CN101993219B - 水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，它属于建筑材料领域，其组分为：石膏、氢氧化钙、膨润土、纤维素醚、高效减水剂、木质纤维、葡萄糖酸钠。使用本发明掺加到水泥基干混砂浆中，可显著提高砂浆的抗压强度和粘结强度，大幅度降低砂浆中的水泥用量，提高砂浆中粉煤灰和矿渣粉的掺加量；同时，本发明掺加到水泥基干混砂浆中，可使新拌砂浆具有良好的增稠性，保水性大大提高，可施工时间延长，抗流挂性提高，提高硬化砂浆与基体的粘结力，降低收缩率，减少空鼓及裂缝现象的发生。本发明可广泛用于建筑工程各种水泥基干混砂浆产品中。

Description

水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂及其应用
技术领域
本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂。
背景技术
砂浆是建筑工程中用量大、用途广的一种建筑材料，主要用于砌筑结构的砌筑以及建筑物内外表面的抹面等。干混砂浆的生产和推广应用是全国重点推行的项目之一，而水泥基干混砂浆是建筑工程应用中最量大面广的干混砂浆。传统水泥基砂浆一般用水泥作胶凝材料，掺加少量粉煤灰或矿渣粉取代部分水泥，人工砂或天然砂作为骨料，针对不同的用途，将不同比例的水泥、粉煤灰、矿渣粉、骨料，如水泥∶粉煤灰∶矿渣粉∶骨料＝12∶4∶4∶80，和一定量的水拌和在一起获得新拌砂浆。砂浆的质量取决于原材料的品种、质量，适宜的配合比，配料的计量，拌合物的均匀性以及砂浆的和易性等。传统砂浆受配合比及材料等因素影响，主要存在两方面问题：一是靠提高水泥用量满足砂浆强度要求，粉煤灰或矿渣粉用量有限，水泥用量普遍偏高导致砂浆成本高。二是砂浆质量易出现波动，如新拌砂浆稠度变化波动大、不易控制，砂浆凝结时间短，砂浆保水性差，泌水现象严重，硬化后砂浆的强度低，抗渗性能差，收缩大，抹灰墙体表面易出现空鼓、开裂等现象，并且砂浆耐久性差等，砂浆短期内出现各种质量问题，从而要求对其建筑物进行返工或修补处理，给人民的生活带来不便和经济损失。综上所述，这些问题的存在使水泥基干混砂浆的推广应用受到一定的限制。随着建筑业的发展和人民生活水平的提高，特别是水泥基干混砂浆的大面积推广应用，一方面，对水泥基干混砂浆的质量要求越来越高，另一方面，根据国家节能减排政策对大量工业废料使用的要求，以及建筑工程环保节能要求，水泥基干混砂浆必须有效降低单方砂浆水泥用量，大掺量使用粉煤灰、矿渣粉等。因此，市场对低成本、高性能水泥基干混砂浆需求的呼声越来越高。
发明内容
本发明为解决水泥基干混砂浆应用中出现的高成本、低性能问题，发明了一种用于水泥基干混砂浆中的水泥基(以水泥为胶凝材料)干混砂浆复合型增强增塑改性剂，不仅可有效地解决新拌砂浆中稠度变化波动大、保水性差、施工性差、砂浆强度低、收缩率大等质量问题，而且可大幅度降低砂浆中的水泥用量，提高砂浆中粉煤灰或矿渣粉的掺加量，使砂浆成本降低10％以上。
本发明是通过下述技术方案实现上述目的：
本发明一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，它包括按重量份计的如下组分：
石膏          35～65
氢氧化钙      20～35
膨润土        10～25
纤维素醚      0.3～1.0
高效减水剂    0～4.0
木质纤维      0.25～2.5
葡萄糖酸钠    0～1.5
所述水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂各组分配比均按重量份计的优选技术方案为：
石膏        35～65
氢氧化钙    20～30
膨润土      15～25
纤维素醚    0.4～0.8
高效减水剂  0～2.5
木质纤维    0.5～2.0
葡萄糖酸钠  0～1.0
所述石膏包括脱硫二水石膏、脱硫半水石膏、天然二水石膏、天然硬石膏、建筑石膏中的一种或几种的混合物。
所述高效减水剂包括萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、脂肪族高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种或几种的混合物。
一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂的应用，其特征是将水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂应用于各种水泥基干混砂浆中。
一种水泥基干混砂浆，其特征是它包括按重量份计的如下组分：
水泥                                3.5～5.0
粉煤灰                              8.0～13.0
矿渣粉                              2.5～4.5
水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂  0.75～1.85
砂                                  76～85
所述水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂是指如前所述的水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂。
所述砂为天然砂和/或人工砂。所述水泥为通用硅酸盐水泥。
本申请中水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂和水泥基干混砂浆的制备方法是：按前述各重量份比例称量各组份，通过物理机械混合均匀。
本发明中，石膏和氢氧化钙作为砂浆增强剂，由于砂浆中掺加的粉煤灰或矿渣粉中含有一定量的活性氧化硅和三氧化二铝，在一定条件下，石膏、氢氧化钙与活性氧化硅或三氧化二铝之间可发生反应，生成一定量的致密水化产物，并且上述反应可消耗水泥水化产生的对硬化体结构产生不良影响的氢氧化钙，从而改善硬化后浆体的内部结构，提高硬化体的整体性能。
通过调整石膏和氢氧化钙在复合型增强增塑改性剂中的比例，可提高胶凝材料中粉煤灰和矿渣粉的用量，使胶凝材料中水泥用量大大降低，增加砂浆的体积稳定性，提高砂浆的强度及砂浆耐久性。
膨润土为类似蒙脱土的硅酸盐，具有很强的吸湿性，水解后在砂浆中可形成卡屋式结构，增大砂浆的稳定性，同时其特有的滑动效应，在一定程度上提高砂浆的滑动性能。
纤维素醚可调节新拌砂浆的流变性能，使新拌砂浆增稠，从而使砂浆有一定湿黏性，同时防止离析并获得均匀一致的可塑体，纤维素醚的表面活性能适当的夹带空气泡，在砂浆中引入均匀细小气泡，起到润滑剂的作用，改善砂浆的工作性能；纤维素醚具有减少丢失水分的作用，延缓了水分蒸发和被多孔材料吸收，有利于水泥水化及较长的开放时间；在保水性和稠度的共同作用下，促进砂浆的粘结力和强度。
高效减水剂掺入水泥基干混砂浆中，可有效降低砂浆中的单方用水量，改善新拌砂浆的工作性能，提高砂浆流动度，降低砂浆的水胶比，减少砂浆水泥用量，提高砂浆的强度。
木质纤维掺入砂浆中，可提高砂浆的柔性，增加砂浆稠度，改善和易性，提高砂浆抗垂性，提高砂浆的抗开裂性，降低砂浆收缩。
葡萄糖酸钠掺入砂浆中，可在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的水化起屏障作用，阻碍了水泥的正常水化，从而可有效的控制砂浆凝结时间，大大方便了施工。
本发明水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂为干粉状物质，使用时，与水泥基干混砂浆混合搅拌均匀即可。
本发明的有益效果是：
1、掺加本发明水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂到水泥基干混砂浆中，可显著提高砂浆的强度，大幅度降低砂浆中的水泥用量，提高砂浆中粉煤灰和矿渣粉的掺加量，砂浆强度增加值大于40％，原材料成本降低10％以上。
2、掺加本发明水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂生产的水泥基干混砂浆，新拌砂浆保水性大于92％，保水性大大提高，具有良好的增稠性，可施工时间延长。
3、掺加本发明水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂生产的水泥基干混砂浆，砂浆收缩率降低10％以上，体积更稳定。
4、本发明无毒、无味、无污染、无腐蚀性。
5、本发明成本550～650元/吨，所用原材料来源广泛，价格适中，且使用方便，可操作性强，利于推广应用。
具体实施方式
下面实施例是对本发明技术内容的进一步说明，但并非对本发明实质内容的限制。
实施例1
1、一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，其中：
石膏            35
氢氧化钙        20
膨润土          10
纤维素醚        0.30
高效减水剂      0
木质纤维        0.25
葡萄糖酸钠      0
2、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆配比对比如下表：
3、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆性能检测结果对比如下表：
4、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆成本比较如下表：
试验结果及成本分析表明：1、与现有砂浆相比，在稠度相同情况下，本发明的水泥基干混砂浆，28d抗压强度增加45.3％，14d拉伸粘结强度增加57.1％，保水性92.5％，凝结时间延长50min，28d收缩率降低13.0％；2、本发明的砂浆比现有砂浆成本降低19.2％。
实施例2
1、一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，其中：
石膏           65
氢氧化钙       35
膨润土         25
纤维素醚       1.0
高效减水剂     4.0
木质纤维       2.5
葡萄糖酸钠     1.5
2、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆配比对比如下表：
Figure BSA00000316975300051
3、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆性能检测结果对比如下表：
4、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆成本比较如下表：
Figure BSA00000316975300053
试验结果及成本分析表明：1、与现有砂浆相比，在稠度相同情况下，本发明的水泥基干混砂浆，28d抗压强度增加84.9％，14d拉伸粘结强度增加121.4％，保水性95.4％，凝结时间延长310min，28d收缩率降低23.7％；2、本发明的砂浆比现有砂浆成本降低10.3％。
实施例3
1、一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，其中：
石膏          35
氢氧化钙      20
膨润土        15
纤维素醚      0.40
高效减水剂    0
木质纤维      0.5
葡萄糖酸钠    0
2、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆配比对比如下表：
Figure BSA00000316975300061
3、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆性能检测结果对比如下表：
Figure BSA00000316975300062
4、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆成本比较如下表：
试验结果及成本分析表明：1、与现有砂浆相比，在稠度相同情况下，本发明的水泥基干混砂浆，28d抗压强度增加60.5％，14d拉伸粘结强度增加71.4％，保水性93.1％，凝结时间延长70min，28d收缩率降低16.8％；2、本发明的砂浆比现有砂浆成本降低19.2％。
实施例4
1、一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，其中：
石膏        65
氢氧化钙        30
膨润土          25
纤维素醚        0.8
高效减水剂      2.5
木质纤维        2.0
葡萄糖酸钠      1.0
2、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆配比对比如下表：
3、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆性能检测结果对比如下表：
4、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆成本比较如下表：
Figure BSA00000316975300073
试验结果及成本分析表明：1、与现有砂浆相比，在稠度相同情况下，本发明的水泥基干混砂浆，28d抗压强度增加90.7％，14d拉伸粘结强度增加135.7％，保水性95.9％，凝结时间延长250min，28d收缩率降低25.2％；2、本发明的砂浆比现有砂浆成本降低10.3％。
实施例5
1、一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，其中：
石膏         50
氢氧化钙     25
膨润土       20
纤维素醚        0.6
高效减水剂      1.5
木质纤维        1.5
葡萄糖酸钠      0.6
2、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆配比对比如下表：
Figure BSA00000316975300081
3、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆性能检测结果对比如下表：
试验结果分析：与现有砂浆相比，在稠度相同情况下，本发明的水泥基干混砂浆，28d抗压强度增加64.0％，14d拉伸粘结强度增加85.7％，保水性93.6％，凝结时间延长150min，28d收缩率降低17.6％。
实施例6
1、一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，其中：
石膏            50
氢氧化钙        25
膨润土          20
纤维素醚        0.6
高效减水剂      1.5
木质纤维        1.5
葡萄糖酸钠      0.6
2、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆配比对比如下表：
Figure BSA00000316975300083
Figure BSA00000316975300091
3、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆性能检测结果对比如下表：
Figure BSA00000316975300092
试验结果分析：与现有砂浆相比，在稠度相同情况下，本发明的水泥基干混砂浆，28d抗压强度增加88.4％，14d拉伸粘结强度增加128.6％，保水性95.5％，凝结时间延长170min，28d收缩率降低24.4％。
实施例7
1、一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，其中：
石膏            50
氢氧化钙        25
膨润土          20
纤维素醚        0.5
高效减水剂      1.0
木质纤维        1.5
葡萄糖酸钠      0.8
2、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆配比对比如下表：
Figure BSA00000316975300093
3、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆性能检测结果对比如下表：
Figure BSA00000316975300094
4、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆成本比较如下表：
Figure BSA00000316975300101
试验结果及成本分析表明：1、与现有砂浆相比，在稠度相同情况下，本发明水泥基干混砂浆，28d抗压强度增加85.5％，14d拉伸粘结强度增加92.3％，保水性94.3％，凝结时间延长200min，28d收缩率降低21.2％；2、本发明的砂浆比现有砂浆成本降低14.9％。
实施例8
1、一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，其中：
石膏              55
氢氧化钙          23
膨润土            18
纤维素醚          0.7
高效减水剂        1.6
木质纤维          1.8
葡萄糖酸钠        0.7
2、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆配比对比如下表：
Figure BSA00000316975300102
3、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆性能检测结果对比如下表：
Figure BSA00000316975300103
4、现有砂浆和本发明水泥基干混砂浆成本比较如下表：
Figure BSA00000316975300111
试验结果及成本分析表明：1、与现有砂浆相比，在稠度相同情况下，本发明的砂浆，28d抗压强度增加95.3％，14d拉伸粘结强度增加142.8％，保水性96.0％，凝结时间延长190min，28d收缩率降低26.7％；2、本发明的砂浆比现有砂浆成本降低17.0％。
对以上各实施例综合分析：
1、与现有砂浆相比，本发明水泥基干混砂浆各项性能都得到提高，如强度增加值均大于40％，保水性均大于92％，凝结时间都有不同程度的延长，收缩率降低大于10％，原材料成本降低10％以上。
2、在8个实施例中：
实施1中水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂各原材料用量都最低，且其在水泥基干混砂浆中用量最少(0.75)；
实施2中水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂各原材料用量都最高，且其在水泥基干混砂浆中用量最多(1.85)；
实施3中水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂为优选技术方案，其中各原材料用量最低，且其在水泥基干混砂浆中用量最少(0.75)；
实施4中水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂为优选技术方案，其中各原材料用量最高，且其在水泥基干混砂浆中用量最多(1.85)；
实施例1-4中，实施例1的砂浆强度增加值较小(抗压强度增加45.3％，拉伸粘结强度增加57.1％)，实施例3的砂浆强度增加值优于实施例1；实施例4的砂浆强度增加值较大(抗压强度增加90.7％，拉伸粘结强度增加135.7％)，其砂浆强度增加值优于实施例2；
实施例5水泥基干混砂浆各原材料用量都最低，实施例6中水泥基干混砂浆各原材料用量都最高，两者中的水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂配方相同，用量不同；
实施例7中水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂用量1.20，水泥基干混砂浆中使用矿渣硅酸盐水泥，其砂浆强度增加值较高(28d抗压强度增加85.5％，14d拉伸粘结强度增加92.3％)，砂浆原材料成本降低14.9％；
实施例8中水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂用量1.00，其砂浆强度增加值较高(28d抗压强度增加95.3％，14d拉伸粘结强度增加142.8％)，砂浆原材料成本降低较大(成本降低17.0％)。

Claims (5)

1.一种水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂，其特征是它包括按重量份计的如下组分：石膏35～65；氢氧化钙20～30；膨润土15～25；纤维素醚0.4～0.8；高效减水剂0～2.5；木质纤维0.5～2.0；葡萄糖酸钠0～1.0；所述石膏包括脱硫二水石膏、脱硫半水石膏、天然二水石膏、天然硬石膏、建筑石膏中的一种或几种的混合物；所述高效减水剂包括萘系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、脂肪族高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种或几种的混合物。
2.一种根据权利要求1所述的水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂的应用，其特征是将水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂应用于各种水泥基干混砂浆中。
3.一种水泥基干混砂浆，其特征是它包括按重量份计的如下组分：水泥3.5～5.0，粉煤灰8.0～13.0，矿渣粉2.5～4.5，水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂0.75～1.85，砂76～85；所述水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂是指如权利要求1所述的水泥基干混砂浆复合型增强增塑改性剂。
4.根据权利要求3所述的水泥基干混砂浆，其特征是所述砂为天然砂和/或人工砂。
5.根据权利要求3所述的水泥基干混砂浆，其特征是所述水泥为通用硅酸盐水泥。
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