CN102378743A - 水泥砂浆体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由二氧化硅含量为约99.5％的集料(4)构成的水泥砂浆体(2)，集料由具有圆表面且颗粒尺寸在0.1-1mm之间的颗粒形成。砂浆体中存在的空隙被由颗粒尺寸约5微米的水泥颗粒(5)的水合得到的钙矾石粘合剂(6)和完全水合的实际水泥颗粒(5)填充。砂浆体(2)包括在集料颗粒(4)、钙矾石粘合剂(6)和水泥颗粒(5)之间的空隙中的微粒(7)和胶质材料。在集料颗粒(4)、具有钙矾石粘合剂(6)的水泥颗粒(5)、微粒(7)和胶质材料中形成的空隙中包括纳米颗粒(8)。本发明还涉及一种制造所述砂浆体的方法。
Description
发明目的
本发明涉及一种水泥砂浆体及水泥砂浆体的制造方法。该水泥砂浆体通过模制水泥砂浆而成，特别是形成含有或不含有金属加强件并具有适于特殊应用的抗渗性和硬度的砂浆体。
背景技术
还没有专利申请如本发明那样将所述的获得绝对抗渗性和极高硬度的砂浆作为发明目的。
然而，有些专利申请的目的是获得致密的砂浆，但不具有上述的硬度和抗渗性特点。
由此，以砂浆品质为目的的专利ES2257682和ES2299899并不影响本发明，原委通过下文中会变得明显。
发明内容
本发明的目的是提供一种水泥砂浆体，其由二氧化硅砂浆和水泥模制而成并具有紧密无孔质地，其特别适于形成含有或不含有金属加强件并具有适合特殊应用的抗渗性、抗压强度和硬度的砂浆体，这又给砂浆体带来非常好的电绝缘性能。
根据本发明，水泥砂浆体含有二氧化硅含量约99.5％的集料，其由具有圆表面并且颗粒尺寸在0.1-1mm之间的颗粒形成，存在于颗粒群自身中的空隙被由颗粒尺寸约5微米的水泥颗粒的水合作用得到的钙矾石粘合剂以及完全水合的水泥颗粒本身占据。
本发明的一个特点是水泥砂浆体含有二氧化硅含量约99.5％的集料，其由具有圆表面并且颗粒尺寸在0.1-1mm之间的颗粒形成，存在于颗粒群自身中的空隙被颗粒尺寸约5微米的一些水泥颗粒的水合作用得到的钙矾石粘合剂以及水合的水泥颗粒本身占据，所述砂浆体可在集料颗粒、钙矾石粘合剂、水泥颗粒间形成的可能空隙中包括约1微米的微粒和胶质材料。最终，纳米颗粒在形成在所述集料颗粒、具有钙矾石粘合剂的水泥颗粒、所述微粒(7)和所述胶质材料之间的空隙中。
本发明的进一步特点是砂浆体在固化过程中显示出下述抗压强度值：8小时时约350kg/cm2；24小时时约500kg/cm2；48小时时约575kg/cm2；7天时约750kg/cm2和28天时约1000kg/cm2。
本发明的进一步特点是水泥砂浆体是100％不可渗透的，从而具有非常好的电绝缘性能。
本发明的目的还在于提供一种制造本发明的水泥砂浆体的方法。根据该方法，一定重量的具有圆表面并且颗粒尺寸在0.1-1mm之间、二氧化硅含量为约99.5％的集料，与颗粒尺寸为约5微米的重量占总干重27-37％的水泥颗粒干混合，在不中断混合操作的情况下向其中加入用量相当于水泥重量29-32％的水，直到得到完全均匀的混合物，使水泥完全地水合。将所述混合物倾注入模具并保持在模具中以固化，混合物表面与确定模具封装的盖相接触，减少水分蒸发，并且校准获得的砂浆体的其中一个尺寸。
本发明的方法的进一步特点是砂浆固体组分在第一阶段中的干混及其在紧随第一阶段的第二阶段中与加入的水的混合这样进行，即在空间中的静态混合点进行组分混合，随后在不中断混合过程的情况下使组分的不均匀混合物在不可避免地经过静态混合点(R)的闭合通路中循环移动，直到获得均匀混合物和完全水合的水泥颗粒。
本发明的方法的另一个特点是水泥的完全水合导致形成称为钙矾石的集料粘结剂，钙矾石的化学构成是硫铝酸三钙，化学式是Ca4SO4(AlO3)230-32H2O。
本发明的方法的进一步特点是通过提供热量使所述成型模具中的封装砂浆固化，加热方式包括外部加热，例如通过包括加热炉和加热通道的组中的装置产生的热空气加热，以及通过高频进行内部加热，两种加热方式可以单独使用也可以以技术可行的方式进行组合使用，材料的固化在25-35℃的温度下和约94％的湿度下进行。
本发明的方法的进一步特点是可以可选地在集料颗粒、钙矾石粘合剂和水泥颗粒间形成的可能间隙中加入约1微米的微粒和胶质材料，以及在所述集料颗粒、所述具有钙矾石粘合剂的水泥颗粒、所述微粒和所述胶质材料之间形成的空隙中引入纳米颗粒，并且最终在所述集料、具有钙矾石粘合剂的水泥的颗粒、所述微粒和胶质材料之间的空隙中加入纳米颗粒。
根据上述特点，用于本工艺的部分纳米颗粒具有摩擦学性质，当其位于模具和/或封装和校准盖中时，在模制和脱模的物理操作中发挥作用，而纳米颗粒中的另一部分在砂浆固化的物理化学进程中起作用从而为成品提供由所用类型的纳米颗粒决定的多种性能。
最后，本发明的进一步特点与本发明砂浆组分的混合和均化有关，在第一阶段固体砂浆组分的干混及其在紧随第一阶段的第二阶段中与加入的水的混合是通过使用包括机械的、电力的、电子的、电磁的和流体的手段的手段组中的手段产生的高频振动和/或高真空进行的，二者可以单独使用也可以以技术可行的方式结合使用。
附图说明
为了便于理解上述内容，以及同时公开结构本质的各种细节，在下文中参考附图说明描述了本发明的一个实施方案，由于它们主要是说明性的本质，应该理解本发明不会据此限定要求保护的范围。
在附图中
图1是根据本发明制成的水泥砂浆板的部分透视图。
图2是上图所示板的水泥砂浆体的微小部分的微观示意图。
图3是根据权利要求6的内容操作的混合装置的示意图。
图4是混合物在混合区和转移区中的循环方向的示意图。
图5是本发明的水泥砂浆体形成材料的强度与固化时间关系的曲线图。
图6是根据C.Fuller(富勒)和C.Bolomey(保罗米)曲线的集料颗粒尺寸曲线图。
具体实施方式
下文描述了本发明的水泥砂浆体的可能的实施方案及其制备工艺，该工艺也是本发明的目的。图1展示了本发明的水泥砂浆的其中一种可能的结构。水泥砂浆构成建筑用预制板1的一部分，该预制板包括由预应力元件3双轴向增强的水泥砂浆体2，并且具有3厘米的厚度。
图2是建筑用预制板1的水泥砂浆体2的微小部分的微观图，其中示意性地展示了其构成组分。这些组分包括二氧化硅SiO2含量为99.5％的集料4、水泥颗粒5、钙钒石晶体6、微粒7和纳米颗粒8，为图示目的，这些不同种类的组分用不具有参考作用的星形、圆形、椭圆形或三角形任意显示。
图3示意地展示了混合机的基本构造，其能够获得本发明的水泥砂浆体2。图4展示了混合物循环的闭合通路9，无论在静态混合点R的循环还是根据所述闭合循环通路9进行的每个混合操作后的输送都是在该闭合通路中进行的。
在图2的描述中提到的砂浆固体组分在第一阶段的干混及其在紧随第一阶段的第二阶段与加入水的混合是这样进行的，即在空间中的静态混合点R混合所述组分，随后在不中断混合过程的情况下使组分的不均匀混合物M在不可避免地经过静态混合点的闭合通路中循环移动，直到获得均匀混合物和完全水合的水泥颗粒。通过垂直插入的搅拌器10使混合点R具体化，搅拌器偏心设置于具有倒转的截锥体结构的回转鼓11中。
通过前述揉合和混合系统，可以获得高机械强度和抗渗性值，其基本上与配方相符(集料/水泥组合物的颗粒尺寸，砂浆中的低水/灰比(0.30)和利用高效减水剂和超级增塑剂)。在揉合过程中，水泥和集料接触混合水，形成富二氧化硅凝胶，用以吸收大部分可用水分。
随后凝胶在没有水合的水泥颗粒之间凝聚，从而在过程中涂覆所述颗粒。氢氧化钙与凝胶的外表面发生反应形成水合硅酸钙。凝胶形成在由水泥颗粒的水合作用产生的水合硅酸钙中的空的空间中，从而得到一种非常致密的结构，这是因为凝胶填充了水泥颗粒(约30％的颗粒尺寸小于5微米)之间留下的胞间隙，水泥又填充了集料的胞间隙，这些都赋予了最终产品强度、抗渗性和电绝缘性的物理性能。
图5是本发明的水泥砂浆体2的构成材料的强度与固化时间的关系图，对应于权利要求3的内容。图中表明砂浆的抗压强度值如下：8小时时约350kg/cm2；24小时时约500kg/cm2；48小时时约575kg/cm2；7天时约750kg/cm2和28天时约1000kg/cm2。
图6是根据用于获得本发明的水泥砂浆体2所遵循的C.Fuller和C.Bolomey曲线的集料4的颗粒尺寸图。
水泥砂浆体2主要含有二氧化硅含量约99.5％、具有圆表面并且颗粒尺寸在0.1-1mm之间的集料4。集料颗粒群中存在的空隙被颗粒尺寸约5微米的水泥颗粒5水合所得到的钙矾石粘合剂6和完全水合的水泥颗粒5本身填充。
然而，所述水泥砂浆体2可包括不确定数量的添加剂以恰当地使砂浆体2的特性适应应用要求。据此前提，开发了以下工艺：如上所述，使用二氧化硅含量约99.5％、具有圆表面并且颗粒尺寸在0.1-1mm之间的集料4构成，并且使颗粒群自身中存在的空隙被颗粒尺寸约5微米的水泥颗粒5水合所得到的钙矾石粘合剂6和完全水合的水泥颗粒5本身填充，所述砂浆体2可在集料颗粒4、钙矾石粘合剂6和水泥颗粒5之间形成的可能空隙中包括：
[a]约1微米的微粒7、胶质材料(未展示)，并且最终在集料颗粒4、具有钙矾石粘合剂6的水泥颗粒5、所述微粒7和胶质材料之间形成的空隙中包括
[b]纳米颗粒8。
水泥砂浆体2，特别是包含在权利要求1中和根据权利要求5的工艺得到的水泥砂浆体，在根据UAB(巴塞罗那自治大学：UniversidadAutonoma de Barcelona)的校园S.A.——LGAI技术中心的UNE EN1015-18和1170-6标准和加泰罗尼亚理工大学(Universidad Politecnicade Catalunya)的建议II 4RILEM进行的实验中具有100％的抗渗性。因此，根据这些抗渗性结果，所述水泥砂浆体2具有非常好的电绝缘性能。
完全水合的水泥颗粒5引起称为钙矾石6的集料粘合剂的产生，其化学组成是硫铝酸三钙，化学式是Ca4SO4(AlO3)230-32H2O。
水泥砂浆在成型模具中在下述的封装条件下固化：温度在25-35℃之间，湿度约94％，这是通过提供热量进行的，加热方式包括外部加热，例如通过包括加热炉和加热通道的组中的装置产生的热空气加热，还包括通过高频进行内部加热，两种加热方式可以单独使用也可以以技术可行的方式进行组合使用。
封装过程包括一旦砂浆已经倾注和分布到模具中便关闭模具，该过程包括两个动作：第一动作包括通过相应的锚定手段放置要用来固定水泥砂浆板或水泥砂浆体至建筑物结构的塞或槽，第二动作包括关闭或封装置于模具中的砂浆混合物，使得在固化过程中，混合物保存足够的湿度以避免裂缝，并在将水泥砂浆体脱模时获得最佳性能。
如上所述，可选地在集料颗粒4、钙矾石粘合剂6和水泥颗粒5间形成的可能空隙中包括大约1微米的微粒7和胶质材料。在集料颗粒4、具有钙矾石粘合剂6的水泥颗粒5、所述微粒7和胶质材料之间形成的空隙中加入纳米颗粒8。最终，纳米颗粒8可以结合在集料4、具有钙矾石粘合剂6的水泥5的颗粒、所述微粒7和胶质材料之间形成的空隙中。
用于本工艺的部分纳米颗粒8是具有摩擦学性能的纳米颗粒，当其位于模具和/或封装和校准盖时，在模制和脱模的物理操作中发挥作用，而纳米颗粒中的另一部分包括在砂浆固化的物理化学变化中起作用从而为成品提供由所用类型的纳米颗粒决定的多种性能的纳米颗粒。
固体砂浆组分在第一阶段的干混及其在紧随第一阶段的第二阶段中与加入的水的混合是利用高频振动进行的，高频振动可通过包括机械的、电力的、电子的、电磁的和流体的手段的手段组中的手段产生，上述手段可以单独使用也可以以技术可行的方式结合使用。
固体砂浆组分在第一阶段的干混及其在紧随第一阶段的第二阶段中与加入的水和混合是利用高真空进行的，高真空可通过包括机械的、电力的、电子的、电磁的和流体的手段的手段组中的手段产生，这些手段可以单独使用也可以以技术可行的方式结合使用。
Claims (13)
1.一种水泥砂浆体，其特征在于：所述水泥砂浆体包含二氧化硅含量为约99.5％的集料(4)，所述集料由具有圆表面并且颗粒尺寸在0.1-1mm之间的颗粒形成；颗粒群本身之间存在的空隙被颗粒尺寸约5微米的水泥颗粒(5)的水合得到的钙矾石粘合剂(6)和完全水合的水泥颗粒(5)本身填充。
2.如前一项权利要求所述的水泥砂浆体，其特征在于：所述砂浆体在所述集料颗粒(4)、所述钙矾石粘合剂(6)和所述水泥颗粒(5)之间形成的可能空隙中包括大约1微米的微粒(7)和胶质材料，并且最终在所述集料颗粒(4)、所述具有钙矾石粘合剂(6)的水泥颗粒(5)、所述微粒(7)和胶质材料之间形成的空隙中包括纳米颗粒(8)。
3.如权利要求1的水泥砂浆体，其特征在于：砂浆具有如下的抗压强度值：8小时时约350kg/cm2；24小时时约500kg/cm2；48小时时约575kg/cm2；7天时约750kg/cm2和28天时约1000kg/cm2。
4.如权利要求1的水泥砂浆体，其特征在于：它是100％不可渗透的，并且因此具有非常好的电绝缘性能。
5.一种水泥砂浆体的制造方法，其特征在于：将[a]一定重量的具有圆表面、颗粒尺寸在0.1-1mm之间、并且二氧化硅含量为约99.5％的集料(4)，与[b]颗粒尺寸约5微米的重量为总干重27-37％的水泥颗粒(5)干混合，[c]在不中断所述混合操作的情况下，加入用量相当于水泥重量的29-32％的水，直到得到完全均匀的混合物，其中水泥完全水合，[d]将所述混合物注入模具并保持在所述模具中使其固化，混合物的表面与确定模具封装的盖接触，从而减少水分蒸发并校准获得的砂浆体的尺寸中的一个。
6.如权利要求5所述的水泥砂浆体的制造方法，其特征在于：砂浆的固体组分在第一阶段的干混及其在紧随第一阶段的第二阶段中与加入的水的混合是这样进行的，即在空间中的静态混合点(R)混合所述组分，随后在不中断所述混合过程的情况下使所述组分的不均匀混合物在不可避免地经过所述静态混合点(R)的闭合通路中循环移动，直到获得均匀混合物且所述水泥颗粒(5)完全水合。
7.如权利要求5所述的水泥砂浆体的制造方法，其特征在于：所述水泥的完全水合导致形成称为钙矾石(6)的集料(4)粘合剂，钙矾石的化学构成是硫铝酸三钙，化学式是Ca4SO4(AlO3)230-32H2O。
8.如权利要求5所述的水泥砂浆体的制造方法，其特征在于：通过提供热量使所述成型模具中的封装砂浆固化，加热方式包括外部加热，例如通过包括加热炉和加热通道的组中的装置产生的热空气加热，还包括通过高频进行内部加热，两种加热方式可以单独使用也可以以技术可行的方式结合使用。
9.如权利要求5所述的水泥砂浆体的制造方法，其特征在于：材料的固化在25-35℃的温度下和约94％的湿度下进行。
10.如权利要求5所述的水泥砂浆体的制造方法，其特征在于：可选地在集料颗粒(4)、钙矾石粘合剂(6)和水泥颗粒(5)之间形成的可能空隙中加入约1微米的微粒(7)和胶质材料，并且在所述集料颗粒(4)、所述具有钙矾石粘合剂(6)的水泥颗粒(5)、所述微粒(7)和所述胶质材料之间的空隙中加入纳米颗粒(8)，并且最终在集料(4)、所述具有钙矾石粘合剂(6)的水泥(5)的颗粒、所述微粒(7)和胶质材料之间的空隙中加入纳米颗粒(8)。
11.如权利要求10所述的制造水泥砂浆体的方法，其特征在于：用于本工艺中的部分纳米颗粒(8)具有摩擦学性能，当其位于模具和/或封装和校准盖中时，在模制和脱模的物理操作中发挥作用，而纳米颗粒(8)中的另一部分包括在砂浆固化的物理化学变化中起作用从而为成品提供由所用类型的纳米颗粒决定的多种性能的纳米颗粒。
12.如权利要求6所述的水泥砂浆体的制造方法，其特征在于：固体砂浆组分在第一阶段的干混及其在紧随第一阶段的第二阶段中与加入的水的混合通过使用包括机械的、电力的、电子的、电磁的和流体的手段的手段组中的手段产生的高频振动进行，这些手段可以单独使用也可以以技术可行的方式结合使用。
13.如权利要求6所述的水泥砂浆体的制造方法，其特征在于：固体砂浆组分在第一阶段的干混及其在紧随第一阶段的第二阶段中与加入的水的混合通过使用包括机械的、电力的、电子的、电磁的和流体的手段的手段组中的手段产生的高真空进行，这些手段可以单独使用也可以以技术可行的方式结合使用。
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