CN112266226B - 一种不发火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水泥基自流平砂浆及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。不发火水泥基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、火山灰质混合材料10‑30份、白云石粗砂150‑450份、白云石细砂150‑450份、不发火填料100‑300份、聚羧酸减水剂1－20份、缓凝剂0.3‑1.5份、纤维素醚0.05‑2.5份、早强剂0.3‑1.5份、消泡剂0.3‑2.5份、膨胀剂0.15‑50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、水200‑350份。本申请的水泥基自流平砂浆将水泥基自流平的应用范围拓展到不发火地坪中去，其具有施工快速、干燥快、平整度高、不发火、防火、防爆、且作为面层自流平具有装饰效果好的优点。

Description

一种不发火水泥基自流平砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种不发火水泥基自流平砂浆及其制备方法。

背景技术

自流平材料是20世纪后期发展起来的，主要由有机材料组成，如环氧树脂等有机自流平材料，在材料的耐老化性能方面不够好，一般来说有机自流平材料使用过程中会逐渐老化变脆、开裂或起壳，而导致无法使用，使得其使用范围较窄。因此，在高要求的条件下，有机自流平材料的使用受到限制，因此无机环保型的水泥基自流平材料的研究引起国际上的广泛重视。

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。水泥基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。其早期强度高，施工速度快，劳动强度低，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。但随着现代科学技术的发展，越来越多的厂房和车间对水泥基自流平砂浆地坪性能的要求越来越多，除了要求水泥基自流平砂浆地坪表面较为平整、耐压强度高、耐磨、美观的要求外，还对水泥基自流平砂浆地坪的不发火性能具有一定要求，即要求地坪具有不发火性能。

原因在于水泥基自流平砂浆在遭遇撞击或摩擦时可能产生火花，如果是处在易燃易爆环境，就有可能引发爆炸引起火灾，导致人身安全和国家财产损失。在具有较高不发火要求的地面的施工过程中，相关的设计规范和施工技术中普遍的使用的是不发火地坪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。目前国内外的水泥基自流平砂浆仍未在不发火地坪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，具有不发火特性的水泥基自流平砂浆还未研发出来并在市面销售。

发明内容

针对相关技术存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种不发火水泥基自流平砂浆，拓宽了水泥基自流平的应用范围到不发火地坪中去，其具有施工快速、干燥快、平整度高、不发火、防火、防爆、且作为面层自流平具有装饰效果好的优点。

本发明的第二个目的在于提供一种不发火水泥基自流平砂浆的制备方法，所述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，本发明提供了如下技术方案：

一种不发火水泥基自流平砂浆，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、火山灰质混合材料10-30份、白云石粗砂150-450份、白云石细砂150-450份、不发火填料100-300份、聚羧酸减水剂1－20份、缓凝剂0.3-1.5份、纤维素醚0.05-2.5份、早强剂0.3-1.5份、消泡剂0.3-2.5份、膨胀剂0.15-50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，本申请通过优化配比，采用多种外加剂，并采用机制白云石砂与水泥和不发火填料等制备出的不发火水泥自流平砂浆地面，其具有良好的物理学性能、优良的流动性，初始流动度148-158，20分钟后始流动度140-146，流动度损失较少，使得其可自动精确找平地面。该水泥基自流平具有施工快速、干燥快、平整度高，还具有不发火、耐腐蚀、耐磨、抗冲击、装饰性强、不起粉、易施工、易养护、颜色多样等功能。本申请中的不发火性能是利用白云石骨料的质地较软并与不发火填料的协同作用，使得形成的不发火水泥砂浆自流平地面在受到坚硬物体撞击和摩擦时，能够在砂浆地面损失较多的能量，使得剩余的能量瞬间聚集在砂浆地面的局部微粒时，不能达到使得局部微粒达到高温发光的程度，从而实现本申请的不发火性能。同时，本申请中的火山灰质混合材料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；聚羧酸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，聚羧酸减水剂的亲水官能团主要为羧基，憎水性的聚合物主链主要是脂肪族结构单元，在线形主链上还带有很多一定长度的侧链，形成梳形结构，当聚羟酸减水剂与水泥进行混合时，对水泥颗粒产生分散作用，达到高效减水的作用；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。采用本申请所使用的配方不仅能够制成作为垫层使用的不发火水泥基自流平砂浆，而且还可制成作为面层使用的不发火水泥基自流平砂浆，从而进一步提升本申请自流平砂浆的应用范围。同时作为面层使用时，添加的颜料可提升作为面层的不发火水泥基自流平砂浆的装饰性能。

进一步地，所述水泥包括强度等级不低于42.5Mpa的普通硅酸盐水泥、高铝水泥或硫铝酸盐水泥中的至少两种。

进一步地，所述不发火填料包括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。

通过采用上述技术方案，采用经过不发火测试的石灰石粉或滑石粉，能够降低自流平砂浆因摩擦而产生火花的可能性；同时采用粒度为250目以上的石灰石粉或滑石粉，使得石灰石粉或滑石粉能够更加均匀的分布在整体体系中，进而提升砂浆的不发火和自流平性能。

进一步地，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，使水泥自流平砂浆具有不发火的功能具备了可能性。

进一步地，所述石膏为硬水石膏、二水石膏或半水石膏的任意一种。

通过采用上述技术方案，普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥/高铝水泥和石膏形成三元胶凝体系中，具备调整和改善体系的早期强度且保证后期强度不倒缩，确保体系尺寸稳定性并与旧混凝土地面粘结强度高的效果。

进一步地，所述灰钙粉中的氢氧化钙的含量大于等于90％，且灰钙粉的细度为150～300目。

进一步地，所述早强剂包括碳酸锂、硫酸锂的至少一种。

通过采用上述技术方案，早强剂可进一步提升砂浆体系的早期强度。

进一步地，所述消泡剂包括多元醇类消泡剂或聚硅氧烷类消泡剂粉体。

通过采用上述技术方案，消泡剂可减少砂浆中的气孔，使得砂浆更加密实，强度高，有效增强砂浆的抗渗性。

进一步地，所述膨胀剂包括塑性膨胀剂、硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁的至少两种。

通过采用上述技术方案，膨胀剂的加入使得可有效改善不发火水泥基自流平砂浆地面在施工和使用过程中的收缩问题，本申请的上述膨胀剂可以在胶凝材料水化前期和中期等降低体系的收缩，从而达到补偿收缩的效果，以达到能够较大程度上保持体系的尺寸稳定性。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种不发火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，火山灰质混合材料，白云石细砂，白云石粗砂、不发火填料等粉料按比例混合，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、保水剂、早强剂、消泡剂、膨胀剂、抗沉降剂、减缩剂、胶粉或颜料按比例混合，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，本发明具有以下有益效果：

第一、本发明通过优化配比，采用聚羧酸减水剂、早强剂，膨胀剂等外加剂，采用机制白云石细砂和白云石粗砂、水泥和不发火填料等(水泥和不发火填料等都需做不发火测试且满足不发火要求)制备出不发火水泥自流平砂浆

第二、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发明作进一步详细说明。

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；缓凝剂包括柠檬酸、酒石酸或葡萄糖酸钠中的至少一种；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；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；颜料为无机颜料；抗沉降剂选用有机膨润土、聚酰胺蜡或气相二氧化硅中的一种；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150kg，I级粉煤灰25kg，石灰石粉270kg，灰钙粉3kg，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，葡萄糖酸钠0.5kg，酒石酸1.0kg，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水泥基自流平砂浆，随后便可按照水泥基自流平施工方法进行施工。

其余实施例与实施例一相比，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》，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。

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；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发明的解释，其并不是对本发明的限制，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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种不发火水泥基自流平砂浆，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、火山灰质混合材料10-30份、白云石粗砂150-450份、白云石细砂150-450份、不发火填料100-300份、聚羧酸减水剂1－20份、缓凝剂0.3-1.5份、纤维素醚0.05-2.5份、早强剂0.3-1.5份、消泡剂0.3-2.5份、膨胀剂0.15-50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、水200-350份；所述水泥包括强度等级不低于42.5Mpa的普通硅酸盐水泥、高铝水泥或硫铝酸盐水泥中的至少两种；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；所述不发火填料包括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；所述石膏为硬水石膏、二水石膏或半水石膏的任意一种。

2.根据权利要求1所述的一种不发火水泥基自流平砂浆，其特征在于：所述灰钙粉中的氢氧化钙的含量大于等于90%，且灰钙粉的细度为150～300目。

3.根据权利要求1所述的一种不发火水泥基自流平砂浆，其特征在于：所述早强剂包括碳酸锂、硫酸锂的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种不发火水泥基自流平砂浆，其特征在于：所述消泡剂包括多元醇类消泡剂或聚硅氧烷类消泡剂粉体。

5.根据权利要求1所述的一种不发火水泥基自流平砂浆，其特征在于：所述膨胀剂包括塑性膨胀剂、硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁的至少两种。

6.权利要求1-5任一所述的一种不发火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，火山灰质混合材料，白云石细砂，白云石粗砂、不发火填料粉料按比例混合，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、保水剂、早强剂、消泡剂、膨胀剂、减缩剂、胶粉或颜料按比例混合，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，即可制得不发火水泥基自流平砂浆。