CN106013725A - 一种新型水泥基磨石地面制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型水泥基磨石地面制备方法，所述新型水泥基磨石地面采用的原料为水泥、矿粉、砂、石子、膨胀剂，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=9‑12：1‑3：15‑18：25‑29：1；利用水泥和矿粉组成胶凝材料；胶凝材料的水胶比为0.29‑0.34，按照上述比例称取各原料；将各原料拌制后制成水泥基磨石；利用可调高速抛光机及抛光剂对水泥基磨石地面进行抛光；并采用渗透结晶剂进行孔隙封闭处理，采用纳米表面增强剂对水磨石进行表面增强处理即得新型水泥基磨石地面。本发明能提高水磨石地面强度，提高水磨石地面耐磨度，提高水磨石地面光泽度，减少水磨石地面吸水率，提高了面层防污、抗渗能力。

Description

一种新型水泥基磨石地面制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种新型水泥基磨石地面制备方法。
背景技术
水磨石（也称磨石）是将碎石、玻璃、石英石等骨料拌入水泥粘接料制成混凝制品后经表面研磨 、抛光的制品。以水泥粘接料制成的水磨石叫无机磨石，用环氧粘接料制成的水磨石又叫环氧磨石或有机磨石，水磨石按施工制作工艺又分现场浇筑水磨石和预制板材水磨石地面。统的水磨石以其造价低廉、可任意调色拼花、施工方便等独特的优势，在中国有着巨大的市场，已在全国城乡各类建筑物中使用的水磨石地面有十亿平方米之多。但是传统水磨石完成面粗糙，抗渗性差，光泽度低，抗折强度小，容易开裂。本发明所涉及的新型水泥基磨石地面针对传统水磨石的不足进行改进，有效的解决了上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、耐磨度高、光泽度高、吸水率低的新型水泥基磨石地面制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型水泥基磨石地面制备方法，包括以下步骤：
1）准备原料：所述新型水泥基磨石地面采用的原料为水泥、矿粉、砂、石子、膨胀剂，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=9-12：1-3：15-18：25-29：1；利用水泥和矿粉组成胶凝材料；胶凝材料的水胶比为0.29-0.34，按照上述比例称取各原料；
2）将各原料拌制后制成水泥基磨石；
3）利用可调高速抛光机及抛光剂对水泥基磨石地面进行抛光；并采用渗透结晶剂进行孔隙封闭处理，采用纳米表面增强剂对水磨石进行表面增强处理即得新型水泥基磨石地面。
作为本发明进一步的方案：各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=10-11：1-3：16-17：26-28：1。
作为本发明进一步的方案：各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=10.5：2：16.5：27：1。
作为本发明进一步的方案：胶凝材料的水胶比为0.32。
作为本发明进一步的方案：渗透结晶剂为硫酸铝。
作为本发明进一步的方案：纳米表面增强剂为纳米硅。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）提高水磨石地面强度，28天抗折强度≥12MPa、抗压强度≥65MPa；
（2）提高水磨石地面耐磨度，经硬化剂处理后，耐磨度≥5.0；
（3）提高水磨石地面光泽度，经抛光处理后，光泽度≥P60；
（4）减少水磨石地面吸水率，水磨石地面吸水率≤1.3，抗渗等级达到P8。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种新型水泥基磨石地面制备方法，包括以下步骤：准备原料：所述新型水泥基磨石地面采用的原料为水泥、矿粉、砂、石子、膨胀剂，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=9：1：15：25：1；利用水泥和矿粉组成胶凝材料；胶凝材料的水胶比为0.29，按照上述比例称取各原料。将各原料拌制后制成水泥基磨石。利用可调高速抛光机及抛光剂对水泥基磨石地面进行抛光；并采用渗透结晶剂进行孔隙封闭处理，采用纳米表面增强剂对水磨石进行表面增强处理即得新型水泥基磨石地面。
实施例2
本发明实施例中，一种新型水泥基磨石地面制备方法，包括以下步骤：准备原料：所述新型水泥基磨石地面采用的原料为水泥、矿粉、砂、石子、膨胀剂，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=12：3：18：29：1；利用水泥和矿粉组成胶凝材料；胶凝材料的水胶比为0.34，按照上述比例称取各原料。将各原料拌制后制成水泥基磨石。利用可调高速抛光机及抛光剂对水泥基磨石地面进行抛光；并采用渗透结晶剂进行孔隙封闭处理，采用纳米表面增强剂对水磨石进行表面增强处理即得新型水泥基磨石地面。
实施例3
本发明实施例中，一种新型水泥基磨石地面制备方法，包括以下步骤：准备原料：所述新型水泥基磨石地面采用的原料为水泥、矿粉、砂、石子、膨胀剂，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=10：1：16：26：1；利用水泥和矿粉组成胶凝材料；胶凝材料的水胶比为0.32，按照上述比例称取各原料。将各原料拌制后制成水泥基磨石。利用可调高速抛光机及抛光剂对水泥基磨石地面进行抛光；并采用渗透结晶剂进行孔隙封闭处理，采用纳米表面增强剂对水磨石进行表面增强处理即得新型水泥基磨石地面。
实施例4
本发明实施例中，一种新型水泥基磨石地面制备方法，包括以下步骤：准备原料：所述新型水泥基磨石地面采用的原料为水泥、矿粉、砂、石子、膨胀剂，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=11：3：17：28：1；利用水泥和矿粉组成胶凝材料；胶凝材料的水胶比为0.32，按照上述比例称取各原料。将各原料拌制后制成水泥基磨石。利用可调高速抛光机及抛光剂对水泥基磨石地面进行抛光；并采用渗透结晶剂进行孔隙封闭处理，采用纳米表面增强剂对水磨石进行表面增强处理即得新型水泥基磨石地面。
实施例5
本发明实施例中，一种新型水泥基磨石地面制备方法，包括以下步骤：准备原料：所述新型水泥基磨石地面采用的原料为水泥、矿粉、砂、石子、膨胀剂，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=10.5：2：16.5：27：1；利用水泥和矿粉组成胶凝材料；胶凝材料的水胶比为0.32，按照上述比例称取各原料。将各原料拌制后制成水泥基磨石。利用可调高速抛光机及抛光剂对水泥基磨石地面进行抛光；并采用渗透结晶剂进行孔隙封闭处理，采用纳米表面增强剂对水磨石进行表面增强处理即得新型水泥基磨石地面。
1、新型水泥基磨石配合比设计与优选
按照新型水泥基磨石设计配合比，进行试配试验，优选出抗折强度、吸水率、耐久性、光泽度及耐磨度等指标符合要求、施工性能优良的配合比。
为保证新型水泥基磨石的抗折强度达到10MPa以上，本发明利用白水泥和纯白色矿渣粉做胶凝材料，胶凝材料总用量为500kg/m3。先通过对比不同水胶比对水磨石力学性能和工作性能的影响试验，选出合适的水胶比，在合适的水胶比下，具体详细的研究不同胶凝材料用量对水磨石性能的影响，确定最终的配合比。
水胶比的大小不仅影响强度，而且影响新型水磨石的密实性、耐久性。低水胶比是新型水磨石的配制特点之一，为了保证水磨石的很好的抗渗性和良好的耐久性，无论设计的水磨石强度多大，都应该采用低水胶比考虑到水磨石的实际实用情况，以及水磨石的强度等级，设计的最大水胶比控制在0.34之内，本实验做三大组不同水胶比对比试验，即水胶比分别为0.34，0.32，0.29。
水胶比的范围小于0.34时，在保证最小用水量的前提下，随水胶比的降低，水磨石的强度逐渐提高，原因是低水胶比能够降低水磨石的孔隙率并且减小孔隙的尺寸，虽然有部分水泥水化不完全，但是这部分水泥颗粒则可以作为坚硬的微细集料发挥微集料作用，这样水磨石的强度就得以提高。在低水胶比的范围内，水磨石的强度对水胶比的变化非常敏感，水胶比的微小变化对水磨石的强度都有很大的影响，所以配制高性能水磨石时，对水胶比的控制是保证水磨石质量的一个关键。
水胶比为0.29时，水磨石拌合浆体发沉，而外加剂用量较多，导致浆体凝节时间过长，影响施工进度；水胶比为0.34时，水磨石的后期抗压强度偏低，力学性能无法保证。因此，综合水磨石的工作性能和力学性能，本实验适合的水胶比为0.32。另外考虑水磨石的抗折强度和成本问题，最终选择的基础配合比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=10.5：2：16.5：27：1。
2、新型水泥基磨石性能要求
根据确定的水磨石配合比制备样品，制备好的产品表面喷涂硫酸铝渗透结晶剂和纳米表面增强剂，对该产品进行该配合比制备的新型水磨石力学、耐久性和耐磨性性能指标检测。从水磨石的耐久性能考虑，结构的抗渗性，抗收缩性能和抗冻融性能是需要考虑的重点。
（1）力学性能
喷涂硫酸铝渗透结晶剂和纳米表面增强剂的水磨石产品抗折和抗压强度都有所提高，要求7天抗折强度≥8.5MPa、28天抗折强度≥12MPa，7天抗压强度≥55MPa、28天抗压强度≥65MPa。
（2）吸水率及抗渗性能
喷涂硫酸铝渗透结晶剂和纳米表面增强剂的水磨石吸水率较低。水压为0.9MPa，要求水磨石试件的渗水高度≤35mm，远小于试件完全渗透高度150mm，水磨石地面吸水率≤1.3，新型水泥基磨石的抗渗性能要求达到P8等级。
（3）膨胀率
新型水泥基磨石的膨胀率随着龄期的延长而增加，要求60天的膨胀率≤1×10-4%。
（4）抗冻融性能
经过200次以上冻融循环后，要求质量损失率≤2%，相对动弹模量≥85%，满足抗冻性的要求，水磨石有较好的抗冻性。新型水泥基磨石采用的低水胶比，水泥用量大，掺加活性较高的矿粉，并且喷涂纳米表面增强剂，大大增加了水磨石硬化结构中的C-S-H凝胶和凝胶孔数量，也增加了冻结孔的数量，缓解了产生结冰水压的来源，新型水泥基磨石的抗冻性能大大改善；再由于新型水泥基磨石使用高效减水剂和引气剂，使得水磨石硬化结构密实度和抗渗性能好，使得抗冻性能进一步提高。
（5）光泽度
喷涂硫酸铝渗透结晶剂和纳米表面增强剂的试件经抛光处理技术后光泽度得到显著提高。这主要是由于硫酸铝渗透结晶剂和纳米表面增强剂中硫酸铝、纳米硅会参加水合反应，生产大量的钙矾石和C-S-H凝胶，阻断毛细孔道和填充毛细孔，使得内部结构密实，在抛光处理时表面无凹槽空穴，要求光泽度≥P60。
（6）耐磨度
本发明中的新型水泥基磨石利用硫酸铝渗透结晶剂和纳米表面增强剂，用其代替固化剂对水磨石进行硬化处理，对其耐磨度和国外固化剂使用效果进行比较，结果显示喷涂硬化剂和国外的固化剂，都能明显增加水磨石的耐磨度，但硫酸铝渗透结晶剂和纳米表面增强剂的效果更好，要求耐磨度≥5.0。
3、微观分析
对7天和28天SEM断面照片进行扫描电镜分析。
7天SEM照片中针状钙矾石和絮凝状的C-S-H明显增多，且相互搭接，定向排列的Ca（OH）2，结构稍致密。硫酸铝渗透结晶剂和纳米表面增强剂中的活性成分能参加水合反应，消耗Ca（OH）2，产生的C-S-H凝胶和AFt填充与结构的孔隙中，但由于硬化剂作用的时间较短，消耗的定向排列的Ca（OH）2较少，水化产物也较少，使得结构稍致密，但致密程度不高。
28天SEM照片中针状钙矾石和絮凝状的C-S-H明显增多，且相互搭接，结构致密。硬化剂中的活性成分充分反应，改善界面结构，生产大量的C-S-H凝胶和AFt填充在孔隙中，大大提高致密度和强度。这些照片的结构特征说明了制备的新型水泥基磨石具有良好的抗渗性能和抗冻性能的原因，这也验证了组成和结构决定着新型水泥基磨石性能这一科学的观点。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种新型水泥基磨石地面制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）准备原料：所述新型水泥基磨石地面采用的原料为水泥、矿粉、砂、石子、膨胀剂，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=9-12：1-3：15-18：25-29：1；利用水泥和矿粉组成胶凝材料；胶凝材料的水胶比为0.29-0.34，按照上述比例称取各原料；
2）将各原料拌制后制成水泥基磨石；
3）利用可调高速抛光机及抛光剂对水泥基磨石地面进行抛光；并采用渗透结晶剂进行孔隙封闭处理，采用纳米表面增强剂对水磨石进行表面增强处理即得新型水泥基磨石地面。
2.根据权利要求1所述的新型水泥基磨石地面制备方法，其特征在于，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=10-11：1-3：16-17：26-28：1。
3.根据权利要求1所述的新型水泥基磨石地面制备方法，其特征在于，各原料的质量比为水泥：矿粉：砂：石子：膨胀剂=10.5：2：16.5：27：1。
4.根据权利要求1所述的新型水泥基磨石地面制备方法，其特征在于，胶凝材料的水胶比为0.32。
5.根据权利要求1所述的新型水泥基磨石地面制备方法，其特征在于，渗透结晶剂为硫酸铝。
6.根据权利要求1所述的新型水泥基磨石地面制备方法，其特征在于，纳米表面增强剂为纳米硅。
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