CN112250396B - 一种不发火防静电水泥基自流平砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种不发火防静电水泥基自流平砂浆及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。自流平砂浆包括以下重量份的组分：水泥100‑450份、石膏20‑70份、灰钙粉1‑8份、火山灰质混合材10‑30份、白云石砂200‑600份、不发火填料50‑200份、导电材料120‑250份、减水剂1‑20份、缓凝剂0.3‑1.5份、纤维素醚0.15‑2.5份、早强剂0.3‑1.5份、消泡剂0.3‑2.5份、膨胀剂1.5‑50份、胶粉10‑80份、颜料2‑20份、抗沉降剂0.2‑7份、减缩剂0.1‑5份、纯水200‑350份。本申请的自流平砂浆将水泥基自流平的应用范围拓宽到不发火防静电地面中去，其具有施工快速、干燥快、平整度高、不发火、防静电、且作为面层自流平具有装饰效果好的优点。

Description

一种不发火防静电水泥基自流平砂浆及其制备方法

技术领域

本申请涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种不发火防静电水泥基自流平砂浆及其制备方法。

背景技术

水泥基自流平砂浆，是由水泥基胶凝材料、细骨料、填料和添加剂等组成，与水搅拌后具有流动性或稍加辅助性铺摊就能流动找平的地面材料。自流平砂浆同水混合后为一种流动态的砂浆，倒入地面后，这种砂浆可自动流平，对地面进行自动找平，获得高平整基面，是大型超市、停车场和仓库等地面铺筑的理想材料，也是现代建筑地面施工的一个发展方向，市场潜力很大。

发火现象是指机械撞击和摩擦产生火花的现象，主要是由于坚硬物体撞击和摩擦时，能量损失较少，剩余的能量瞬间集聚到某一局部微粒，使微粒的能量骤然升高，甚至出现高温发光的现象。静电放电主要有电晕放电、刷形放电和火花放电等三种。静电放电产生火花，主要是由于具有不同静电电位的物体互相靠近时，高压击穿空气，使空气分子产生电离而出现电弧，如果电弧的能量达到一定程度即产生电火花。避免因静电产生电火花，主要可以通过两种途径：一种是加速在使用和生产过程中静电的泄漏和中和，限制静电积累，使其无法达到产生电火花所需的能量，例如通过接地、空气增湿、混凝土骨料中加入抗静电剂等方法；另一种是限制使用过程中静电的产生和积累，减少能量集中释放的可能，例如减少室内物体之间摩擦、降低室内液体及粉尘等物质的流速等。医药生产车间，化工产品生产车间、微电子、光电、太阳能、医药、生物工程、食品、化妆品、石油化工、军工等，行业对静电微尘比较敏感和对洁净度要求比较高的行业，若是产生静电，或者摩擦起火后果不堪设想。因此这些领域的地面对于地面的不发火性和防静电性能均有较高的要求。

相关的设计规范和施工技术中普遍的使用的是不发火地面面层材料选用的是不发火水泥砂浆，但不发火水泥砂浆自身并不具有自流平功能，施工较为不便，同时直接应用于地面的装饰性能较差；而防静电地面一般采用防静电架空板，PVC塑胶板、环氧涂料使地面具有防静电功能，但是这类产品抗压能力相较于水泥砂浆地面较弱，因此无法满足复杂环境的使用需求。目前国内外的水泥基自流平砂浆仍未在不发火防静电地面领域中进行实际应用，使得水泥基自流平砂浆在实际使用上有很大的限制。到目前为止，具有不发火防静电特性的水泥基自流平砂浆还未研发出来并在市面销售。因此，亟待研发一种不发火防静电水泥基自流平砂浆。

发明内容

针对相关技术存在的问题，本申请的第一个目的在于提供一种不发火防静电水泥基自流平砂浆，将水泥基自流平的应用范围拓宽到不发火防静电地面中去，其具有施工快速、干燥快、平整度高、不发火、防静电、且作为面层自流平具有装饰效果好的优点。

本申请的第二个目的在于提供一种不发火防静电水泥基自流平砂浆的制备方法，制备方法采用二次混合方法，大大提高了各组分材料的分散均匀程度，使得材料的级配比例进一步优化，从而使得材料的性能进一步优化提高、颜色更加均匀牢固、操作性能更加优秀，同时具有制备方法简单，易于操作的优点。

为实现上述第一个目的，本申请提供了如下技术方案：

一种不发火防静电水泥基自流平砂浆，包含以下重量份的组分：

水泥100-450份、石膏20-70份、灰钙粉1-8份、火山灰质混合材10-30份、白云石砂200-600份、不发火填料50-200份、导电材料120-250份、减水剂1-20份、缓凝剂0.3-1.5份、纤维素醚0.15-2.5份、早强剂0.3-1.5份、消泡剂0.3-2.5份、膨胀剂1.5-50份、胶粉10-80份、颜料2-20份、抗沉降剂0.2-7份、减缩剂0.1-5份、纯水200-350份。

通过采用上述技术方案，通过配合比优化，制备出物理学性能优良稳定，防静电性能远远满足或超过相关标准要求的不发火防静电水泥自流平砂浆；且本申请具有优异的施工性能，自流平性好，施工便捷，强度高且发展迅速，节省工程周期。石膏、白云石砂和不发火填料等原料皆采用经过不发火测试合格的原料，且在生产过程中在原料的传送带或运输车上增加除铁装置，严格控制骨料的不发火性能，从而在无机材料选材上确保砂浆的不发火性能安全可靠；导电材料可在抗沉降剂和纤维素醚等外加剂的作用下均匀分散在整个体系中，在外电场的作用下，导电材料粒子在胶凝体系中均匀分布，在自流平砂浆中形成一个导电通路，同时在自流平砂浆的下面放置铜网并将铜网接地，在能够把砂浆地面和靠近地面空气中多余的静电荷通过面层下面的接地装置导走，引入大地，从而减少砂浆地面聚集电荷的可能性。本申请中的火山灰质混合材可在不同环境下调节胶凝材料水化过程，降低水化热，改善水泥工作性能，进而减少水泥用量；另外在水泥基自流平砂浆中添加多种外加剂(减水剂、缓凝剂、纤维素醚、早强剂、消泡剂、膨胀剂、抗沉降剂、减缩剂)和骨料通过机械混合而成，确保水泥基自流平砂浆在使用过程中的各项指标和性能满足或超过国家标准，使用时直接添加纯水搅拌均匀即可使用。其中，减水剂在不影响砂浆工作性能的基础上，能使单位用水量减少；同时膨胀剂和消泡剂协同作用，起到补偿水泥基砂浆固化过程中的化学收缩以及干燥收缩，防止出现裂纹和空鼓等现象；纤维素醚起到显著改善和易性、施工性、粘结性的作用；早强剂和缓凝剂起到调节砂浆施工的可操作时间及硬化速率作用；减缩剂可从砂浆毛细孔内的微观结构上降低水的表面张力，减少水分蒸发过程的收缩力，从而降低砂浆地面的收缩；减缩剂不仅能减少干缩，而且还能大幅度减少砂浆早期的自收缩和塑性收缩，以达到减少砂浆地面开裂的目的。工程实验表明，该自流平砂浆具有良好的流动度和找平性能，当砂浆平铺地面时，无需外力仅仅依靠重力即能形成3～10mm厚度，整体表面平整的砂浆层，并可使砂浆水化时始终得到合适的水分，从而使水泥各阶段均能得到充分水化，使砂浆凝结后具有较高的强度；砂浆凝结时间短，早期强度高，既能极大地加快施工进度，又能使工程尽快的投入使用。经现场检测本申请提供的不发火防静电水泥基自流平砂浆地面的不发火防静电的性能已通过SJT10694《电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范》和GB50209-2010《建筑地面工程施工质量验收规范》的标准，而且其物理机械强度已达到国家标准，防火等级为A级。

进一步地，所述白云石砂包括白云石细砂和白云石粗砂，所述白云石粗砂的粒度为40-70目，所述白云石细砂的粒度为70-140目。

通过采用上述技术方案，采用两级配白云石细砂和白云石粗砂改善白云石砂的粒度级配，进而改善砂浆粒径分布，有助于砂浆致密性的提高，同时白云石砂为无机材料，具有不发火功能，使砂浆地面具有不发火的功能。

进一步地，所述不发火填料包括不发火石灰石粉或滑石粉的任意一种。

进一步地，所述不发火石灰石粉或滑石粉的粒度为250目以上。

通过采用上述技术方案，采用粒度为250目以上不发火石灰石粉或滑石粉，能够降低自流平砂浆因摩擦而产生火花的可能性。

进一步地，所述导电材料包括硫酸钡、导电钛白粉、导电云母粉、导电石墨中的至少一种。

通过采用上述技术方案，上述导电材料具有不发火功能，使用寿命长，使得砂浆产品性能稳定，满足复杂环境的使用要求；且上述导电材料具有良好的化学稳定性，耐碱及有机溶剂，不受环境氧化，无毒，无味，使得砂浆地面的导电性具有不受环境温度的影响，不随时间衰减，不挥发，永久长期保持导电性的优点。

进一步地，所述纤维素醚包括甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚中的任意一种，且纤维素醚的粘度值为400～100000MPa·s。

通过采用上述技术方案，起到保水、增稠、延缓水泥砂浆水化动力，改善施工性能作用，同时并可使砂浆水化时始终得到合适的水分，从而使水泥各阶段均能得到充分水化，使砂浆凝结后具有较高的强度。

进一步地，所述胶粉包括醋酸乙烯脂与乙烯共聚物胶粉、醋酸乙烯脂与丙烯酸脂及高级脂肪酸乙烯脂三元共聚胶粉中的任意一种。

通过采用上述技术方案，上述胶粉为再分散乳胶粉，作为高分子聚合物，可以极大地降低水泥砂浆的弹性模量，提高韧性，掺加少量的高分子聚合物，聚合物成膜后增加砂浆表面的平整度和耐磨性，在水泥水化的同时，聚合物在砂浆中成膜，使得砂浆凝结后表面平整光滑，降低砂浆弹性模量，使得砂浆表面美观且降低砂浆地面产生裂纹的可能性。

进一步地，抗沉降剂包括有机膨润土、聚酰胺蜡或气相二氧化硅中的一种。

通过采用上述技术方案，由于白云石砂、不发火填料和导电材料固相颗粒之间的密度差别较大，故而使得三者在砂浆当中的沉降稳定性不同，常存在导电材料浮在砂浆地面的表面或沉在底部的现象，造成砂浆地面的导电效果较差；采用上述抗沉降剂，使得白云石砂、不发火填料和导电材料固相颗粒能够均匀的分散在整体体系中，降低上下密度差，使得砂浆地面性能均匀，即使产生一定磨损，砂浆地面仍旧具有较佳的不发火防静电性能。

进一步地，所述颜料包括无机颜料。

通过采用上述技术方案，可改善砂浆地面由于添加导电材料产生的颜色较深的问题，使得本申请中的砂浆地面具有较好的装饰效果。

为实现上述第二个目的，本申请提供了如下技术方案：

一种不发火防静电水泥基自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：

S1、按设定比例，将水泥、石膏、灰钙粉、粉煤灰、白云石砂、不发火填料、导电材料按比例混合，搅拌1～2分钟，得到混合粉料；

S2、按设定比例将减水剂、缓凝剂、纤维素醚、早强剂、消泡剂、膨胀剂、胶粉、减缩剂、抗沉降剂或颜料按比例混合，搅拌1～2分钟后加入混合粉料内，再搅拌2～6分钟，得到混合料；

S3、按比例将混合料和水混合均匀，即可制得不发火防静电水泥自流平砂浆。

通过采用上述技术方案，将粉料与外加剂经工厂化生产预制而成，充分避免施工现场因材料拌和不匀、配比不精准等因素造成工程质量下降问；同时外加剂采用固体形态加入，使得工艺简单，易操作。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

第一、由于本申请以三元体系作为胶凝材料，将白云石砂、不发火填料和导电材料胶结在一起，可提升砂浆的不发火性能和防静电性能；导电材料均匀分散在整个体系中，在外电场的作用下，导电材料粒子在胶凝体系中均匀分布，在自流平砂浆中形成一个导电通路，当使用铜网接地时，能够把砂浆地面和靠近地面空气中多余的静电荷通过面层下面的接地装置导走，引入大地，从而减少砂浆地面聚集电荷的可能性。

第二、本申请中导电材料优先采用无机非金属材质，不仅使用寿命长，使得砂浆产品性能稳定，满足复杂环境的使用要求，同时可进一步提升自流平砂浆的不发火性能。

第三、本申请的方法，将粉料与外加剂经工厂化生产预制而成，充分避免施工现场因材料拌和不匀、配比不精准等因素造成工程质量下降问题；同时外加剂采用固体形态加入，使得工艺简单，易操作。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请所涉及的原料均为市售，原料皆经过不发火检测，并在生产过程中采用除铁器对原料进行除铁。

实施例：

以下实施中火山灰质混合材料包括硅藻土、火山灰、烧粘土、粉煤灰任意一种，其中粉煤灰优选为GB1596-2005《用于水泥和混凝土中粉煤灰》标准中的I级粉煤灰；水泥选用强度等级不低于42.5Mpa的普通硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥的至少两种；减水剂优选为聚羧酸减水剂；纤维素醚包括甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚中的任意一种；石膏包括硬水、二水石膏或半水石膏的任意一种；早强剂包括碳酸锂、硫酸锂的至少一种；消泡包括多元醇类消泡剂或聚硅氧烷类消泡剂粉体；膨胀剂包括塑形膨胀剂、硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁的至少两种；以上各组分均可以从市场上购买获得。

实施例1：一种不发火防静电水泥基自流平砂浆，按照如下方法制得：S1、分别取普通硅酸盐水泥50kg，硫酸铝盐水泥250kg；硬石膏50kg，40-70目的白云石粗砂200kg，70-140目的白云石细砂100kg，I级粉煤灰25kg，石灰石粉200kg，灰钙粉3kg，导电硫酸钡170kg，一起放到搅拌机中搅拌1～2分钟，得到混合粉料。

S2、取聚羧酸减水剂1.5kg，400mPa·s纤维素醚0.15kg，酒石酸1.0kg，葡萄糖酸钠0.5kg，硫酸锂0.4kg，消泡剂0.9kg，膨胀剂1.5kg，醋酸乙烯脂与丙烯酸脂及高级脂肪酸乙烯脂三元共聚胶粉(Vac/AE/VeoVa)12kg，有机膨润土0.2kg，减缩剂1.5kg，先预搅拌1～2分钟，再放到搅拌机中搅拌2～6分钟，得到混合料。

S3、向混合料中加入260kg的纯水，搅拌2～5min，即可形成具备不发火防静电水泥自流平砂浆，随后便可按照水泥自流平施工方法进行施工。

其余实施例与实施例1相比，区别在于原料和原料的加入量不同，具体如表1所示。

表1各实施例的原料添加量

对采用以上各实施例制得的砂浆进行性能测试，砂浆自流平的特性检测依据为国标JC/T985-2017，砂浆不发火检测依据为GB50209-2010《建筑地面工程施工验收规范》，砂浆防静电检测依据为WJ2146-93《兵器工业防静电用品设施验收规程》，具体测试结果如表2所示。材料不发火的鉴定，采用砂轮来进行，试验的房间应完全黑暗，以便在试验时易于看见火花。不发火试验方法为：在完全黑暗的条件下，用直径120mm、转速为1520r/min的电动砂轮在待检测材料表面分区进行摩擦试验，一般为100㎡取一处试验(如不足100m2也至少应取一处)，试验处范围30cm×30cm，每次每处磨掉2-3mm，并在暗室内检查其分离火花的能力，如无火花出现，即可视为合格。砂浆地面防静电性能的检测方法为：采用数字兆欧表与其他辅助工具配套使用，检测环境温度在23℃±8℃，湿度为50℃±5℃的环境下进行，其中两两电极间的距离不小于900mm，每46.5㎡的面积必须有不少于5处的测试点，最后取平均值。

表2各实施例制得的砂浆性能测试结果

由以上数据可知，本申请所提供的一种不发火防静电水泥基自流平砂浆，用铁器或砂轮在一定的高度或速度的撞击或磨损下无火花产生，满足GB50209-2010《建筑地面工程施工验收规范》；初始流动度和20min流动度大于130mm，具有较佳的自流平特性；拉伸粘结强度大于1.0Mpa；抗冲击性无开裂和脱离底板；表面电阻10⁵～10⁶欧姆，防静电性能满足WJ2146-93《兵器工业防静电用品设施验收规程》国家标准要求；24小时和28d抗压抗折满足国标JC/T985-2017所对应的标准；耐磨性好：耐磨性是普通水泥砂浆耐磨性的2～3倍。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种不发火防静电水泥基自流平砂浆，其特征在于：包含以下重量份的组分：

水泥100-450份、石膏20-70份、灰钙粉1-8份、火山灰质混合材10-30份、白云石砂200-600份、不发火填料50-200份、导电材料120-250份、减水剂1-20份、缓凝剂0.3-1.5份、纤维素醚0.15-2.5份、早强剂0.3-1.5份、消泡剂0.3-2.5份、膨胀剂1.5-50份、胶粉10-80份、颜料2-20份、抗沉降剂0.2-7份、减缩剂0.1-5份、纯水200-350份；所述白云石砂组成为白云石细砂和白云石粗砂，所述白云石粗砂的粒度为40-70目，所述白云石细砂的粒度为70-140目；所述不发火填料组成为不发火石灰石粉或滑石粉的任意一种；所述不发火石灰石粉或滑石粉的粒度为250目以上；所述导电材料组成为硫酸钡、导电钛白粉、导电云母粉、导电石墨中的至少一种；所述抗沉降剂组成为有机膨润土、聚酰胺蜡或气相二氧化硅中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种不发火防静电水泥基自流平砂浆，其特征在于：所述纤维素醚组成为甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚中的任意一种，且纤维素醚的粘度值为400～100000MPa·s。

3.根据权利要求1所述的一种不发火防静电水泥基自流平砂浆，其特征在于：所述胶粉组成为醋酸乙烯酯 与乙烯共聚物胶粉、醋酸乙烯酯 与丙烯酸酯 及高级脂肪酸乙烯酯 三元共聚胶粉中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种不发火防静电水泥基自流平砂浆，其特征在于：所述颜料包括无机颜料。

5.权利要求1-4任一所述的一种不发火防静电水泥基自流平砂浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、按设定比例，将水泥、石膏、灰钙粉、粉煤灰、白云石砂、不发火填料、导电材料按比例混合，搅拌1～2分钟，得到混合粉料；

S2、按设定比例将减水剂、缓凝剂、纤维素醚、早强剂、消泡剂、膨胀剂、胶粉、减缩剂、抗沉降剂、颜料按比例混合，搅拌1～2分钟后加入混合粉料内，再搅拌2～6分钟，得到混合料；

S3、按比例将混合料和水混合均匀，即可制得不发火防静电水泥基自流平砂浆。