗骨料用量多时，砂浆不易流动所造成。随着颗粒级配模数由3.5减小到3.3时，砂浆的强度由9.4Mpa提高到12.3Mpa。这是由于细骨料粒径小，有助于填充体系中的孔隙，使得砂浆更加密实；同时细骨料流动性较好，砂浆用水量少，从而降低了水灰比，在这双重作用下得到提高。当颗粒细度模数由3.3减小至3.0时，砂浆的强度反而下降。这是因为细骨料的用量增大了，作为砂浆支架的粗骨料的用量减少了，细骨料不足以起到骨架的作用，因此砂浆强度反而下降。
掺入玻璃纤维以改善砂浆的抗拉、阻裂性能，纤维制成的混凝土存在一个临界体积纤维率，当实际纤维体积率大于此临界值时，才可使纤维混凝土的抗拉极限强度有明显的提高，PP纤维的临界体积率为0.1％，当纤维掺量过高，保温砂浆的施工和易性差，抗裂性提高有限。
与不掺纤维砂浆的抗压强度进行对比试验可以看出，纤维对抗压强度并没有明显的提高，仅从11.5MPa增加到11.7MPa，但抗折强度由1.89MPa增加到3.12Mpa。这是因为纤维分布于砂浆内部，故裂缝在发展的过程中必然遭遇到纤维的阻挡，消耗了能量，延缓裂缝的出现。
本发明优化出轻质干粉砌筑砂浆的重量配比，如表4所示，抗压强度为5.0MPa是非承重墙保温砌筑砂浆，抗压强度为7.5MPa和10.0MPa是承重墙保温砌筑砂浆。
                                        表4
  强度等级 水泥 粉煤灰   加气混凝土颗粒   玻化微珠   PP纤维   乳胶粉   复合引气剂
  5.0MPa   220   90   500   100   1.0   3   5
  7.5MPa   240   100   900   100   1.5   5   8
  10.0MPa   280   110   1200   120   1.5   10   12
三种砂浆的主要性能的测试数据见表5。
                                表5
Figure GSA00000029859500091
轻质干粉砌筑砂浆的生产由专业化的微机控制精确计量的商品砂浆搅拌站，经原料处理、计量配料、均匀混合、包装等工序完成。将加气混凝土破碎到一定大小后投入滚筒式热风烘干机进行烘干，经振动筛筛分处理后入仓待用；将仓中加气混凝土颗粒、玻化微珠、粉煤灰、水泥加入混合机中，开动搅拌，加入复合引气剂、玻璃纤维和再分散乳胶粉，混合搅拌15分钟，取样检测均匀后，出料包装。制成的砂浆以袋装或仓装方式运至砌筑现场，施工作业时只需按要求量加水搅拌均匀即可使用，储运和使用十分方便。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，例如可加入抗渗剂等。根据不同的使用现场也可以采用如表6的配比。
                                表6
水泥 粉煤灰   加气混凝土颗粒   玻化微珠 PP纤维 乳胶粉   复合引气剂
  200   80   400   80   0.8   2   3
  200   80   1400   140   1.6   12   15
  200   80   1400   80   0.8   2   3
  200   120   1400   140   1.6   12   15
  200   120   400   80   0.8   2   3
  300   120   1400   140   1.6   12   15
  300   80   400   80   0.8   2   3
  300   80   1400   140   1.6   12   15
  300   120   400   140   0.8   12   15
  300   80   400   140   1.6   2   3
凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种轻质干粉砌筑砂浆，其特征是，该轻质干粉砌筑砂浆包括水泥、粉煤灰、加气混凝土颗粒、玻化微珠、PP纤维、乳胶粉、复合引气剂，各组分的重量比如下：
水泥：              200～300
粉煤灰：            80～120
加气混凝土颗粒：    400～1400
玻化微珠：          80～140
PP纤维：            0.8～1.6
乳胶粉：            2～12
复合引气剂：        3～15。
2.根据权利要求1所述的轻质干粉砌筑砂浆，其特征是，所述各组分的重量比如下：
水泥：              220
粉煤灰：            90
加气混凝土颗粒：    500
玻化微珠：          100
PP纤维：            1.0
乳胶粉：            3
复合引气剂：        5。
3.根据权利要求1所述的轻质干粉砌筑砂浆，其特征是，所述各组分的重量比如下：
水泥：              240
粉煤灰：            100
加气混凝土颗粒：    900
玻化微珠：          100
PP纤维：            1.5
乳胶粉：            5
复合引气剂：        8。
4.根据权利要求1所述的轻质干粉砌筑砂浆，其特征是，所述各组分的重量比如下：
水泥：              280
粉煤灰：            110
加气混凝土颗粒：    1200
玻化微珠：          120
PP纤维：            1.5
乳胶粉：            10
复合引气剂：        12。
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