CN109748541B - 一种机制砂大流态砂浆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机制砂大流态砂浆，按其重量份计包括：水泥12‑21份，活性掺合料粉煤灰5‑10份，填料石灰石粉2‑10份，减水剂0.14‑0.22份，增稠剂温轮胶0.005‑0.009份，消泡剂0.07‑0.14份，乳胶粉0.48‑0.94份，膨胀剂1‑2份，增韧剂0.05‑0.20，机制砂62‑73份。本发明解决了由机制砂配制的大流态砂浆流动性能差的问题，将机制砂应用于大流态砂浆中，获得了工作性能和力学性能均良好且高抗裂性能的生态绿色且低成本产品，提升了经济社会效益。

Description

一种机制砂大流态砂浆

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种机制砂大流态砂浆。

背景技术

砂浆作为一种无粗骨料的混凝土，沿着干硬性、半塑性、塑性到流态进行着变革，大流态砂浆是砂浆技术发展的新方向。大流态砂浆是指在自身重力作用、无需振动就能充分填充模型和结构，具有良好的流动摊平和自密实性能的砂浆。它的出现大大减轻了人的劳动，也使得施工效率得以提高，在基建产业仍迅速发展的今天，对砂浆较大流动性能的需求已得到了本行业研究者和企业的高度关注。

砂子虽是世界上仅次于水的第二大自然资源，但也是全球采集量最大的矿物，越来越多的数据表明，天然砂子的总量已远远不够人类社会发展的需求，而且天然砂是一种地方性资源，长距离运输也增加了砂浆行业额外的成本。此外，开采天然砂资源伴随着一系列的生态问题，如对河流、海岸和海洋生态系统产生不可忽视的影响，造成严重的海岸侵蚀等。因此，在以上种种的形势下，找到安全可靠且来源稳定的天然砂替代物已成为本领域发展的当务之急。

机制砂是由机械破碎，筛分而成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒(不包括软质岩，分化岩的颗粒)。机制砂颗粒形状不圆润，多带棱角，针片状颗粒含量高等，使得由机制砂配制的砂浆其流动性差。目前机制砂已经和正在成为建材行业的主要砂源，其在混凝土中的应用研究很多不计其数且相关技术已经成熟，若采用机制砂进行大流态砂浆的生产，不仅缓解了天然砂的紧缺现状，还实现了资源的合理有效利用，推动了绿色生建筑材料的发展。

然而，为得到优良的流动性能，市场上常见的大流态砂浆大多采用颗粒圆润天然砂，而机制砂由于具有颗粒不圆润、多棱角等特点，在大流态砂浆中的掺量较低；为达到早强高强，多采用价格昂贵的高铝水泥或硫铝酸盐水泥、石膏和普硅水泥的复合胶凝体系，正因为如此，传统的大流态砂浆具有成本较高，供应不足等问题；此外，由于大流态砂浆水灰比较大，浆体所占体积较多，由早期塑性收缩和长期干燥收缩引起的开裂现象很普遍，而砂浆开裂将直接损害其力学性能和耐久性能。因此，对低成本、取材广泛、性能优异且抗裂性能高的大流态砂浆需求极其迫切。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种以机制砂为细集料来配制的大流态砂浆，解决了由机制砂配制的大流态砂浆流动性能差的问题，将机制砂应用于大流态砂浆中，获得了工作性能和力学性能均良好且高抗裂性能的绿色生态且低成本产品。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种机制砂大流态砂浆，其特征在于，它的的原料组分(除水以外)包括以下种类及其重量份：水泥12-21份，活性掺合料粉煤灰5-10份，填料石灰石粉2-10份，减水剂0.14-0.22份，增稠剂温轮胶0.005-0.009份，消泡剂0.07-0.14份，乳胶粉0.48-0.94份，膨胀剂1-2份，增韧剂0.05-0.20，机制砂62-73份。

按上述方案，所述水泥的强度等级不低于42.5MPa。

按上述方案，所述减水剂为干粉类聚羧酸减水剂。

按上述方案，所述消泡剂为干粉类有机硅氧烷类消泡剂。

按上述方案，所述乳胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯共聚(VAE)、聚丙烯酸类乳胶粉等干粉类可再分散乳胶粉。

按上述方案，所述膨胀剂为含氧化钙和/或氧化镁等组分的干粉类膨胀剂。

按上述方案，所述增韧剂为聚丙烯纤维和植物纤维中的一种。

按上述方案，所述机制砂由干式制砂机系统生产，原砂粒径为4.75mm以下，MB值小于1.4，且将原机制砂进行级配优化，确定赋予砂浆更好性能的机制砂级配。优选地，所述机制砂的最佳颗粒级配为30-50％的4.75mm～1.18mm、40-50％的1.18mm～0.3mm、5-15％的0.3mm～0.075mm和1-10％的0.075mm以下粒径范围的机制砂。

上述机制砂大流态砂浆的使用方法(或制备方法)，按如下步骤进行：

1)将制备该砂浆的各原材料按配比称量好，先将水泥、粉煤灰、石灰石粉、减水剂、温轮胶、消泡剂、乳胶粉、膨胀剂、增韧剂干混充分；

2)将干混后的粉料倒入盛有已称好水的搅拌容器中，进行搅拌，最后加入机制砂搅拌均匀即可得到机制砂大流态砂浆。其中，大流态砂浆的水灰比为0.39-0.42，浆骨比为0.76-1.13，据此确定使用时的用水量。

本发明的主要技术构思如下：本发明中采用强度级别不低于42.5MPa的水泥，活性掺合料采用粉煤灰，填料采用石灰石粉，通过一系列外加剂来配制工作性能良好、力学性能达标且体积稳定性好的机制砂大流态生态砂浆。利用机制砂中较粗糙的颗粒表面和多棱角的颗粒形状能增强了与水化产物之间的咬合力、提高砂浆强度性能的优点，成功配制了胶凝材料用量少且力学性能良好的大流态砂浆；同时机制砂中适量石粉的存在，完善了颗粒级配，砂浆密实度得以提高，力学性能和砂浆的耐久性也均得到保障。利用粉煤灰中大量存在的球形颗粒，降低了砂浆在流动过程中的摩擦阻力，提高流动度。掺入减水剂在同样水灰比的情况下进一步提高了砂浆的流动性能，同时温轮胶又能够很好地抑制因较大水灰比下减水剂的掺入引起的离析泌水现象，且温轮胶不会损害砂浆强度。在以上配合比的基础上，掺入膨胀剂能够很好地补偿大流态砂浆的早期收缩，降低了开裂风险，同时其对力学性能也有进一步的增强作用，而乳胶粉则增加了砂浆的柔韧性，两者刚柔并济，能够更好地提高砂浆的抗裂性能。此外掺入一定的增韧剂来形成乱向分布的纤维网，增强砂浆的韧性，部分增韧剂还能够起到一定的内养护作用，缓解了砂浆内部湿度降低产生的应力，缓解了大流态砂浆的塑性开裂现象。最后掺入消泡剂来消除因掺入以上助剂和搅拌过程中引入的气泡，增大砂浆的密实度，流动度也进一步增大，同时砂浆强度也有所提高。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

1)本发明提供的大流态砂浆采用机制砂完全取代天然砂，解决了机制砂在大流态砂浆中掺量不高的难题，在较大机制砂掺量下配制的砂浆的流动性能良好，在保证砂浆强度的前提下，减少了水泥的用量，这有效缓解了全球天然砂资源急剧短缺所面临的“砂荒”现象。同时，相对天然砂而言，机制砂可以适当提高砂浆力学强度，利用此优点可适当降低大流态砂浆对水泥强度和品种的要求，降低了砂浆成本；此外利用机制砂生产过程中产生的石灰石粉作为惰性填料，能够对大流态砂浆的流动度和密实度起到提高作用，也避免了机制砂中除去石粉的程序。

2)本发明通过控制大流态砂浆的浆骨比，在保证有足够的浆体能够裹挟骨料流动的前提下，又避免了由浆体富余带来的离析泌水现象，确保了砂浆一定的体积稳定性。

3)本发明利用了膨胀剂的微膨胀效应来大流态砂浆早期的塑性收缩，通过较大掺量乳胶粉的掺入，同时提高了砂浆的柔性抗裂性能，在此基础上掺入增韧剂形成的纤维网结构和部分内养护作用也对砂浆的早期塑性收缩起到抑制作用。

4)本发明提供的不同强度等级的机制砂大流态砂浆，可应用于不同的工况和施工环境。如在工厂和车库等较大面积的地面找平层施工场地，其对平整度和砂浆强度具有较高的要求，可选择砂浆力学强度较高、流动性能很好、抗开裂性能高的大流态砂浆配比；此外由于本发明中成本相对传统垫层自流平砂浆较为低廉，使得其在民用建筑找平基层上的应用成为可能。

总之，本发明制备出了不同强度等级的机制砂大流态砂浆，具有良好的流动摊平能力、较好的强度性能以及很好的抗裂作用，其成本低廉、绿色环保，可应用于不同给的施工环境和场合，具有较高的社会经济效益。

附图说明

图1是本发明中实施例1的流动度测试图；

图2是本发明中所有实施例的大板开裂实验测试示例图；

图3是本发明中实施例1的大板开裂实验结果图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

下述实施例中，所述水泥强度等级不低于42.5MPa；所述的细集料为机制砂，粒径为4.75mm以下，MB值小于1.4，将原砂按照4.75mm～1.18mm，1.18mm～0.3mm，0.3mm～0.075mm和0.075mm以下分别筛分，采用最佳颗粒级配为40％的4.75mm～1.18mm、45％的1.18mm～0.3mm、10％的0.3mm～0.075mm和5％的0.075mm以下粒径范围的机制砂；所述填料为机制砂生产过程中的石灰石粉，小于0.075mm；所述减水剂属于干粉聚羧酸高效减水剂；所述胶粉为可再分散乳胶粉；所述增稠剂为温轮胶；所述膨胀剂为氧化钙膨胀剂；所述消泡剂为粉状有机硅氧烷消泡剂；所述增韧剂为聚丙烯纤维、植物纤维中的一种。

实施例1

一种机制砂大流态砂浆，制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材料组成：水泥17份，粉煤灰7份，石灰石粉4份，机制砂68份，乳胶粉0.72份，聚羧酸减水剂0.17份，温轮胶0.008份，膨胀剂2份，植物纤维0.07份，消泡剂0.1份；

具体制备方法如下：将制备该砂浆的上述原材料粉料按配比称量好，除机制砂外的其他原材料混合充分；按设定水胶比0.42，浆骨比为0.89，称量配合比中的用水量，再将混合后的粉料和水倒入搅拌容器中，搅拌程序为：先慢搅30s后，加入机制砂搅拌至1min后快搅3min，即可得到机制砂大流态砂浆。

由图1可知：以实施例例1为例，可看出本发明中大流态砂浆具有良好的和易性；如图2所示，本发明中平板实验中拌和好的砂浆被倒入预先铺有塑料薄膜的平板模具中，且在每个平板短边的方向上配备有一恒定3m/s的风扇；由图3可知：以实施例例1为例，本发明中砂浆平板实验未出现明显开裂现象。

由于本发明中所用机制砂粒径范围较宽，为避免较大骨料颗粒所带来的测试误差，其流动度测试参照标准JCT986-2005《水泥基灌浆材料》，其模具为截锥形圆模的尺寸为高度60mm±0.5mm，上口内径70mm±0.5mm，下口内径100mm±0.5mm，下口外径120mm；1d抗折、抗压强度，28d抗折、抗压强度、干缩率和拉伸粘结强度等性能测试参考标准JCT985-2017《地面用水泥基自流平砂浆》。平板开裂实验中环境温度为23±2℃、湿度为50±5％、环境风速为3±0.5m/s，采用自制大板模具，尺寸为(780±1mm)×(540±1mm)×(20±0.5mm)。具体结果如表1中样品1所示，即初始流动度达到338mm、30min流动度为318mm，1d抗折、抗压强度分别为3.7MPa和11.8MPa，28d抗折、抗压强度分别达到了9.2MPa和46.0MPa，28d拉伸粘结强度为1.5MPa，28d尺寸变化率为0.10％，测试结果表明该配比具有很好的流动性能和流动度保持性能，较高的力学性能以及良好的体积稳定性。

实施例2

一种机制砂大流态砂浆，制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材料组成：普通硅酸盐42.5水泥17份，粉煤灰7份，石灰石粉4份，机制砂69份，可再分散乳胶粉0.48份，聚羧酸减水剂0.14份，温轮胶0.008份，膨胀剂2份，聚丙烯纤维0.1份，消泡剂0.1份；

采用水胶比为0.45，浆骨比为0.90，且与实施例1相同的方法制备大流态砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品2所示，即初始流动度达到348mm、30min流动度为328mm，1d抗折、抗压强度分别为3.4MPa和12.6MPa，28d抗折、抗压强度分别达到了8.1MPa和40.1MPa，28d拉伸粘结强度为1.0MPa，28d尺寸变化率为0.08％，砂浆工作性能优异且力学性能和体积稳定性优异。

实施例3

一种机制砂大流态砂浆，制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材料组成：普通硅酸盐42.5水泥20份，粉煤灰6份，石灰石粉3份，机制砂68份，可再分散乳胶粉0.71份，聚羧酸减水剂0.19份，温轮胶0.008份，膨胀剂2份，植物纤维0.07份，消泡剂0.1份；

采用水胶比为0.42，浆骨比为0.90，且与实施例1相同的方法制备大流态砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品3，即初始流动度达到330mm、30min流动度为317mm，1d抗折、抗压强度分别为3.4MPa和11.5MPa，28d抗折、抗压强度分别达到了10.3MPa和43.3MPa，28d拉伸粘结强度为1.4MPa，28d尺寸变化率为0.12％，砂浆流动性良好且力学性能和体积稳定性均较好。

实施例4

一种机制砂大流态砂浆，制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材料组成：普通硅酸盐42.5水泥16份，粉煤灰7份，石灰石粉4份，机制砂71份，可再分散乳胶粉0.86份，聚羧酸减水剂0.21份，温轮胶0.006份，膨胀剂1份，植物纤维0.07份，消泡剂0.1份；

采用水胶比为0.45，浆骨比为0.82，且与实施例1相同的方法制备大流态砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品4，即初始流动度达到325mm、30min流动度为302mm，1d抗折、抗压强度分别为1.9MPa和6.1MPa，28d抗折、抗压强度分别达到了8.7MPa和36.3MPa，28d拉伸粘结强度为1.8MPa，28d尺寸变化率为0.13％，砂浆工作性能较好且力学性能和体积稳定性良好。

实施例5

一种机制砂大流态砂浆，制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材料组成：普通硅酸盐42.5水泥21份，粉煤灰5份，石灰石粉5份，机制砂66份，可再分散乳胶粉0.69份，聚羧酸减水剂0.17份，温轮胶0.009份，膨胀剂2份，聚丙烯纤维0.07份，消泡剂0.07份；

采用水胶比为0.45，浆骨比为1.0，且与实施例1相同的方法制备大流态砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品5，即初始流动度达到360mm、30min流动度为338mm，1d抗折、抗压强度分别为3.1MPa和13.4MPa，28d抗折、抗压强度分别达到了8.5MPa和43.0MPa，28d拉伸粘结强度为1.6MPa，28d尺寸变化率为0.13％，砂浆工作性能优异且力学性能和体积稳定性良好。

实施例6

一种机制砂大流态砂浆，制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材料组成：普通硅酸盐42.5水泥12份，粉煤灰10份，石灰石粉2份，机制砂73份，可再分散乳胶粉0.94份，聚羧酸减水剂0.22份，温轮胶0.005份，膨胀剂1份，植物纤维0.05份，消泡剂0.14份；

采用水胶比为0.45，浆骨比为0.76，且与实施例1相同的方法制备大流态砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品6，即初始流动度达到303mm、30min流动度为289mm，1d抗折、抗压强度分别为1.0MPa和4.8MPa，28d抗折、抗压强度分别达到了6.3MPa和26.0MPa，28d拉伸粘结强度为2.0MPa，28d尺寸变化率为0.12％，砂浆流动性较好且力学性能和体积稳定性良好。

实施例7

一种机制砂大流态砂浆，制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材料组成：普通硅酸盐42.5水泥18份，粉煤灰7份，石灰石粉10份，机制砂62份，可再分散乳胶粉0.78份，聚羧酸减水剂0.15份，温轮胶0.009份，膨胀剂2份，植物纤维0.12份，消泡剂0.1份；

采用水胶比为0.39，浆骨比为1.13，且与实施例1相同的方法制备大流态砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品7，即初始流动度达到355mm、30min流动度为340mm，1d抗折、抗压强度分别为4.0MPa和14.7MPa，28d抗折、抗压强度分别达到了8.0MPa和46.0MPa，28d拉伸粘结强度为1.8MPa，28d尺寸变化率为0.09％，砂浆流动性较好且力学性能和体积稳定性优良。

实施例8

一种机制砂大流态砂浆，制备该砂浆的原材料包括以下重量份的材料组成：普通硅酸盐42.5水泥15份，粉煤灰6份，石灰石粉4份，机制砂72份，可再分散乳胶粉0.93份，聚羧酸减水剂0.22份，温轮胶0.005份，膨胀剂2份，植物纤维0.05份，消泡剂0.14份；

采用水胶比为0.45，浆骨比为0.76，且与实施例1相同的方法制备大流态砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品8，即初始流动度达到310mm、30min流动度为295mm，1d抗折、抗压强度分别为2.1MPa和7.4MPa，28d抗折、抗压强度分别达到了9.0MPa和36.7MPa，28d拉伸粘结强度为2.1MPa，28d尺寸变化率为0.05％，砂浆具有好的流动性、较高力学性能和优异的体积稳定性。

表1机制砂大流态砂浆的性能

备注：*推荐值中流动度参照JCT986-2005《水泥基灌浆材料》拟定，是因为本发明中机制砂粒径较大，自流平砂浆标准中的流动度测试方法在此不太适用；本发明可用于地面砂浆，故力学性能、拉伸粘结性能和尺寸变化率均参考JCT985-2017《地面用水泥基自流平砂浆》拟定。

综上所述，本发明机制砂大流态砂浆具有优良的流动性能，初始流动度300-360mm，30min流动度290-340mm，24h抗折强度1.0-3.5MPa，24h抗压强度4.8-15MPa，28d抗折强度6.3-10.3MPa，28d抗压强度26-47MPa，28d拉伸粘结强度1.0-2.0MPa，且28d尺寸变化率在±0.15％范围之内。其中，实施例6所对应的机制砂大流态砂浆的早强性能(如24h抗折强度、24h抗压强度)虽然较低，但其仍具有实际应用价值，尤其是其后期强度也在地面砂将的范围之内，仍然可以在对早强性能要求较低的施工环境中应用，且该组砂浆的胶材用量很低，具有较好的经济效益。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，其目的在于让本领域技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种机制砂大流态砂浆，其特征在于，原料组分包括以下种类及其重量份：水泥12-21份，粉煤灰5-10份，石灰石粉2-10份，减水剂0.14-0.22份，温轮胶0.005-0.009份，消泡剂0.07-0.14份，乳胶粉0.48-0.94份，膨胀剂1-2份，增韧剂0.05-0.20份，机制砂62-73份；

所述减水剂为干粉类聚羧酸类减水剂；所述消泡剂为干粉类有机硅氧烷类消泡剂；

所述增韧剂为聚丙烯纤维、植物纤维中的一种；所述乳胶粉为醋酸乙烯酯-乙烯共聚物、聚丙烯酸类乳胶粉中一种或两种；所述膨胀剂为含氧化钙和/或氧化镁的干粉类膨胀剂；

所述机制砂由干式制砂机系统生产，原砂粒径为4.75mm以下，MB值小于1.4，将原砂按照4.75mm~1.18mm，1.18mm~0.3mm，0.3mm~0.075mm和0.075mm以下分别筛分，采用颗粒级配为40%的4.75mm~1.18mm、45%的1.18mm~0.3mm、10%的0.3mm~0.075mm和5%的0.075mm以下粒径范围的机制砂；

所述机制砂大流态砂浆的水灰比为0.39-0.42，浆骨比为0.76-1.13。

2.根据权利要求1所述的机制砂大流态砂浆，其特征在于：所述水泥的强度等级不低于42.5 MPa。

3.根据权利要求1所述的机制砂大流态砂浆，其特征在于：所述石灰石粉的粒径不大于0.075mm。

4.一种如权利要求1~3中任一项所述大流态砂浆的使用方法，其特征在于：先将水泥、粉煤灰、石灰石粉、减水剂、温轮胶、消泡剂、乳胶粉、膨胀剂、增韧剂进行混合，然后加入水进行搅拌，最后加入机制砂搅拌均匀。

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