CN108793869A - 一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆及其制备方法,制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材料组成:30‑45份普通硅酸盐水泥,10‑20份超细普硅水泥,细集料天然河砂35‑40份,填料重钙粉5‑20份,减水剂0.15‑0.30份,早强剂0.025‑0.05份,消泡剂0.25‑0.75份,增稠剂0.005‑0.015份。该自流平砂浆具有高匀质性与流动性的优良工作性、超高的早后期力学强度,28d抗压强度在80MPa以上,远超出超出现有标准中对自流平砂浆的最高力学性能要求。

Description

一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑材料领域,具体涉及一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆及其制 备方法。
背景技术
[0002] 超细普硅水泥是指采用超细粉磨设备,如超细球磨机、气流磨等对普通硅酸盐水 泥进行粉磨后的产品,与普通硅酸盐水泥相比,在物理性质方面,超细普硅水泥细度更大 (多SOOmVkg)、平均粒径更小(<5μπι);在水化硬化方面,超细普硅水泥水化速率更快,进而 造成早期水化硬化体强度更高,但在化学元素组成上,超细普硅水泥基本与普通硅酸盐水 泥相同。由于缺乏合理的利用方式,目前超细普硅水泥的应用研究相对较少,因此如何有 效利用超细普硅水泥的物理化学性质来制备高性能水泥基材料成为研究热点。
[0003] 目前超细普硅水泥在建材领域方面的应用现状有以下几点:
[0004] 1)利用超细普硅水泥制备水泥灌浆料或超高性能混凝土:替代硅灰等价格昂贵的 混合材,与普通硅酸盐水泥、粉煤灰及矿渣粉等活性混合材复配组成胶凝材料。
[0005] 2)利用超细普硅水泥制备胶结填充材料或保温材料。利用分散剂与全尾矿砂或细 集料制备胶结填充材料;利用发泡剂、防水剂等外加剂,制备发泡保温板材。
[0006] 3)利用超细普硅水泥制备结构修补材料。利用超细普硅水泥颗粒细小以及早期水 化迅速等特点,与有机聚合物共同制备结构修补材料来改善水泥基材料在服役过程中产 生的结构微裂缝及表面损坏情况。
[0007] 虽然超细普硅水泥得到了部分应用,但其应用上仍存在一定问题,主要表现在当 超细普硅水泥占比胶凝体系超过50 %后,造成制备的水泥基材料存在较大的需水量以及 较大的收缩情况,使用时需掺入较高用量的高效减水剂或膨胀组分。
[0008] 中国专利CN107056190A公开了一种高性能超细水泥基灌浆料的方法,主要以超细 水泥与超细脱硫石膏、超细低钙粉煤灰作为胶凝体系,以改性纳米级钙粉尘为细集料,加 上高效减水剂、超细膨胀剂及脂肪酸硫酸钠等外加剂制备而成。但该配方中超细水泥占胶 凝材料比重较大,超细粉煤灰、超细脱硫石膏、纳米级钙粉等成本较高且需水量较大,进而 造成减水剂掺量偏高;其次以超细膨胀剂来改善体系的收缩情况,用量较大造成成本增 加。
发明内容
[0009] 本发明的目的针对上述已有技术的不足,提供一种高强超细普硅水泥基自流平砂 浆及其制备方法,该自流平砂浆具有高匀质性与流动性、无离析泌水、早后期力学强度高 等优良工作及力学性能。
[0010] 为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
[0011] —种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,制备该砂浆的原材料除水以外包括以下重 量份的材料组成:普通硅酸盐水泥30-45份,超细普硅水泥10-20份,细集料天然河砂35-40 份,填料重钙粉5-20份,减水剂0.15-0.30份,早强剂0.025-0.05份,消泡剂0.25-0.75份, 增稠剂0.005-0.015份。
[0012] 本发明所述高强超细普硅水泥基自流平砂浆采用水灰比为0.30-0.35,灰砂比控 制在1.2以下。
[0013] 按上述方案,所述增稠剂为温轮胶,是一种由产碱杆菌以淀粉等碳水化合物为主 要原料经有氧深层发酵所得的可再生微生物多糖,通过自身良好的增稠亲水作用能较好 地改善自流平砂浆的结构匀质性与砂浆离析泌水的工作性。
[0014] 按上述方案,所述超细普硅水泥是经超细粉磨后的普通硅酸盐水泥,强度等级标 号优选为52.5级,比表面积500-8001112/1^,具有较大表面积能的同时具有高水化活性,以 满足强度需求。
[0015] 按上述方案,所述细集料为天然河砂,最大粒径<0.6mm。
[0016] 按上述方案,所述普通硅酸盐水泥强度等级标号多42.5级。
[0017] 按上述方案,所述填料为重钙粉,有效成分碳酸钙含量多95%。
[0018] 按上述方案,所述减水剂为聚羧酸类高效减水剂等;所述早强剂为三乙醇胺等;所 述消泡剂为有机硅类消泡剂。
[0019] 本发明所述高强超细普硅水泥基自流平砂浆的制备方法,主要步骤如下:
[0020] 1)按本发明上述配比称量各原材料的干料,干混充分;
[0021] 2)按设定水灰比称量用水量,再将干混后各材料倒入搅拌容器中,搅拌程序为:在 低速(100-150r/min)下慢搅50-70s后,将粘附在壁内粉料刮入料浆中,再快搅(100-150r/min) 150-200s 后即可。
[0022] 本发明的主要技术构思如下:旨在于拓宽超细普硅水泥的用途以及显著提高水泥 基自流平砂浆的后期力学强度,本发明在设计中采用了超细普硅水泥,占胶凝材料总质量 的20- 30%,并通过优化灰砂比(1.0-1.2)、减水剂种类及用量以及集料粒径组成来改善砂 浆的颗粒级配效应,从而有效避免了超细普硅水泥在目前应用中的因其需水量过大造成 的水泥基材料流动性迅速下降的不利特点,并对自流平砂浆力学性能的提升优势明显;同 时,为改善自流平砂浆的匀质性,本发明采用多糖化合物温轮胶为体系增稠剂,这是因为 与纤维素醚类的增稠剂相比,温轮胶的掺量更少,改善砂浆匀质性效果更好且不会带来引 气、降低砂浆强度等不良工作性状及力学性能影响。
[0023] 与现有技术相比,本发明的有益效果及自流平砂浆性能指标:
[0024] 1)有益效果:本发明提供的高强超细普硅水泥基自流平砂浆具有低水灰比与高流 动性的良好工作性能,超高的早后期力学强度(超出现有标准中对自流平砂浆的最高力学 性能要求);以低掺量的温轮胶为增稠剂改善砂浆的离析泌水、提高砂浆匀质性效果显著, 优于其他自流平砂浆中采用的纤维素醚类增稠剂;制备工艺简单、环保无污染,且减水剂 掺量较其他自流平砂浆更低,降低了制备工艺成本。
[0025] 2)砂浆性能:根据本发明原料配比制备的自流平砂浆性能测试方法按建材标准 JC/T 985-2005地面用自流平砂浆进行,性能参数值为初始流动度值彡150mm,20min后流动 度彡152mm; Id抗折及抗压强度波动范围分别彡7.80MPa与彡26. OMPa,28d抗折及抗压强度 波动范围分别多13.50MPa与多80. OMPa;观察砂浆工作性状均无离析泌水现象,抗冲击性 均达标。
具体实施方式
[0026] 下面结合实施例进一步说明本申请之发明,但实施例不应视作对本发明权利的限 定。
[0027] 下述实施例中,普通硅酸盐水泥强度等级标号为42.5级;超细普硅水泥是经超细 粉磨后的普通硅酸盐水泥,强度等级标号为52.5级,比表面积500-800m2/kg,具有较大比 表面积的同种胶凝材料一般具有更高的水化活性,可满足强度需求;细集料为天然河砂, 最大粒径<0.6mm;填料为重钙粉,有效成分碳酸钙含量多95%;减水剂为聚羧酸类高效减 水剂;早强剂为三乙醇胺;所述消泡剂为有机硅类消泡剂;增稠剂为温轮胶。
[0028] 实施例1
[0029] —种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材 料组成:44份普通硅酸盐水泥,11份超细普硅水泥,细集料天然河砂36份,填料重钙粉9份, 减水剂〇. 33份,早强剂0.04份,消泡剂0.55份,增稠剂0.012份;
[0030] 具体制备方法如下:将制备该砂浆的各组分材料(胶凝材料、细集料、骨料,外加 剂)按上述配比称量好,干混充分;按设定水灰比称量用水量,再将干混后各材料倒入搅拌 容器中,搅拌程序为:在低速(100-150r/min)下慢搅50-70s后,将粘附在壁内粉料刮入料 浆中,再快搅(l〇〇-15〇r/min) 150-200s后即可。
[0031] 将本实施例制备的高强超细普硅水泥基自流平砂浆分别测试初始及20min后流动 度、ld/28d砂浆抗折抗压强度、抗冲击性,并观察砂浆制备后的表面工作性状,并与建材标 准JC/T 985-2005对比,具体结果见表1中样品1。
[0032] 由表1可知,所得高强超细普硅水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象, 且与建材标准JC/T 985-2005相比,初始流动度及20min流动度值分别为156mm与162nm,高 出标准要求的彡130mm; Id抗折强度与抗压强度分别为8.61MPa与28.72MPa,明显高于标准 中的2 . OMPa与6 . OMPa要求,后期强度优越,28d抗折强度与抗压强度分别为14.83MPa与 91.64MPa,超出标准对自流平砂浆的最高力学性能要求(分别为10.OMPa与40.OMPa),抗冲 击等指标均达标。
[0033] 实施例2
[0034] —种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材 料组成:40份普通硅酸盐水泥,10份超细普硅水泥,细集料天然河砂40份,填料重钙粉10 份,减水剂〇. 3份,早强剂0.04份,消泡剂0.50份,增稠剂0.005份;
[0035] 采用与实施例1相同的方法及水灰比制备自流平砂浆,采用与实施例1相同的测试 方法测试砂浆性能参数,具体结果见表1中样品2。
[0036] 由表1可知,所得高强超细普硅水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象, 且与建材标准JC/T 985-2005相比,初始流动度及20min流动度值分别为153mm与165nm,高 出标准要求的彡130mm; Id抗折强度与抗压强度分别为9.70MPa与32.35MPa,明显高于标准 中的2 . OMPa与6 . OMPa要求,后期强度优越,28d抗折强度与抗压强度分别为16.71MPa与 103.22MPa,超出标准对自流平砂浆的最高力学性能要求(分别为10. OMPa与40. OMPa),抗 冲击等指标均达标。
[0037] 实施例3
[0038] —种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材 料组成:35份普通硅酸盐水泥,15份超细普硅水泥,细集料天然河砂40份,填料重钙粉10 份,减水剂〇. 3份,早强剂0.04份,消泡剂0.50份,增稠剂0.005份;
[0039] 采用与实施例1相同的方法及水灰比制备自流平砂浆,采用与实施例1相同的测试 方法测试砂浆性能参数,具体结果见表1中样品3。
[0040] 由表1可知,所得高强超细普硅水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象, 且与建材标准JC/T 985-2005相比,初始流动度及20min流动度值分别为150mm与158nm,高 出标准要求的彡130mm; Id抗折强度与抗压强度分别为7.88MPa与26.28MPa,明显高于标准 中的2 . OMPa与6 . OMPa要求,后期强度优越,28d抗折强度与抗压强度分别为13.57MPa与 83.85MPa,超出标准对自流平砂浆的最高力学性能要求(分别为10.OMPa与40.OMPa),抗冲 击等指标均达标。
[0041] 实施例4
[0042] —种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材 料组成:35份普通硅酸盐水泥,15份超细普硅水泥,细集料天然河砂35份,填料重钙粉15 份,减水剂〇. 3份,早强剂0.04份,消泡剂0.50份,增稠剂0.005份;
[0043] 采用与实施例1相同的方法及水灰比制备自流平砂浆,采用与实施例1相同的测试 方法测试砂浆性能参数,具体结果见表1中样品4。
[0044] 由表1可知,所得高强超细普硅水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象, 且与建材标准JC/T 985-2005相比,初始流动度及20min流动度值分别为148mm与153nm,高 出标准要求的彡130mm; Id抗折强度与抗压强度分别为8.64MPa与28.79MPa,明显高于标准 中的2 . OMPa与6 . OMPa要求,后期强度优越,28d抗折强度与抗压强度分别为14.87MPa与 91.86MPa,超出标准对自流平砂浆的最高力学性能要求(分别为10.OMPa与40.OMPa),抗冲 击等指标均达标。
[0045] 实施例5
[0046] —种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材 料组成:35份普通硅酸盐水泥,15份超细普硅水泥,细集料天然河砂40份,填料重钙粉10 份,减水剂〇. 2份,早强剂0.03份,消泡剂0.50份,增稠剂0.005份;
[0047] 采用与实施例1相同的方法及水灰比制备自流平砂浆,采用与实施例1相同的测试 方法测试砂浆性能参数,具体结果见表1中样品5。
[0048] 由表1可知,所得高强超细普硅水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象, 且与建材标准JC/T 985-2005相比,初始流动度及20min流动度值分别为148mm与155nm,高 出标准要求的彡130mm; Id抗折强度与抗压强度分别为8.76MPa与29.21MPa,明显高于标准 中的2 . OMPa与6 . OMPa要求,后期强度优越,28d抗折强度与抗压强度分别为15.09MPa与 93.20MPa,超出标准对自流平砂浆的最高力学性能要求(分别为10.OMPa与40.OMPa),抗冲 击等指标均达标。
[0049] 实施例6
[0050] —种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材 料组成:35份普通硅酸盐水泥,15份超细普硅水泥,细集料天然河砂40份,填料重钙粉10 份,减水剂〇. 3份,早强剂0.07份,消泡剂0.50份,增稠剂0.005份;
[0051] 采用与实施例1相同的方法及水灰比制备自流平砂浆,采用与实施例1相同的测试 方法测试砂浆性能参数,具体结果见表1中样品6。
[0052] 由表1可知,所得高强超细普硅水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象, 且与建材标准JC/T 985-2005相比,初始流动度及20min流动度值分别为154mm与157nm,高 出标准要求的彡130mm; Id抗折强度与抗压强度分别为8.86MPa与29.55MPa,明显高于标准 中的2 . OMPa与6 . OMPa要求,后期强度优越,28d抗折强度与抗压强度分别为15.26MPa与 94.29MPa,超出标准对自流平砂浆的最高力学性能要求(分别为10.OMPa与40.OMPa),抗冲 击等指标均达标。
[0053] 实施例7
[0054] —种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材 料组成:35份普通硅酸盐水泥,15份超细普硅水泥,细集料天然河砂40份,填料重钙粉10 份,减水剂〇. 3份,早强剂0.07份,消泡剂0.50份,增稠剂0.010份;
[0055] 采用与实施例1相同的方法及水灰比制备自流平砂浆,采用与实施例1相同的测试 方法测试砂浆性能参数,具体结果见表1中样品7。
[0056] 由表1可知,所得高强超细普硅水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象, 且与建材标准JC/T 985-2005相比,初始流动度及20min流动度值分别为148mm与155nm,高 出标准要求的多130mm; Id抗折强度与抗压强度分别为8.75MPa与29.18MPa,明显高于标准 中的2 . OMPa与6 . OMPa要求,后期强度优越,28d抗折强度与抗压强度分别为15.07MPa与 93. llMPa,超出标准对自流平砂浆的最高力学性能要求(分别为10.OMPa与40.OMPa),抗冲 击等指标均达标。
[0057] 表1高强超细普硅水泥基自流平砂浆的性能
[0058]
Figure CN108793869AD00081
[0059] 结合实施例以及表格数据,本发明提出了一种将超细普硅水泥应用于自流平砂浆 的配合比方案及工艺方法,相比较超细普硅水泥在其他水泥基材料中的应用中时利用较 高掺量的减水剂用量来改善材料流动性的方法,本发明通过优化设计砂浆中的细集料粒 径组成及灰砂比,有效改善了自流平砂浆的颗粒级配效应,从而在较低减水剂用量情况下 避免了超细普硅水泥因需水量较大而降低砂浆流动性的问题;同时,以低掺量的温轮胶作 为体系增稠剂,与纤维素醚类的增稠剂相比,温轮胶的掺量更少,改善砂浆匀质性效果更 好且不会带来引气、降低砂浆强度等不良工作性状及力学性能影响。与目前技术中的水泥 基自流平砂浆相比,本发明的设计的自流平砂浆早后期强度优越,超出现有标准中对自流 平砂浆的最高力学性能要求,且流动性极佳,且匀质性良好、制备工艺简单。
[0060] 以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来 说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干改进和变换,这些都属于本发明 的保护范围。

Claims (7)

1. 一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,其特征在于它的原材料中除水以外包括以下 重量份的材料组成:普通硅酸盐水泥30-45份,超细普硅水泥10-20份,细集料35-40份,填料 5-20份,减水剂0.15-0.30份,早强剂0.025-0.05份,消泡剂0.25-0.75份,增稠剂0.005-0.015 份。
2. 根据权利要求1所述的一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,其特征在于它的水灰 比为0.30-0.35,灰砂比控制在1.2以下。
3. 根据权利要求1所述的一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,其特征在于所述增稠 剂为温轮胶。
4. 根据权利要求1所述的一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,其特征在于所述超细 普硅水泥是经超细粉磨后的普通硅酸盐水泥,比表面积500-800 m2/kg。
5. 根据权利要求1所述的一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,其特征在于所述细集 料为天然河砂,最大粒径. 6mm。
6. 根据权利要求1所述的一种高强超细普硅水泥基自流平砂浆,其特征在于所述填料 为重钙粉,有效成分碳酸钙含量多95%;所述减水剂为聚羧酸类高效减水剂;所述早强剂为 三乙醇胺;所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
7. 权利要求1所述的高强超细普硅水泥基自流平砂浆的制备方法,其特征在于主要步 骤如下: 1) 按权利要求1的配比称量各原材料的干料,干混充分; 2) 按设定水灰比称量用水量,再将干混后各材料倒入搅拌容器中,搅拌程序为:在低 速下慢搅50-70s后,将粘附在壁内粉料刮入料浆中,再快搅150-200S后,即得到高强超细普 硅水泥基自流平砂浆。
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