CN103723975B

CN103723975B - 一种可喷射施工的速凝钢渣砂浆

Info

Publication number: CN103723975B
Application number: CN201310749865.3A
Authority: CN
Inventors: 宋岩; 孙绪东; 蒋路; 张昭祥
Original assignee: BAOSTEEL BUILDING SYSTEM INTEGRATION Co Ltd
Current assignee: Shanghai Baosteel Construction Engineering Technology Co ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103723975A

Abstract

一种可喷射施工的速凝钢渣砂浆，其成分质量百分比为：钢渣40%～70%；普通硅酸盐水泥10%～30%；天然砂0～30%；3‑7mm短切聚丙烯纤维0.02%～0.1%；保水剂外加剂0.02%～0.2%，以与普通硅酸盐水泥相比计；可再分散乳胶粉外加剂1%～10%，以与普通硅酸盐水泥相比计；速凝剂外加剂2%～5%，以与普通硅酸盐水泥相比计；而且，砂浆的水灰比0.1～0.3。本发明速凝钢渣砂浆具有高抗裂性和快速的施工速度等特点。

Description

一种可喷射施工的速凝钢渣砂浆

技术领域

本发明属于一种建筑材料，特别涉及一种可喷射施工的速凝钢渣砂浆，可应用于钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心墙的面层材料，亦可用于有类似功能要求的薄抹灰外墙外保温系统的抗裂砂浆等领域。

背景技术

目前，硅酸盐水泥混凝土作为廉价的建筑材料，被大规模用于基础设施建设。然而，每生产1吨硅酸盐水泥需要约1.5吨石灰石和大量的煤、石油等燃料或电能；同时，每生产1吨水泥熟料要释放约1吨二氧化碳，硅酸盐水泥工业已被认为是高耗能和污染环境严重的工业之一，因而日益受到关注。全球二氧化碳的排放大约有7%来自水泥工业。与此同时，全世界混凝土除了每年要用16亿吨水泥以外，还要消耗近100亿吨砂石和10亿吨水，是世界上最大的自然资源用户。

此外，钢渣是钢铁工业主要废渣之一，主要来自于金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物，被侵蚀的炉衬料和炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢材性质而加入的造渣材料。其排放量约占钢产量的15%～20%。由于钢渣种类多、处理难度大、牵涉面广，所以绝大部分钢渣弃置于江河或堆占农田，造成环境的污染和资源的浪费。欧洲65%的钢渣已得到高效率的利用，美国的钢渣己达到排用平衡。我国的钢渣实际有效的利用率较低，约为44%，目前我国积存的钢渣已有3亿吨以上。我国的钢产量约占全世界钢产量总量的1/5，因此我国的钢渣排放量也是很巨大的，2009年我国排放的钢渣约6000万吨；2010年钢渣的产生量约8147万吨综合利用率为21%，和“十一五”规划要求的指标仍有一定差距。

因此，采用工业废弃物钢渣代替部分骨料的使用量，不仅降低了资源的浪费，更有利于良好环境的形成。目前对于钢渣砂浆的研究，大多数还是基础研究，对实际应用的需求和施工状况的研究少之又少，同时兼具可喷射性和速凝性特征的钢渣砂浆尚无研究报道可循。中国专利200510114991.7公开了一种用于建筑物砌筑、抹灰和地面的建筑用钢渣砂浆，并没有可喷射性和速凝性特点。

钢渣的化学成分是由炼钢的原材料及冶炼工艺决定的，尽管钢渣的具体化学成分波动较大，但主要化学成分却基本相同。国内外的研究结果显示：钢渣主要由CaO、SiO₂、Al₂O₃、F₂O₃、MgO及少量MnO、FeO、P₂O₅、金属Fe组成。水泥熟料、钢渣和粉煤灰三者的主要化学组成如表1所示。

表1水泥熟料、钢渣和粉煤灰化学组成的对比

CaO

SiO₂

Al₂O₃

F₂O₃

MgO

FeO

P₂O₅

水泥

62～68

20～24

4～7

2.5～6.5

1～2

—

微量

钢渣

30～35

8～20

1～6

3～9

3～13

7～20

1～4

粉煤灰

2～7

40～60

15～40

4～20

0.2～5

—

国内外的研究表明，转炉钢渣的主要矿物组成是硅酸二钙(C₂S)、硅酸三钙(C₃S)、RO相(MgO、FeO和MnO的固溶体)及少量游离氧化钙(f-CaO)、铁铝酸钙(C₄AF)。可以看出，钢渣中含有一定数量的水泥熟料主要矿物C₂S、C₃S等，具有一定的水化活性。并有研究表明，钢渣与水泥的水化过程相似，但钢渣的水化速率非常慢。提高钢渣的细度、提高钢渣水化环境的碱性和水化温度都能够激发钢渣早期的活性，相对而言，提高水化温度的效果最明显。钢渣掺量越大，对水泥后期水化的促进作用越明显；龄期越长，对水泥水化的促进作用越明显。

采用普通硅酸盐水泥，由于其硅酸三钙和硅酸二钙的含量高，水化反应速度快，因此，水化热较大，能够有效提高水化温度，促进钢渣的水化活性和水化速度。并且普通硅酸盐水泥硬化时干缩小，不易产生干缩裂缝，可用于干燥环境工程，有利于施工质量和施工效果。普通硅酸盐水泥在水化后，水泥石中含有较多的氢氧化钙，碳化时水泥的碱度下降少，对钢筋的保护作用强，有利于保护内部钢丝网架不受锈蚀侵害。

现有的钢丝网架水泥聚苯乙烯墙体主要分为两种：一种是在工厂预制好后养护到一定强度运到施工现场进行安装。该种方法现场湿作业少，施工速度快，但受运距影响较大，运输过程中易受到损坏，且价格较贵。另一种是在工厂只将钢丝网架聚苯乙烯板制备完成，在现场进行施工，该种方法运输方便，成本低，但是现场湿作业多，且养护时间长，施工效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可喷射施工的速凝钢渣砂浆，具有高抗裂性和快速的施工速度等特点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种可喷射施工的速凝钢渣砂浆，其成分质量百分比为：钢渣40%～70%；普通硅酸盐水泥10%～30%；天然砂0～30%；3-7mm长短切聚丙烯纤维0～0.1%；保水剂外加剂0.02%～0.2%，以与普通硅酸盐水泥相比计；可再分散乳胶粉外加剂1%～10%，以与普通硅酸盐水泥相比计；速凝剂外加剂2%～5%，以与普通硅酸盐水泥相比计；而且，砂浆的水灰比0.1～0.3。

进一步，还包括减水剂外加剂0～0.2%，与普通硅酸盐水泥相比，以质量百分比计。

所述的减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率为30%。

又，所述的普通硅酸盐水泥为42.5普通硅酸盐水泥。

所述的保水剂为羟丙基甲级纤维素醚。

所述的速凝剂为硅酸钠、硅酸钾。

另外，本发明速凝钢渣砂浆的稠度范围需控制在90～110的范围之内。

本发明利用钢渣的微膨胀额特性，精心控制其粒度范围，使其体积变形控制在可接受的范围内，并与水泥的收缩特性相互补偿，同时加入了长度范围在3-7mm的短切聚丙乙烯纤维，增强钢渣砂浆的抗折性能，形成一种抗裂特性非常好的钢渣砂浆。

加入了羟丙基甲级纤维素醚（HPMC），有利于施工方便。HPMC既起到保水作用，又起到调节砂浆稠度的作用，使其可以喷射施工。

为了提高施工效率，经过反复试验，最终选择以硅酸钠为主要成分的速凝剂，喷射施工后砂浆在5-10min强度发展到设计强度的70%，方便后续施工快速进入施工状态。

天然砂作为细集料，由于天然砂在一种细度模数情况下，有多种级配，可以良好的填充于砂浆中，降低孔隙率，砂浆密度性高，强度高。

聚羧酸系减水剂减水率高，对钢渣砂浆的工作性能有明显改善。

本发明的有益效果

本发明利用钢渣的微膨胀额特性，精心控制其粒度范围，使其体积变形控制与水泥的收缩特性相互补偿，再配合短切聚丙乙烯纤维，增强钢渣砂浆的抗折性能，具有高抗裂性和快速的施工速度等优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

表2为本发明实施例的成分配比，试样经过测试，结果如表3所示。

表2配合比设计（质量百分比）

表3钢渣砂浆性能

Claims

1.一种可喷射施工的速凝钢渣砂浆，其成分质量百分比为：

钢渣粒度范围为1.18～4.75mm，40％～70％；

普通硅酸盐水泥 10％～30％；

天然砂 0～30％；

3-7mm短切聚丙烯纤维 0.02％～0.1％；

保水剂外加剂采用羟丙基甲基纤维素醚 0.02％～0.2％，以与普通硅酸盐水泥相比计；

可再分散乳胶粉外加剂 1％～10％，以与普通硅酸盐水泥相比计；

速凝剂外加剂 2％～5％，以与普通硅酸盐水泥相比计，其采用硅酸钠、硅酸钾；而且，砂浆的水灰比0.1～0.3。

2.如权利要求1所述的可喷射施工的速凝钢渣砂浆，其特征是，还包括减水剂外加剂 0～0.2％，与普通硅酸盐水泥相比，以质量百分比计。

3.如权利要求2所述的可喷射施工的速凝钢渣砂浆，其特征是，所述的减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率为30％。

4.如权利要求1所述的可喷射施工的速凝钢渣砂浆，其特征是，所述的普通硅酸盐水泥为42.5普通硅酸盐水泥。

5.如权利要求1所述的可喷射施工的速凝钢渣砂浆，其特征是，其稠度范围控制在90～110的范围之内。