CN110218042A - 一种环保高强度干混砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保高强度干混砂浆及其制备方法，该环保高强度干混砂浆包括以下组分：水泥、建筑骨料、纤维素醚、超细矿渣粉、磷石膏和改性纤维，该环保高强度干混砂浆的制备方法为：改性纤维的制备；称取建筑骨料、改性纤维、水泥、纤维素醚、超细矿渣粉和磷石膏，投入混料机中，混匀，得到环保高强度干混砂浆；本发明原材料来源广，产品组分合理、各组分协同发挥作用，制备方法简单，对环境无污染，且能利用建筑固体废弃物，经济效益和社会效益突出，具有良好的市场应用前景；实验结果表明，本发明所制得的环保高强度干混砂浆具有强度高、保水性能好、凝结时间短、稠度损失率低等性能。

Description

一种环保高强度干混砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种环保高强度干 混砂浆及其制备方法。
背景技术
随着工程质量、环保要求及文明施工要求地不断提高，施 工现场拌制砂浆的缺点及局限性越来越突出，而干混砂浆因在 技术性能、社会效益等方面的优势得到越来越多人的青睐。干 混砂浆，是建材领域新兴的干混材料之一，以水泥为主要胶结 料，与干燥筛分处理的细集料、矿物掺合料、加强材料和外加 剂按一定比例混合而成的混合物。
干混砂浆是在21世纪初，开始逐渐在我国推广应用。2007年6月， 住建部和商务部等四部两局发布了《关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂 浆工作的通知》(商改发〔2007〕205号)，提出我国120个大中型城市自 2007年9月起分三批在建筑工地禁止现场配制砂浆，极大推动了我国干 混砂浆产业的发展。
我国干混砂浆的用量逐渐大幅攀升，据统计，2013年我国 干混砂浆用量超过8千万吨。这其中，包括砌筑砂浆、抹灰砂 浆和地面砂浆等在内的普通干混砂浆用量超过5千万吨。随着 新型墙体材料和施工技术应用，上述砂浆的性能尤其是施工性、 保水性和早期强度等对于保证工程质量至关重要。现在市面上 销售的干混砂浆存在以下问题：早期强度低，凝结时间较长， 影响施工进程和工程投入使用的时间；抗压、抗折强度低，工 业承重能力弱，不利于在工厂厂房、仓库、停车场、商场等对 承重要求比较高的地方的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保高强度干混砂浆及其制备 方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保高强度干混砂浆，该环保高强度干混砂浆包括以 下重量份数的组分：水泥30-50份、建筑骨料50-80份、纤维 素醚0.1-3份、超细矿渣粉20-30份和磷石膏5-15份。
作为优化，该环保高强度干混砂浆还包括0.1-1重量份数 的改性纤维，改性纤维由纤维、Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸制备而 得，纤维为抗碱玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维或木质 纤维中的任意一种，纤维的直径为5-10μm，长度为1-5mm。对 纤维表面利用纳米氧化铝溶胶进行表面接枝，在纤维表面引入 纳米Al2O3,纳米Al2O3具有高水化活性，将其掺入水泥基材料中 可以与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应生成水化硅酸 钙凝胶，降低Ca(OH)2在界面处的富集和定向排列，增加水化硅 酸钙凝胶在界面处的含量，同时诱导水化硅酸钙凝胶朝针柱状 的方向生长，从而提高改性纤维与水泥基体材料的界面结合性 能和界面粘结强度，使得改性纤维增强水泥基材料抗拉强度和 抗裂强度，改性纤维在水泥基体中无规则均匀分布，并与水泥 紧密结合，阻止微裂缝的形成和发展，使砂浆基体密实，从而 使砂浆具有防水性能、优异的抗冲击性能和抗开裂性能；直径 为5-10μm，长度为1-5mm的纤维的增强效果最好，且经济性较 高，成本较低。
作为优化，超细矿渣粉的粒径为1-5μm，超细矿渣粉具有 很高的潜在凝胶活性，在水泥水化早期能够与水泥水化产物 Ca(OH)2以及磷石膏发生二次水化反应，生成水化硅酸钙凝胶和 水化硫铝酸盐物质，增强砂浆的密实性，提高早期强度，随着 时间的延长，超细矿渣粉参与水泥水化反应的量逐渐增多，进 一步提高砂浆中后期强度，超细矿渣粉能够起到减少离析，提 高砂浆的稠度、保水性及强度的作用。
磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废 渣，其主要成分为硫酸钙，磷石膏是石膏废渣中排量最大的一 种，排除的磷石膏渣占用大量土地，形成渣山，严重污染环境， 将磷石膏添加在干混砂浆中不仅能够废物利用，而且磷石膏的 加入使干混砂浆不会快速硬化，提高砂浆中后期的强度。磷石 膏中的硫酸根能够促进超细矿粉中的铝质参与水化反应，生成 硫铝酸盐，提高砂浆的密实性和抗收缩性，提高强度和耐久性。
水泥为强度等级为42.5R的硅酸盐复合水泥，硅酸盐复合 水泥是由硅酸盐水泥熟料、混合材料和适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料，具有强度高、水化热大，抗冻性好，干缩小， 耐磨性好，抗碳化性好等特点。
作为优化，建筑骨料为建筑废弃物再生骨料，建筑骨料为 废弃的砖块、水泥块、砂浆块、瓦片、混凝土块中的一种或多 种按任意比的混合物，建筑骨料的粒径为0.01-3mm，由于各种 旧建筑的维修及拆除，会产生大量的建筑废弃物，对环境的污 染非常严重，给人们的正常生活和工作带来了严重影响，而将 建筑废弃物作为再生骨料，不仅能够将废物再利用，解决环境 污染问题，而且使用建筑废弃物再生骨料代替河砂、海砂、碎 石、卵石等自然资源作为建筑骨料，也达到了节约资源的效果， 由于废弃的砖块、水泥块、砂浆块、瓦片、混凝土块具有很好 的吸水作用，能够改善干混砂浆的吸水性能，使砂浆具有优异 的抗压性能和抗裂性能，使建筑物不易起鼓。
作为优化，纤维素醚为甲基羟乙基纤维素醚或甲基羟丙基 纤维素醚。纤维素醚溶于水后能够形成具有一定粘度的溶液， 提高砂浆的粘度，改善水泥浆体对砂浆中砂颗粒的包裹性，减 少砂浆的分层离析，具有良好的保水性，能有效阻止基体材料 对砂浆中水分的快速吸收和水分蒸发，提高砂浆的抗开裂性和 防水性，纤维素醚还能显著提高砂浆的抗下垂性，显著提高砂 浆与砖、砌块等基体材料的粘结强度等。
一种环保高强度干混砂浆的制备方法，该环保高强度干混 砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性纤维的制备；
(2)称取建筑骨料、步骤(1)所得的改性纤维、水泥、 纤维素醚、超细矿渣粉和磷石膏，投入混料机中，混匀，得到 环保高强度干混砂浆。
作为优化，一种环保高强度干混砂浆的制备方法，该环保 高强度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混 合溶液，向上述混合溶液中加入分散剂，调解溶液的pH值，得 到无色透明溶液，过滤，蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将纤维浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝溶胶中， 加热超声反应，冷却，过滤，洗涤，干燥，得到改性纤维；
(2)称取建筑骨料和步骤(1)所得的改性纤维投入混料 机中，预混，再称取水泥、纤维素醚、超细矿渣粉和磷石膏， 投入上述混料机中，混匀，得到环保高强度干混砂浆。
作为优化，一种环保高强度干混砂浆的制备方法，该环保 高强度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混 合溶液，向上述混合溶液中加入分散剂，分散剂的加入量为上 述混合溶液总重量的0.1-0.5％，用浓硝酸或浓氨水调解溶液的 pH值为0.3-0.8，得到无色透明溶液，经微孔滤膜过滤后，将 该溶液在60-80℃下缓慢蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；当溶液的 pH值太低时，硝酸浓度大，在加热蒸发过程中，硝酸易将柠檬 酸氧化，使配体柠檬酸浓度很快降低，导致生成的Al2O3团聚， 不利于后续对纤维表面进行接枝反应，当溶液的pH值太高时， 氢氧根离子浓度大，氯离子容易与氢氧根离子形成氢氧化铝， 因此，溶液的pH值为0.3-0.8时较为适宜；
当加热蒸发温度太高，铝离子水解反应速度加快，柠檬酸 也容易被硝酸氧化，导致生成的Al2O3团聚，不利于后续对纤维 表面进行接枝反应，当加热蒸发温度太低，溶液蒸发时间较长， 效率低，因此，加热蒸发温度为60-80℃较为适宜。
(b)将纤维浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝溶胶中， 在100-120℃下超声反应3-5h，自然冷却至室温，过滤，用乙 醇反复洗涤，在80-90℃的烘箱中干燥3-5h，得到纳米氧化铝 接枝的纤维，即为改性纤维；
(2)称取建筑骨料和步骤(1)所得的改性纤维投入混料 机中，预混1-3min，再称取水泥、纤维素醚、超细矿渣粉和磷 石膏，投入上述混料机中，混合5-10min，混合均匀，得到环保 高强度干混砂浆。
作为优化，步骤(1)中混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬 酸的物质的量浓度之比为1:2-4。当柠檬酸的用量较小时，在后 续加热缓慢蒸发过程中，柠檬酸容易被氧化分解完全，使铝离 子水解反应速度过快，生成的Al2O3团聚，不利于后续对纤维表 面进行接枝反应；当柠檬酸用量太大时，柠檬酸易于析出晶体， 起到诱导成核作用，导致生成的Al2O3团聚，不利于后续对纤维 表面进行接枝反应，所以混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸的 物质的量浓度之比为1:2-4时较为适宜。
作为优化，步骤(1)中分散剂为焦磷酸钠、油酸钠、聚丙 烯酸钠、单宁酸或多偏磷酸钠中的任意一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一是本发明一种环保高强度干混砂浆及其制备方法，将磷 石膏添加在干混砂浆中不仅能够废物利用，而且使干混砂浆不 会快速硬化，提高砂浆中后期的强度；超细矿渣粉中的SiO2能 够与水泥水化产物Ca(OH)2以及磷石膏发生二次水化反应，生成 水化硅酸钙凝胶和水化硫铝酸盐物质，增强砂浆的密实性，提 高早期强度，随着时间的延长，超细矿渣粉参与水泥水化反应 的量逐渐增多，进一步提高砂浆中后期强度，超细矿渣粉能够 起到减少离析，提高砂浆的稠度、保水性；
二是本发明一种环保高强度干混砂浆及其制备方法，将建 筑废弃物作为再生骨料，能够将废物再利用，解决环境污染问 题，由于建筑废弃物具有很好的吸水作用，能够改善干混砂浆 的吸水性能，使砂浆具有优异的抗压性能和抗裂性能，使建筑 物不易起鼓；纤维素醚能够提高砂浆的粘度，改善水泥浆体对 砂浆中砂颗粒的包裹性，减少砂浆的分层离析，具有良好的保 水性，能有效阻止基体材料对砂浆中水分的快速吸收和水分蒸 发，提高砂浆的抗开裂性和防水性，纤维素醚还能显著提高砂 浆的抗下垂性，显著提高砂浆与砖、砌块等基体材料的粘结强 度等；
三是本发明一种环保高强度干混砂浆及其制备方法，纤维 表面接枝纳米Al2O3,纳米Al2O3能够与水泥水化产物Ca(OH)2发 生二次水化反应生成水化硅酸钙凝胶，从而提高改性纤维与水 泥基体材料的界面结合性能和界面粘结强度，改性纤维在水泥 基体中无规则均匀分布，并与水泥紧密结合，阻止微裂缝的形 成和发展，使砂浆基体密实，从而使砂浆具有防水性能、优异 的抗冲击性能和抗开裂性能；
四是本发明一种环保高强度干混砂浆及其制备方法，本发 明原材料来源广，产品组分合理、各组分协同发挥作用，制备 方法简单，储存期限长，使用方法简单，对环境无污染，且能 利用建筑固体废弃物，经济效益和社会效益突出，具有良好的 市场应用前景。
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：
一种环保高强度干混砂浆，该环保高强度干混砂浆包括以 下重量份数的组分：硅酸盐复合水泥30份、废弃的砖块再生骨 料50份、甲基羟乙基纤维素醚0.1份、超细矿渣粉20份、磷 石膏5份和改性抗碱玻璃纤维0.1份，硅酸盐复合水泥的强度 等级为42.5R；再生骨料的粒径为0.01mm；超细矿渣粉的粒径 为1μm；改性抗碱玻璃纤维由抗碱玻璃纤维、Al(NO3)3·9H2O 和柠檬酸制备而得，抗碱玻璃纤维的直径为5μm，长度为1mm。
采用上述原料制备一种环保高强度干混砂浆，该环保高强 度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性抗碱玻璃纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混 合溶液，混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸的物质的量浓度之 比为1:2，向上述混合溶液中加入焦磷酸钠，焦磷酸钠的加入量 为上述混合溶液总重量的0.1％，用浓硝酸调解溶液的pH值为 0.3，得到无色透明溶液，经微孔滤膜过滤后，将该溶液在60℃ 下缓慢蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将抗碱玻璃纤维浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝 溶胶中，在100℃下超声反应3h，自然冷却至室温，过滤，用 乙醇反复洗涤，在80℃的烘箱中干燥3h，得到纳米氧化铝接枝 的抗碱玻璃纤维，即为改性抗碱玻璃纤维；
(2)称取50份废弃的砖块再生骨料和0.1份步骤(1)所 得的改性抗碱玻璃纤维投入混料机中，预混1min，再称取30 份硅酸盐复合水泥、0.1份甲基羟乙基纤维素醚、20份超细矿 渣粉和5份磷石膏，投入上述混料机中，混合5min，混合均匀， 得到环保高强度干混砂浆。
实施例2：
一种环保高强度干混砂浆，该环保高强度干混砂浆包括以 下重量份数的组分：硅酸盐复合水泥35份、废弃的水泥块再生 骨料55份、甲基羟丙基纤维素醚0.5份、超细矿渣粉22份、 磷石膏7份和改性聚丙烯纤维0.2份；硅酸盐复合水泥的强度 等级为42.5R；超细矿渣粉的粒径为2μm；再生骨料的粒径为 0.5mm；改性聚丙烯纤维由聚丙烯纤维、Al(NO3)3·9H2O和柠檬 酸制备而得，聚丙烯纤维的直径为6μm，长度为2mm。
采用上述原料制备一种环保高强度干混砂浆，该环保高强 度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性聚丙烯纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混 合溶液，混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸的物质的量浓度之 比为1:2.5，向上述混合溶液中加入油酸钠，油酸钠的加入量为 上述混合溶液总重量的0.2％，用浓氨水调解溶液的pH值为0.4， 得到无色透明溶液，经微孔滤膜过滤后，将该溶液在65℃下缓 慢蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将聚丙烯纤维浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝溶 胶中，在105℃下超声反应3.5h，自然冷却至室温，过滤，用 乙醇反复洗涤，在82℃的烘箱中干燥3.5h，得到纳米氧化铝接 枝的聚丙烯纤维，即为改性聚丙烯纤维；
(2)称取55份废弃的水泥块再生骨料和0.2份步骤(1) 所得的改性聚丙烯纤维投入混料机中，预混1.5min，再称取35 份硅酸盐复合水泥、0.5份甲基羟丙基纤维素醚、22份超细矿 渣粉和7份磷石膏，投入上述混料机中，混合6min，混合均匀， 得到环保高强度干混砂浆。
实施例3：
一种环保高强度干混砂浆，该环保高强度干混砂浆包括以 下重量份数的组分：硅酸盐复合水泥40份、废弃的砂浆块再生 骨料65份、甲基羟乙基纤维素醚1.5份、超细矿渣粉25份、 磷石膏10份和改性聚乙烯醇纤维0.5份；硅酸盐复合水泥的强 度等级为42.5R；超细矿渣粉的粒径为3μm；再生骨料的粒径 为1.5mm；改性聚乙烯醇纤维由聚乙烯醇纤维、Al(NO3)3·9H2O 和柠檬酸制备而得，聚乙烯醇纤维的直径为7.5μm，长度为3mm。
采用上述原料制备一种环保高强度干混砂浆，该环保高强 度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性聚乙烯醇纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混 合溶液，混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸的物质的量浓度之 比为1:3，向上述混合溶液中加入聚丙烯酸钠，聚丙烯酸钠的加 入量为上述混合溶液总重量的0.3％，用浓硝酸调解溶液的pH 值为0.55，得到无色透明溶液，经微孔滤膜过滤后，将该溶液 在70℃下缓慢蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将聚丙烯酸钠浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝溶 胶中，在110℃下超声反应4h，自然冷却至室温，过滤，用乙 醇反复洗涤，在85℃的烘箱中干燥4h，得到纳米氧化铝接枝的 聚丙烯酸钠，即为改性聚丙烯酸钠；
(2)称取65份废弃的砂浆块再生骨料和0.5份步骤(1) 所得的改性聚乙烯醇纤维投入混料机中，预混2min，再称取40 份硅酸盐复合水泥、1.5份甲基羟乙基纤维素醚、25份超细矿 渣粉和10份磷石膏，投入上述混料机中，混合8min，混合均匀， 得到环保高强度干混砂浆。
实施例4：
一种环保高强度干混砂浆，该环保高强度干混砂浆包括以 下重量份数的组分：硅酸盐复合水泥45份、废弃的瓦片再生骨 料75份、甲基羟丙基纤维素醚2.5份、超细矿渣粉28份、磷 石膏12份和改性木质纤维0.8份；硅酸盐复合水泥的强度等级 为42.5R；超细矿渣粉的粒径为4μm；再生骨料的粒径为2.5mm； 改性木质纤维由木质纤维、Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸制备而得， 木质纤维的直径为9μm，长度为4mm。
采用上述原料制备一种环保高强度干混砂浆，该环保高强 度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性木质纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混 合溶液，混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸的物质的量浓度之 比为1:3.5，向上述混合溶液中加入单宁酸，单宁酸的加入量为 上述混合溶液总重量的0.4％，用浓氨水调解溶液的pH值为0.7， 得到无色透明溶液，经微孔滤膜过滤后，将该溶液在75℃下缓 慢蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将木质纤维浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝溶胶 中，在115℃下超声反应4.5h，自然冷却至室温，过滤，用乙 醇反复洗涤，在88℃的烘箱中干燥4.5h，得到纳米氧化铝接枝 的木质纤维，即为改性木质纤维；
(2)称取75份废弃的瓦片再生骨料和0.8份步骤(1)所 得的改性木质纤维投入混料机中，预混2.5min，再称取45份硅 酸盐复合水泥、2.5份甲基羟丙基纤维素醚、28份超细矿渣粉 和12份磷石膏，投入上述混料机中，混合5-10min，混合均匀， 得到环保高强度干混砂浆。
实施例5：
一种环保高强度干混砂浆，该环保高强度干混砂浆包括以 下重量份数的组分：硅酸盐复合水泥50份、废弃的砖块混凝土 块再生骨料80份、甲基羟乙基纤维素醚3份、超细矿渣粉30 份、磷石膏15份和改性抗碱玻璃纤维1份；硅酸盐复合水泥的 强度等级为42.5R；超细矿渣粉的粒径为5μm；再生骨料的粒 径为3mm；改性抗碱玻璃纤维由纤维、Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸 制备而得，抗碱玻璃纤维的直径为10μm，长度为5mm。
采用上述原料制备一种环保高强度干混砂浆，该环保高强 度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性抗碱玻璃纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混 合溶液，混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸的物质的量浓度之 比为1:4，向上述混合溶液中加入多偏磷酸钠，多偏磷酸钠的加 入量为上述混合溶液总重量的0.5％，用浓硝酸调解溶液的pH 值为0.8，得到无色透明溶液，经微孔滤膜过滤后，将该溶液在 80℃下缓慢蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将抗碱玻璃纤维浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝 溶胶中，在120℃下超声反应5h，自然冷却至室温，过滤，用 乙醇反复洗涤，在90℃的烘箱中干燥5h，得到纳米氧化铝接枝 的抗碱玻璃纤维，即为改性抗碱玻璃纤维；
(2)称取80份废弃的砖块混凝土块再生骨料和步骤(1) 所得的1份改性抗碱玻璃纤维投入混料机中，预混3min，再称 取50份硅酸盐复合水泥、3份甲基羟乙基纤维素醚、30份超细 矿渣粉和15份磷石膏，投入上述混料机中，混合10min，混合 均匀，得到环保高强度干混砂浆。
对比例1：
一种干混砂浆，该干混砂浆包括以下重量份数的组分：硅 酸盐复合水泥40份、废弃的砂浆块再生骨料65份、甲基羟乙 基纤维素醚1.5份、超细矿渣粉25份、磷石膏10份和聚乙烯 醇纤维0.5份；硅酸盐复合水泥的强度等级为42.5R；超细矿渣 粉的粒径为3μm；再生骨料的粒径为1.5mm；聚乙烯醇纤维的 直径为7.5μm，长度为3mm。
采用上述原料制备一种干混砂浆，该干混砂浆的制备方法 为：称取65份废弃的砂浆块再生骨料和0.5份聚乙烯醇纤维投 入混料机中，预混2min，再称取40份硅酸盐复合水泥、1.5份 甲基羟乙基纤维素醚、25份超细矿渣粉和10份磷石膏，投入上 述混料机中，混合8min，混合均匀，得到干混砂浆。
对比例1与实施例3相比，所不同的是原料中所使用的纤 维为聚乙烯醇纤维，未对其进行改性。
对比例2：
一种干混砂浆，该干混砂浆包括以下重量份数的组分：硅 酸盐复合水泥40份、废弃的砂浆块再生骨料65份、超细矿渣 粉25份、磷石膏10份和改性聚乙烯醇纤维0.5份；硅酸盐复 合水泥的强度等级为42.5R；超细矿渣粉的粒径为3μm；再生 骨料的粒径为1.5mm；改性聚乙烯醇纤维由聚乙烯醇纤维、 Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸制备而得，聚乙烯醇纤维的直径为7.5 μm，长度为3mm。
采用上述原料制备一种干混砂浆，该环保高强度干混砂浆 的制备方法包括以下步骤：
(1)改性聚乙烯醇纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混 合溶液，混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸的物质的量浓度之 比为1:3，向上述混合溶液中加入聚丙烯酸钠，聚丙烯酸钠的加 入量为上述混合溶液总重量的0.3％，用浓硝酸调解溶液的pH 值为0.55，得到无色透明溶液，经微孔滤膜过滤后，将该溶液 在70℃下缓慢蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将聚丙烯酸钠浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝溶 胶中，在110℃下超声反应4h，自然冷却至室温，过滤，用乙 醇反复洗涤，在85℃的烘箱中干燥4h，得到纳米氧化铝接枝的 聚丙烯酸钠，即为改性聚丙烯酸钠；
(2)称取65份废弃的砂浆块再生骨料和0.5份步骤(1) 所得的改性聚乙烯醇纤维投入混料机中，预混2min，再称取40 份硅酸盐复合水泥、25份超细矿渣粉和10份磷石膏，投入上述 混料机中，混合8min，混合均匀，得到干混砂浆。
对比例2与实施例3相比，所不同的是原料中未使用甲基 羟乙基纤维素醚。
对比例3：
一种干混砂浆，该干混砂浆包括以下重量份数的组分：硅 酸盐复合水泥40份、废弃的砂浆块再生骨料65份、甲基羟乙 基纤维素醚1.5份、超细矿渣粉25份和改性聚乙烯醇纤维0.5 份；硅酸盐复合水泥的强度等级为42.5R；超细矿渣粉的粒径为 3μm；再生骨料的粒径为1.5mm；改性聚乙烯醇纤维由聚乙烯醇 纤维、Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸制备而得，聚乙烯醇纤维的直径 为7.5μm，长度为3mm。
采用上述原料制备一种干混砂浆，该干混砂浆的制备方法 包括以下步骤：
(1)改性聚乙烯醇纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混 合溶液，混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸的物质的量浓度之 比为1:3，向上述混合溶液中加入聚丙烯酸钠，聚丙烯酸钠的加 入量为上述混合溶液总重量的0.3％，用浓硝酸调解溶液的pH 值为0.55，得到无色透明溶液，经微孔滤膜过滤后，将该溶液 在70℃下缓慢蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将聚丙烯酸钠浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝溶 胶中，在110℃下超声反应4h，自然冷却至室温，过滤，用乙 醇反复洗涤，在85℃的烘箱中干燥4h，得到纳米氧化铝接枝的 聚丙烯酸钠，即为改性聚丙烯酸钠；
(2)称取65份废弃的砂浆块再生骨料和0.5份步骤(1) 所得的改性聚乙烯醇纤维投入混料机中，预混2min，再称取40 份硅酸盐复合水泥、1.5份甲基羟乙基纤维素醚和25份超细矿 渣粉，投入上述混料机中，混合8min，混合均匀，得到干混砂 浆。
对比例3与实施例3相比，所不同的是原料中未使用磷石 膏。
效果例：
(1)实验样品：本发明实施例1至5所制得的环保高强度 干混砂浆和对比例1至3所制得的干混砂浆。
(2)实验方法：根据标准GB/T 25181-2010《预拌砂浆》 测定实验样品的凝结时间、抗压强度、保水性和稠度损失率， 另外还测定实验样品的含水率、放置3个月的结块情况，测定 结果见表1。
表1
(3)实验结果：从表1中可以看出，本发明实施例1至5 所制得的环保高强度干混砂浆与对比例1至3所制得的干混砂 浆的含水率和结块情况差不多，但本发明实施例1至5所制得 的环保高强度干混砂浆的凝结时间均在3.8h及以下，抗压强度 均在24.7MPa及以上，保水率均在92％及以上，稠度损失率均在 18.6％及以下，而对比例1所制得的干混砂浆的凝结时间为 5.0h，抗压强度为11.2MPa，保水率为82％，稠度损失率为31.2％， 而对比例2所制得的干混砂浆的凝结时间为5.3h，抗压强度为12.1MPa，保水率为81％，稠度损失率为32.1％，而对比例3所 制得的干混砂浆的凝结时间为4.9h，抗压强度为12.3MPa，保 水率为79％，稠度损失率为33.2％，实验结果表明，本发明实施 例1至5所制得的环保高强度干混砂浆具有强度高、保水性能 好、凝结时间短、稠度损失率低等性能。
本发明实施例1至5所制得的环保高强度干混砂浆与对比 例1所制得的干混砂浆相比，由于原料中使用了改性纤维，改 性纤维为在纤维表面接枝纳米Al2O3,纳米Al2O3能够与水泥水化 产物Ca(OH)2发生二次水化反应生成水化硅酸钙凝胶，从而提高 改性纤维与水泥基体材料的界面结合性能和界面粘结强度，改 性纤维在水泥基体中无规则均匀分布，并与水泥紧密结合，阻 止微裂缝的形成和发展，使砂浆基体密实，从而使砂浆具有防 水性能、优异的抗冲击性能和抗开裂性能。
本发明实施例1至5所制得的环保高强度干混砂浆与对比 例2相比，由于原料中使用了甲基羟乙基纤维素醚，甲基羟乙 基纤维素醚溶于水后能够形成具有一定粘度的溶液，提高砂浆 的粘度，改善水泥浆体对砂浆中砂颗粒的包裹性，减少砂浆的 分层离析，具有良好的保水性，能有效阻止基体材料对砂浆中 水分的快速吸收和水分蒸发，提高砂浆的抗开裂性和防水性， 纤维素醚还能显著提高砂浆的抗下垂性，显著提高砂浆与砖、 砌块等基体材料的粘结强度等。
本发明实施例1至5所制得的环保高强度干混砂浆与对比 例3相比，由于原料中使用了磷石膏，磷石膏的加入使干混砂 浆不会快速硬化，提高砂浆中后期的强度，并且磷石膏中的硫 酸根能够促进超细矿粉中的铝质参与水化反应，生成硫铝酸盐， 提高砂浆的密实性和抗收缩性。
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。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利 要求。

Claims (10)

1.一种环保高强度干混砂浆，其特征在于，该环保高强度干混砂浆包括以下重量份数的组分：水泥30-50份、建筑骨料50-80份、纤维素醚0.1-3份、超细矿渣粉20-30份和磷石膏5-15份。
2.根据权利要求1所述的一种环保高强度干混砂浆，其特征在于：该环保高强度干混砂浆还包括0.1-1重量份数的改性纤维，所述改性纤维由纤维、Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸制备而得，所述纤维为抗碱玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维或木质纤维中的任意一种，所述纤维的直径为5-10μm，长度为1-5mm。
3.根据权利要求2所述的一种环保高强度干混砂浆，其特征在于：所述超细矿渣粉的粒径为1-5μm，所述水泥为强度等级为42.5R的硅酸盐复合水泥。
4.根据权利要求3所述的一种环保高强度干混砂浆，其特征在于：所述建筑骨料为建筑废弃物再生骨料，所述建筑骨料为废弃的砖块、水泥块、砂浆块、瓦片、混凝土块中的一种或多种按任意比的混合物，所述建筑骨料的粒径为0.01-3mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种环保高强度干混砂浆，其特征在于：所述纤维素醚为甲基羟乙基纤维素醚或甲基羟丙基纤维素醚。
6.一种环保高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于，该环保高强度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性纤维的制备；
(2)称取建筑骨料、步骤(1)所得的改性纤维、水泥、纤维素醚、超细矿渣粉和磷石膏，投入混料机中，混匀，得到环保高强度干混砂浆。
7.根据权利要求6所述的一种环保高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于，该环保高强度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混合溶液，向上述混合溶液中加入分散剂，调解溶液的pH值，得到无色透明溶液，过滤，蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将纤维浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝溶胶中，加热超声反应，冷却，过滤，洗涤，干燥，得到改性纤维；
(2)称取建筑骨料和步骤(1)所得的改性纤维投入混料机中，预混，再称取水泥、纤维素醚、超细矿渣粉和磷石膏，投入上述混料机中，混匀，得到环保高强度干混砂浆。
8.根据权利要求7所述的一种环保高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于，该环保高强度干混砂浆的制备方法包括以下步骤：
(1)改性纤维的制备：
(a)将Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸溶于去离子水中，得到混合溶液，向上述混合溶液中加入分散剂，所述分散剂的加入量为上述混合溶液总重量的0.1-0.5％，用浓硝酸或浓氨水调解溶液的pH值为0.3-0.8，得到无色透明溶液，经微孔滤膜过滤后，将该溶液在60-80℃下缓慢蒸发，得到纳米氧化铝溶胶；
(b)将纤维浸渍于步骤(a)所得的纳米氧化铝溶胶中，在100-120℃下超声反应3-5h，自然冷却至室温，过滤，用乙醇反复洗涤，在80-90℃的烘箱中干燥3-5h，得到纳米氧化铝接枝的纤维，即为改性纤维；
(2)称取建筑骨料和步骤(1)所得的改性纤维投入混料机中，预混1-3min，再称取水泥、纤维素醚、超细矿渣粉和磷石膏，投入上述混料机中，混合5-10min，混合均匀，得到环保高强度干混砂浆。
9.根据权利要求8所述的一种环保高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中混合溶液中Al(NO3)3·9H2O和柠檬酸的物质的量浓度之比为1:2-4。
10.根据权利要求7或8所述的一种环保高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中分散剂为焦磷酸钠、油酸钠、聚丙烯酸钠、单宁酸或多偏磷酸钠中的任意一种。
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