CN112374830A

CN112374830A - 一种硅酸盐水泥基砂浆及其制备工艺

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Publication number: CN112374830A
Application number: CN202011298745.2A
Authority: CN
Inventors: 韩卞武; 陈佩圆; 王肃桢; 田翔; 张立恒; 娄星
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2021-02-19

Abstract

本发明公开一种硅酸盐水泥基砂浆及其制备工艺，包括以下原料的重量份组成：硅酸盐水泥28.563‑32.99％、工业副产石粉2.361‑9.324％、细沙50％、水12.8‑14.8％、减水剂0.027‑0.072％。包括以下步骤：S1、原料按照重量份称取，先将原料中的水泥、副产石粉放入搅拌机中干搅拌，再放入细沙搅拌至均匀；S2、将所称的聚羧酸减水剂加入称量好的水中，搅拌使其溶解；S3、将S2所制溶液加入搅拌机中，搅拌至均匀；S4、搅拌结束后，装模并振捣成型，移放至养护箱养护后进行脱模，得到成品。通过使用工业副产石粉替代部分硅酸盐水泥浆体，控制其使用量占砂浆总质量的2.361‑9.324％，可以降低水胶比，提升水泥基材料基体的整体力学强度。

Description

一种硅酸盐水泥基砂浆及其制备工艺

技术领域

本发明属于工业副产石粉高附加值处置利用领域，具体涉及一种硅酸盐水泥基砂浆其及制备方法。

背景技术

工业副产石粉主要成分是碳酸钙。近年来，由于天然河砂的不断开采，河砂资源逐渐枯竭，加上地域因素和政策的限制，机制砂的优势愈加显著，使用量也随之增大。但是处理机制砂加工期间产生的废弃物的能力却并没有随之快速提升，废弃物的主要成分是石粉。随着我国的基建规模达到世界第一，随之产生的工业副产石粉的排放量也达到了世界第一。这些石粉成分复杂，杂质较多，处理难度高，堆积占据土地，污染环境。随着我国环保力度的加大，工业副产石粉已经成为制约相关建筑企业发展的重要障碍，甚至因工业副产石粉无法处置而导致企业处于半停产状态。可见，合理、高效利用工业副产石粉是个函待解决的问题。将工业副产石粉应用在建筑材料中是最具潜力的应用方向，可较为快速地消耗工业副产石粉，并制备结构材料，降低建筑材料成本，因而受到了学术界和工业界的高度关注和期待。工业副产石粉是以碳酸钙为主要成分的工业副产品，大量的研究表明，若直接将工业副产石粉掺入普通硅酸盐基砂浆中，会延长砂浆凝结时间，降低力学强度。迄今为止，工业副产石粉在普通硅酸盐水泥基材料中的应用尚未取得突破。

为高效利用工业副产石粉，本发明在大量试验基础上，提出将工业副产石粉用来替代水泥浆体。试验结果表明，工业副产石粉可以提高砂浆的力学性能。

在一定掺量条件下，不仅不会降低硅酸盐水泥基砂浆力学强度，而且还能提高其力学强度高达32％左右。本发明不仅可高效处置和高值利用工业副产石粉，降低工业副产石粉产生的环境污染和处置利用难题，而且还能降低硅酸盐水泥基砂浆成本，并在一定掺量条件下提高其力学强度，制备一种更加高效的复合胶凝体系。可见，本发明同时解决了工业副产石粉利用难题，并降低了硅酸盐水泥基砂浆成本，具有重要的经济、环境、社会和应用价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种硅酸盐水泥基砂浆其及制备方法，解决了工业副产石粉难利用难处理问题，在此基础上进一步实现了高效、大宗利用工业副产石粉的目的，具有非常广阔的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种硅酸盐水泥基砂浆，其特征在于，包括以下原料的重量份组成：硅酸盐水泥28.563-32.99％、工业副产石粉2.361-9.324％、细沙50％、水12.8-14.8％、外掺减水剂0.027-0.072％。

进一步的，所述水泥与水的水灰比为0.45。

进一步的，所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。

进一步的，所述工业副产石粉主要成分为碳酸钙(CaCO₃)，性状表现为白色粉末。

进一步的，所述减水剂为聚羧酸减水剂(PC)，且减水剂用量为水泥用量的1/1000。

所述的硅酸盐水泥基砂浆的制备工艺，包括以下步骤：

S1、原料按照重量份称取，先将原料中的水泥、副产石粉放入搅拌机中干搅拌，再放入细沙搅拌至均匀；

S2、将所称的聚羧酸减水剂加入称量好的水中，搅拌使其溶解；

S3、将S2所制溶液加入搅拌机中，搅拌至均匀；

S4、搅拌结束后，装模并振捣成型，移放至养护箱养护后进行脱模，得到成品。

进一步的，所述S1、S3步骤中优选搅拌时间为3min。

进一步的，所述S4步骤中优选养护条件为，温度18-22℃，湿度90-92％。

本发明的有益效果为：

1、本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：既可以消耗掉工业副产石粉，解决其难处理问题，恢复并促进建筑工地正常运转；又可以降低建筑材料成本，实现工业上的废物利用，又可以减轻了工业副产石粉对空气、水体和土壤的污染，一举多得。

2、该制备方法简单，经济成本低，产率高，工业化生产前景广阔，是实现工业副产石粉有效利用的一个重要途径，达到环保绿色理念的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的工业副产石粉替代4％水泥浆情况下硅酸盐水泥基砂浆抗压强度数据图。

图2是本发明实施例2的工业副产石粉替代8％水泥浆情况下硅酸盐水泥基砂浆抗压强度数据图。

图3是本发明实施例3的工业副产石膏替代12％水泥浆情况下硅酸盐水泥基砂浆抗压强度数据图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种硅酸盐水泥基砂浆，包括硅酸盐水泥、工业副产石粉、沙子、减水剂以及自来水。具体配比如表1所示，

表1

项目	硅酸盐水泥	副产石粉	细沙	减水剂	水
						基准组1	1035	0	1500	0	465
基准组2	993.6	71.1	1500	0.8	446.4

其中：细沙的细度模数为2.3，水灰比为0.45，所使用的减水剂为聚羧酸减水剂(简称PC)。

一种硫硅酸盐水泥基砂浆的制备工艺，包括以下步骤：

S3、将S2所制溶液加入搅拌机中，搅拌至均匀；

进一步的，所述S1、S3步骤中优选搅拌时间为3min。

下表1.1为成品的抗压强度测定(单位：MPa)

表1.1

其中0％、4％分别表示工业副产石粉对硫硅酸盐水泥浆的替代量占比，0％PC、0.08％PC分别表示未使用聚羧酸减水剂、使用了占水泥质量0.08％的聚羧酸减水剂。

实施例2：

如图2所示，本发明提供一种硅酸盐水泥基砂浆，包括硅酸盐水泥、工业副产石粉、沙子、减水剂以及自来水。具体配比如表2所示，

表2

项目	硅酸盐水泥	副产石粉	细沙	减水剂	水
						基准组1	1035	0	1500	0	465
基准组3	952.2	141.9	1500	1.1	427.8

其中：细沙的细度模数为2.3，水灰比为0.45，所使用的减水剂为聚羧酸(简称SP)。

采用如实施例1相同的制备方法获得成品。

下表2.1为成品的抗压强度测定(单位：MPa)

表2.1

其中0％、8％分别表示工业副产石粉对硫硅酸盐水泥浆的替代量占比，0％SP、0.12％SP分别表示未使用聚羧酸减水剂、使用了占水泥质量0.12％的聚羧酸减水剂。

实施例3：

如图3所示，本发明提供一种硅酸盐水泥基砂浆，包括硅酸盐水泥、工业副产石粉、沙子、减水剂以及自来水。具体配比如表3所示，

表3

项目	硅酸盐水泥	副产石粉	细沙	减水剂	水
						基准组1	1035	0	1500	0	465
基准组4	910.8	213	1500	1.4	409.2

采用如实施例1相同的制备方法获得成品。

下表3.1为成品的抗压强度测定(单位：MPa)

表3.1

其中0％、12％分别表示工业副产石粉对硫硅酸盐水泥浆的替代量占比，0％PC、0.15％PC分别表示未使用聚羧酸减水剂、使用了占水泥质量0.15％的聚羧酸减水剂。

本申请中使用的预拌砂浆的性能指标应符合现行国家标准《预拌砂浆》GB/T14902-2012中的要求。

若直接将工业副产石粉应用到普通硅酸盐水泥基砂浆中，我们发现，砂浆在龄期28天的强度仅为28.19MPa、29.76MPa、26.25Mpa，相比于普通硅酸盐基砂浆强度分别降低了1.38％、1.98％、4.15％。在此发明实例中，将工业副产石粉替代水泥浆成分质量同上，我们发现砂浆龄期28天的强度较常规硅酸盐水泥基砂浆强度分别提高了11.42％、18.32％、6.59％。

直接将工业副产石粉应用到普通硅酸盐水泥基砂浆中，不仅会降低其砂浆强度，还会严重影响砂浆的耐久性；所以，我们在实例中运用浆体替代法，显著提高砂浆28d的抗压强度，保证该砂浆满足民用与商用建筑规范要求。

综上所述，本发明提供的一种硅酸盐水泥基砂浆及其制备工艺，通过使用工业副产石粉替代部分硅酸盐水泥浆，控制其使用量占砂浆总质量的2.361-9.324％，再搭配使用少量的减水剂，不仅可以减少硅酸盐水泥用量，还可以提高砂浆的强度性能和可塑性能。

该制备工艺操作简单，选用的材料成本及能耗均较低，变害为宝，流程清晰，适用于大规模应用。这种方法所生产的硅酸盐水泥基砂浆具有高强、高耐久性、高耐火性、绿色环保等优点，在砂浆材料中可以有力改善工业副产石粉使用率低的窘境。在当今提倡环保节能的时代，此种硅酸盐水泥基砂浆正应运而生，将会大规模投入到生产建设当中，广泛用于民用与商用建筑。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims

1.一种硅酸盐水泥基砂浆，其特征在于，包括以下原料的重量份组成：硅酸盐水泥28.563-32.99％、工业副产石粉2.361-9.324％、细沙50％、水12.8-14.8％、外掺减水剂0.027-0.072％。

2.根据权利要求1所述的硅酸盐水泥基砂浆，其特征在于，所述水泥与水的水灰比为0.45。

3.根据权利要求1所述的硅酸盐水泥基砂浆，其特征在于，所述硅酸盐水泥指标标号为42.5R，其表观密度为3000-3200kg/m³。

4.根据权利要求1所述的硅酸盐水泥基砂浆，其特征在于，所述工业副产石粉主要成分为碳酸钙(CaCO₃)，性状表现为白色粉末。

5.根据权利要求1所述的硅酸盐水泥基砂浆，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，且减水剂用量为水泥用量的1/1000。

6.根据权利要求1-5任一项所述的硅酸盐水泥基砂浆的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照原料按照重量份称取，并将原料中的水泥、副产石粉放入搅拌机中干搅拌，至水泥与副产石粉均匀后，再放入细沙搅拌至均匀；

S2、将所称的聚羧酸减水剂加入称量好的水中，搅拌至其完全溶解；

S3、将S2所制备好的溶液加入搅拌机中，浆体搅拌至充分均匀即可；

S4、待搅拌物料结束后，转移至模具中振捣成型，随后将模具移放至养护箱养护后进行脱模，得到成品。

7.根据权利要求6所述的硅酸盐水泥基砂浆的制备工艺，其特征在于，所述S1、S3步骤中优选搅拌时间为3min。

8.根据权利要求6所述的硅酸盐水泥基砂浆的制备工艺，其特征在于，所述S4步骤中优选养护条件为，温度18-22℃，湿度90-92％。