CN105110754A

CN105110754A - 一种无水泥砂浆

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Publication number: CN105110754A
Application number: CN201510630545.5A
Authority: CN
Inventors: 张波; 万郁楠; 燕向远; 王敏龙; 王建宏
Original assignee: SHANXI PROVINCIAL RESEARCH INST OF ARCHITECTURAL SCIENCES
Current assignee: SHANXI PROVINCIAL RESEARCH INST OF ARCHITECTURAL SCIENCES
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2015-12-02

Abstract

本发明一种无水泥砂浆，属于建筑材料技术领域；所要解决的技术问题是提供一种无水泥砂浆，一方面不使用水泥强度又高，其各个性能均能满足相关国家标准的要求；另一方面操作简便，只需在常温常压下混合而成，加水即可使用；采用的技术方案为：一种无水泥砂浆，包括如下质量比的原料，超细粉煤灰：砂子：石灰：石膏=1：1.5-9：0.1-0.4：0-0.14；所述超细粉煤灰的粒径为5-10μm。

Description

一种无水泥砂浆

技术领域

本发明一种无水泥砂浆，属于建筑材料技术领域。

背景技术

传统的干混砂浆是将水泥、砂、矿物掺合料和功能性添加剂按照一定的比例混合而成的。水泥是建筑工程中不可缺少的建筑材料，其性能相对稳定，成本相对低廉，而且用量很大，然而水泥生产存在着巨大的能源消耗、不可再生资源的消耗（如石灰石和粘土等）及环境污染。另外，随着工业的快速发展，固体废弃物的排放量迅猛增加。目前，山西省粉煤灰的排放总量已达3亿吨之巨，而粉煤灰综合利用率仍不高，徘徊在50%左右，处于落后状态。近年来，利用粉煤灰代替水泥配制干混砂浆的例子并不少见，这样既可以降低水泥用量，又能解决粉煤灰的再利用问题，然而目前利用粉煤灰配制干混砂浆并不能完全不使用水泥，只是用粉煤灰代替部分水泥。

公开号为CN1040780A的中国专利申请，公开了一种无水泥粉煤灰混凝土，其主要原材料为粉煤灰、石灰粉、石膏粉和碎石，经过原料加工、加水拌合、装模振捣成型、蒸汽养护、制品脱模等工序制成，其养护制度分别为恒温静停、升温、恒温及降温等四步。这种无水泥粉煤灰混凝土不使用水泥而强度又较高，但其养护条件要求较高，需要高温条件。

公开号为CN1086502A的中国专利申请，公开了一种无水泥蒸压粉煤灰加气混凝土及其制备方法，其主要原材料为粉煤灰、生石灰、石膏、铝粉膏和皂角粉，经磨细，在高温高压条件下制备而成。这种无水泥粉煤灰加气混凝土同样不需要水泥，但需要在高温高压条件下制备。

由于粉煤灰的形成历经高温，产生部分熔融，在冷却后，其结构中保留一定量的玻璃质物质。粉煤灰中的玻璃质为不规则三维架状结构，主要由硅氧四面体、铝氧八面体或铝氧四面体组成的，在常温水或酸性溶液中较稳定。但玻璃质结构能量较高，处于亚稳定状态，具有一定的潜在活性。在高温养护条件下，或者在一定的化学添加剂的作用下，可以使粉煤灰玻璃质中的架状结构较快解聚，尽快与体系中的Ca(OH)₂和矿物掺合料产生水化反应，生成水化产物，从而提高水泥或者混凝土的早期和后期强度。这也是目前涉及粉煤灰全替代水泥的混凝土需要采用高温或高温高压的养护条件的主要原因之一。

而在通常温度条件下，一般认为砂浆或混凝土中水泥的作用是难以完全替代的，因此，现有技术针对粉煤灰或者超细粉煤灰参量的研究，基本都是以粉煤灰或者超细粉煤灰代替部分水泥，研究其对混凝土的减水作用或者混凝土的工作性的改进作用。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，所要解决的技术问题是提供一种无水泥砂浆，一方面不使用水泥强度又高，其各个性能均能满足相关国家标准的要求；另一方面操作简便，只需在常温常压下混合而成，加水即可使用。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种无水泥砂浆，包括如下质量比的原料，超细粉煤灰：砂子：石灰：石膏=1：1.5-9：0.1-0.4：0-0.14；所述超细粉煤灰的粒径为5-10μm。

砂子的优选用量为，质量比超细粉煤灰：砂子=1：3-4.6。

石灰的优选用量为，质量比超细粉煤灰：石灰=1：0.2-0.4。

石膏的优选用量为，质量比超细粉煤灰：石膏=1：0.06-0.14。

本发明的无水泥砂浆还可以采用的方案为，由超细粉煤灰、石灰、石膏和砂子混合而成，各组分含量为按质量百分比：超细粉煤灰10-40%，砂子50-87%，石灰2-8%，石膏0-3%。

本发明中所用超细粉煤灰的粒径为5-10μm，其28天的活性指数应不低于110%。

本发明中采用的砂子可以是天然砂和机制砂中的任意一种，应符合国家标准《建设用砂》（GB/T14684-2011）的规定，天然砂的含泥量应小于5.0%，泥块含量应小于2.0%，砂子的粒径小于4.75mm。

本发明的无水泥砂浆为干混砂浆，将所述原料按质量配比称量后混合均匀即可。

使用时可以根据实际需要向干混砂浆中加入一定量的添加剂，如以干混砂浆质量计，加入0-0.2%的可再分散乳胶粉，或者0-0.2%的纤维素醚。添加可再分散乳胶粉可以提高砂浆的流动性，提高砂浆的拉伸粘结强度。添加纤维素醚可以提高砂浆的保水性，提高砂浆的拉伸粘结强度。两种原料都是本领域技术人员根据实际经济能力和需要可以进行选择的，不同的品牌或牌号的可再分散乳胶粉或者纤维素醚由于性能的差异，用量可能会有所增减，一般不会超出本发明的限定范围。例如，可再分散乳胶粉可以选择醋酸乙烯-乙烯共聚胶粉或乙烯-氯乙烯-月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉；纤维素醚可以选择羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚。

本发明创造性的选择了超细度的粉煤灰作为主原料完全替代水泥制备砂浆，打破了现有技术采用常规粉煤灰替代部分水泥的技术壁垒。而且超细粉煤灰砂浆的干混料制备工艺非常简单，仅需要简单配比混合即可。使用简单，养护条件低，完全不需要高温或高压的养护条件。不论是从废弃资源的再利用技术，亦或者是用工成本、资源节约等方面，本发明的技术都具有非常重大的意义。

本发明的干混砂浆（或掺有添加剂的干混砂浆），使用时按砂浆与水按一定比例混合后，投入搅拌机混合均匀搅拌3-5分钟，即可制得所需稠度的无水泥砂浆。砂浆与水的比例可以根据实际需要确定，一般为砂浆：水=1：0.1-0.5。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果。

1、无水泥砂浆的胶凝材料由超细粉煤灰、石灰和石膏按一定比例混合而成，完全不使用水泥，其性能良好，可满足国家标准《预拌砂浆》（GB/T25181-2010)的技术要求。

2、制备工艺简单，将所需原料按一定比例混合均匀，加水搅拌即可使用。

3、本发明的无水泥砂浆不需要高温养护，只需要标准养护性能即可达到标准要求。

4、无水泥砂浆可以大量利用固体废弃物——粉煤灰，解决长期以来大量粉煤灰堆积占用土地的问题。

5、可有效减少能源的消耗，降低CO₂的排放量，有利于环保。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明选用最佳制备条件所制备砂浆在标准养护条件下养护28天，试件的SEM图。

图2至图5分别为实施例1中，采用最佳灰砂比范围内所制备砂浆的流动度、抗压强度、拉伸粘接强度和凝结时间变化曲线图。

图6至图8分别为实施例2中，石灰加入量最佳范围内，不同的石灰加入量所制备砂浆的抗压强度、拉伸粘接强度和凝结时间变化曲线图。

图9至图11分别为实施例3中，石膏加入量最佳范围内，不同的石膏加入量所制砂浆的抗压强度、拉伸粘接强度和凝结时间变化曲线图。

图12至图15分别为实施例4中，以中砂为例，采用不同细度模数的砂所制备砂浆的流动度、抗压强度、拉伸粘接强度和凝结时间变化曲线图。

图16至图19分别为实施例5中，可再分散乳胶粉的加入量不同，砂浆的流动度、抗压强度、拉伸粘接强度和凝结时间变化曲线图。

图20至图23分别为实施例6中，纤维素醚的加入量不同，砂浆的流动度、抗压强度、拉伸粘接强度和凝结时间变化曲线图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

以下实施例中采用的原料性能指标如下：

超细粉煤灰的粒径为5-10μm，其28天的活性指数为112%；

砂子应符合GB/T14684的规定，且不应含有粒径大于4.75mm的颗粒；若采用天然砂，则含泥量应小于5.0%，泥块含量应小于2.0%。

实施例1

细集料为人工砂，其细度模数为2.5，并且全部通过4.75mm的筛孔；超细粉煤灰的粒径为5-10μm的超细粉煤灰，其化学成分见表1；

将超细粉煤灰和细集料按最佳配比范围1:3-1:4.6的比例混合，加入占灰砂总超细粉煤灰质量25%的石灰和占灰砂总质量8%的石膏，混合均匀，制得无水泥干混砂浆，使用时和22%的水混合后投入搅拌机混合均匀搅拌3-5分钟。

其流动度为140-178mm，保水性均大于98.6%，凝结时间为210-330min，标准养护条件下养护，28天的平均抗压强度为14.3-20.3MPa，14天的拉伸粘结强度均大于0.2MPa，28天的收缩率均小于0.15%，如图2至图5。

实施例2

选用的超细粉煤灰和细集料均与实施例1相同，将超细粉煤灰和细集料按1:4的比例混合，加入占灰砂总超细粉煤灰质量20-40%的石灰和占灰砂总超细粉煤灰质量8%的石膏，混合均匀，制得无水泥干混砂浆。使用时和22%的水混合后投入搅拌机混合均匀搅拌3-5分钟。其凝结时间随着石灰添加量的增加先增大后减小，石灰添加量为20-30%时，可达到国家标准《预拌砂浆》（GB/T25181-2010)的技术要求。标准养护条件下养护，其抗压强度和拉伸粘结强度均随石灰添加量的增加而增大，28天的抗压强度最高可达17.9MPa，14天的拉伸粘结强度也均大于0.2MPa，如图6至图8。

实施例3

选用的超细粉煤灰和细集料均与实施例1相同，将超细粉煤灰和细集料按1:4的比例混合，加入占灰砂总超细粉煤灰质量25%的石灰和占灰砂总超细粉煤灰质量6-10%的石膏，混合均匀，制得无水泥干混砂浆，使用时和22%的水混合后投入搅拌机混合均匀搅拌3-5分钟。

其凝结时间并不与石膏的掺量成正比，并且带有突变性，当掺量为5%和8%时，可达到国家标准《预拌砂浆》（GB/T25181-2010)的技术要求。标准养护条件下养护，其抗压强度和拉伸粘结强度均随石灰添加量的增加而增大，28天的抗压强度最高可达17.0MPa，14天的拉伸粘结强度也均大于0.2MPa，如图9至图11。

实施例4

选用的超细粉煤灰与实施例1相同，细集料为人工砂，4.75mm筛孔的累计筛余量应为0，其细度模数为2.9-2.3。将超细粉煤灰和细集料按1:4的比例混合，加入占灰砂总超细粉煤灰质量25%的石灰和占灰砂总超细粉煤灰质量8%的石膏，混合均匀，制得无水泥干混砂浆，使用时和22%的水混合后投入搅拌机混合均匀搅拌3-5分钟。

其保水性均大于98.2%，随着砂子细度模数的增大，其流动度先增大后减小；凝结时间则随之增大，参照国家标准《预拌砂浆》（GB/T25181-2010)，砂的细度模数宜选用2.9-2.5；标准养护条件下养护，7天的抗压强度随砂子细度模数的增大而减小，28天抗压强度则随砂子细度模数的增加而增大；14天的拉伸粘结强度随砂子细度模数的增加而减小，最小值大于0.2MPa；28天的收缩率均小于0.15%，如图12至图15。

实施例5

选用的超细粉煤灰和细集料均与实例1相同，将超细粉煤灰和细集料按1:4的比例混合，加入占灰砂总超细粉煤灰质量25%的石灰和占灰砂总超细粉煤灰质量8%的石膏，并加入0-2%的可再分散乳胶粉，混合均匀，制得无水泥干混砂浆。使用时和22%的水混合后投入搅拌机混合均匀搅拌3-5分钟。

加入可再分散乳胶粉，提高了砂浆的流动性，延长了砂浆的凝结时间，降低了砂浆的抗压强度，提高了砂浆的拉伸粘结强度，其性能的变化曲线如图16至图19。参照国家标准《预拌砂浆》（GB/T25181-2010)的技术要求，结合砂浆各个性能随可再分散乳胶粉加入量不同程度的变化得出：加入1.5%的可再分散乳胶粉为宜。

实施例6

选用的超细粉煤灰和细集料均与实例1相同，将超细粉煤灰和细集料按1:4的比例混合，加入占灰砂总超细粉煤灰质量25%的石灰和占灰砂总超细粉煤灰质量8%的石膏，并加入0-0.2%的纤维素醚，混合均匀，制得无水泥干混砂浆。使用时和22%的水混合后投入搅拌机混合均匀搅拌3-5分钟。

加入一定量的纤维素醚，提高了砂浆的保水性，延长了砂浆的凝结时间，降低了砂浆的抗压强度，并提高了砂浆的拉伸粘结强度，其性能的变化曲线如图20至图23。参照国家标准《预拌砂浆》（GB/T25181-2010)的技术要求，结合砂浆各个性能随纤维素醚加入量不同程度的变化得出：加入0.1%的纤维素醚为宜。

实施例7

一种无水泥砂浆，包括如下质量比的原料，超细粉煤灰：砂子：石灰：石膏=1：6.5：0.25：0.08；所述超细粉煤灰的粒径为5-10μm

实施例8

一种无水泥砂浆，包括如下质量比的原料，超细粉煤灰：砂子：石灰：石膏=1：1.5：0.1：0.04；所述超细粉煤灰的粒径为5-10μm。

实施例9

一种无水泥砂浆，包括如下质量比的原料，超细粉煤灰：砂子：石灰：石膏=1：2.5：0.3：0.12；所述超细粉煤灰的粒径为5-10μm。

实施例10

一种无水泥砂浆，包括如下质量比的原料，超细粉煤灰：砂子：石灰：石膏=1：4：0.1：0.1；所述超细粉煤灰的粒径为5-10μ。

实施例11

一种无水泥砂浆，包括如下质量比的原料，超细粉煤灰：砂子：石灰：石膏=1：9：0.4：0.14；所述超细粉煤灰的粒径为5-10μm。

本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何变化，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种无水泥砂浆，其特征在于包括如下质量比的原料，超细粉煤灰：砂子：石灰：石膏=1：1.5-9：0.1-0.4：0-0.14；所述超细粉煤灰的粒径为5-10μm。

2.根据权利要求1所述的一种无水泥砂浆，其特征在于原料中超细粉煤灰：砂子的质量比为1：3-4.6。

3.根据权利要求1所述的一种无水泥砂浆，其特征在于原料中超细粉煤灰：石灰的质量比为1：0.2-0.4。

4.根据权利要求1所述的一种无水泥砂浆，其特征在于原料中超细粉煤灰：石膏的质量比为1：0.06-0.14。

5.根据权利要求1所述的一种无水泥砂浆，其特征在于：所述砂子为天然砂或机制砂。

6.根据权利要求5所述的一种无水泥砂浆，其特征在于：所述天然砂含泥量小于5.0%，泥块含量小于2.0%，粒径小于4.75mm。

7.根据权利要求1-4任一所述的一种无水泥砂浆，其特征在于：还包括超细粉煤灰、砂子、石灰和石膏总质量0-2%的可再分散乳胶粉。

8.根据权利要求1-4任一所述的一种无水泥砂浆，其特征在于：还包括超细粉煤灰、砂子、石灰和石膏总质量0-0.2%的纤维素醚。

9.根据权利要求1或2所述的一种无水泥砂浆，其特征在于：所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯-乙烯共聚胶粉或乙烯-氯乙烯-月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉。

10.根据权利要求1或2所述的一种无水泥砂浆，其特征在于：所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚。