CN113372081B - 高强磷石膏基自流平砂浆、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强磷石膏基自流平砂浆，以重量份数计，包括如下成分：磷石膏700‑800份，水泥50‑80份，惰性填料0‑150份，活性填料40‑80份，河砂0‑150份，消泡剂0.5‑1.5份，减水剂1.5‑2.5份，抗沉降剂0.4‑0.5份，保水剂0.2‑0.3份，缓凝剂0.2‑0.5份。该自流平砂浆无需在所施工基层涂抹界面剂，从而提高施工效率，降低成本；并且在磷石膏基自流平砂浆水化硬化后，底部的多余水分可通过没有涂刷界面剂的基层散失，以防止厚层磷石膏基自流平砂浆底部水分不容易散失而导致的变形开裂现象。本发明所解决的问题是提高磷石膏基自流平在过量加水后水化硬化的强度，容易达到标准要求。

Description

高强磷石膏基自流平砂浆、制备方法及应用
技术领域
本发明属于磷石膏基自流平砂浆技术领域，特别涉及不需界面剂施工的高强磷石膏基自流平砂浆、制备方法及应用。
背景技术
目前已经有大量的厚层石膏基自流平砂浆生产运用，由于采用低黏保水剂，只能保证厚层石膏基自流平表面失水不会太快，而不能解决基层对水分的过快吸收的问题。所以在厚层石膏基自流平砂浆施工前，必须用界面剂对基层进行处理，以防止自流平砂浆中的水分过快渗入基层，导致施工时间不够、石膏水化不完全、强度过低、硬化后的自流平表面出现大气孔等情况。而厚层石膏基自流平砂浆的施工厚度一般在3cm-8cm之间，由于加入了高性能聚羧酸减水剂的原因，加水量较低，大面积施工其水化硬化后会非常密实。厚层石膏基自流平底部多余水分不容易散失，很容易出现底部湿润、顶部干燥的情况，从而使上下两部分的收缩不一致，最终导致变形开裂的情况。
目前对于磷石膏的综合运用已经非常普遍，较多厂家已经开始生产磷石膏基自流平产品。而在实际施工过程中发现，施工时加水量是凭借施工工人经验来决定，会出现加水量过高的情况。而采用磷石膏制备的厚层石膏基自流平砂浆产品强度跟加水量有很大关系。当实际加水量超过标准加水量且超过范围过高时，磷石膏基自流平砂浆物理强度不容易达到JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》标准要求。
中国专利CN108863275A公开了一种磷石膏基轻质保温自流平地坪砂浆，包括主料和建筑外加剂；主料包括建筑石膏粉、轻骨料、硅酸盐水泥、重钙粉、级配砂；建筑石膏粉为磷石膏制成；建筑外加剂包括缓凝剂、减水剂、保水增稠剂、流平剂。该发明砂浆的绝干抗折强度可达到7.0Mpa，绝干抗压强度可达到15.0MPa以上，绝干拉伸粘结强度达到1.1MPa，可以满足大部分轻载及中载地坪的使用需求。其可回收使用磷石膏，使用火电厂的固体废弃物炉底渣作为轻骨料，成本更低。
标准加水量下石膏基自流平干燥后的密度在1700-2000kg/m3之间，由于具有很好的流动性，加入的轻质骨料是非常容易上浮的，特别是工人的实际加水量不好控制到刚刚好就是标准加水量，如果多加3％左右的水，不仅仅强度降低明显，且轻质骨料非常容易上浮，导致轻质骨料全部浮到表面。专利CN108863275A中采用的废弃物炉底渣轻质骨料密度在400-600kg/m3，实际施工时稍微多加点水，这种低密度骨料就浮起来了，不能形成整体密度很均匀的自流平砂浆，强度降低会非常明显。轻质骨料上浮后的自流平砂浆下部分密度大于上部分密度。同时该该专利正常施工需要在基层涂刷界面剂。
发明内容
为克服以上存在的问题，本发明的目的是提供一种不需界面剂施工的高强磷石膏基自流平砂浆，该砂浆可以在厚层磷石膏基自流平施工时不需要用界面剂对基层进行处理，只需将基层地面用水湿润即可。由于厚层磷石膏基自流平本身有一定厚度，加水量很充分，再加上保水剂羟丙基甲基纤维素醚的作用，只要将基层地面用水湿润，即可防止水分过快渗入基层，可以使得厚层磷石膏基自流平在水分渗入基层前水化硬化，从而达到提高施工效率、降低成本的目的。还可以使厚层石膏基自流平砂浆在水化硬化后，底部多余水分通过基层进行散失，以防止厚层石膏基自流平上表面和底部干燥程度不一致的现象，降低开裂风险。
通过加入活性填料可与磷石膏在水化过程中起到相互促进作用，提高磷石膏基自流平水化硬化后的强度，使在加水量过高时更容易使磷石膏基自流平砂浆达到JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》标准要求。
为实现以上目的，本发明的高强磷石膏基自流平砂浆，以重量份数计，包括如下成分：
Figure BDA0003161159060000021
所述磷石膏为湿法磷酸工艺产出，符合GB/T 9776-2008《建筑石膏》标准中3.0等级要求。
所述水泥为GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》标准中的普通硅酸盐水泥，代号P.O，强度等级为P.O 42.5或以上；硫铝水泥与磷石膏混掺使用会降低物理强度，加大收缩程度，不予采用。所述水泥能起到调节体系pH值到碱性的作用，使得偏酸性或中性的磷石膏不会对水泥基层产生腐蚀性作用。且在适当的碱性环境下，磷石膏自流平砂浆中的保水剂羟丙基甲基纤维素醚适用性更强。同时水泥也能提高砂浆的流动性，水泥的用量低于50份，自流平流动度有明显的降低，体系的pH值碱性较低，影响保水剂羟丙基甲基纤维素醚的保水效果，水分会过快流失，硬化很快，且水分渗入基层会置换出基层里的大量气泡，导致硬化后自流平表面出现孔径为2-5mm的大气孔，水泥用量大于80份，会影响磷石膏强度。
所述惰性填料为250-350目的重钙粉、滑石粉和硅灰粉中的一种或几种。
为提高磷石膏基自流平抗折、抗压强度，所述活性填料为偏高岭土。所述偏高岭土制备方法：将普通高岭土经750-850℃煅烧2-4h后自然冷却，制备出具有晶格缺陷的活性改性偏高岭土。矿渣、粉煤灰等活性填料与磷石膏混掺会降低物理强度，在本发明的配方体系中不能使用。活性填料的用量低于40份，起不到增强强度的效果，用量高于80份，加水量会急剧增高，强度减低，且影响流动度。
为提高磷石膏基自流平抗压强度，上述河砂是40-70目河砂。
为提高磷石膏基自流平流动度与强度，保证表面光滑程度，上述消泡剂优选由广东龙湖科技股份有限公司代理的新型无机载体混合型消泡剂P841、P489或BYK1691SD中的一种或几种。
为使磷石膏自流平砂浆有良好的流动性，便于施工，且为提高抗折、抗压强度，上述粉末状减水剂优选由广东龙湖科技股份有限公司生产的石膏专用高性能聚羧酸减水剂P49。
为保证磷石膏基自流平砂浆整体稳定性，以防止自流平中的粉料和砂在重力作用下下沉而出现沉底和泌水的情况，上述抗沉降剂优选由广东龙湖科技股份有限公司生产的新型抗沉降剂WD230，由特殊高分子材料复合而成。WD230可为磷石膏基自流平提供广泛的加水量范围，可保证在标准加水量基础上，加水量提高10％不出现泌水与沉底现象。
所述保水剂优选羟丙基甲基纤维素醚，黏度为65000-85000mPa.s。如果黏度低于65000mPa·s的纤维素醚，会导致磷石膏自流平砂浆在未经界面剂涂刷后的水泥基层上施工时，水分过快渗入基层。水分的过快流失，会导致：砂浆增稠过快，难以保证施工时间；磷石膏水化不充分，硬化后强度过低；水分渗入基层会置换出基层里的大量气泡，导致硬化后自流平表面出现孔径为2-5mm的大气孔。如果采用黏度大于85000mPa·s的纤维素醚，会导致磷石膏自流平砂浆黏度过高，流动度减小，影响现场施工。
上述缓凝剂是由降解聚酰胺经钙盐化而成的XCP。
本发明高强磷石膏基自流平砂浆的制备方法，依次包括如下步骤：
将活性填料与其余成分按照重量份数配比，混合均匀制备出磷石膏基自流平砂浆干粉料。
本发明不需界面剂施工的高强磷石膏基自流平砂浆使用时加入水，水的加入量为30-45wt％(此百分比为占砂浆粉料的百分比)。
本发明还包括所述高强磷石膏基自流平砂浆的应用，使用时不需界面剂，施工厚度为3cm-8cm。
本发明的有益效果如下：
1、相比较与采用300-700mPa·s低黏度羟丙基甲基纤维素醚制备的磷石膏基自流平，采用65000-85000mPa·s高黏度羟丙基甲基纤维素醚制备的磷石膏基自流平保水性更为优秀，可在湿润的水泥基层直接倾倒施工，且不影响施工性；无需在水泥基层上涂刷界面剂，提高施工效率，降低成本；
2、可为厚层石膏基自流平水化硬化后底部多余的水分提供散失通道，以防止厚层磷石膏基自流平砂浆底部水分不容易散失而导致的变形开裂情况；
3、磷石膏水化后会产生钙离子，可与活性填料中的活性氧化铝、活性氧化硅反应生成水化硅酸钙和水化硫铝酸钙，提高磷石膏基自流平水化硬化后的强度，在实际加水量比标准加水量提高3％的基础上，更容易使磷石膏基自流平砂浆到达JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》标准要求。
本发明所解决的技术是在磷石膏基自流平施工之前，无需在所施工基层涂抹界面剂，从而提高施工效率，降低成本。并且在磷石膏基自流平砂浆水化硬化后，底部的多余水分可通过没有涂刷界面剂的基层散失，以防止厚层磷石膏基自流平砂浆底部水分不容易散失而导致的变形开裂现象。本发明所解决的问题是提高磷石膏基自流平在过量加水后水化硬化的强度，从而更容易达到标准要求。
附图说明
图1为实施例1干燥后的表观效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。
本发明的具体实施方式如下：
实施例中偏高岭土制备方法：将普通高岭土经800℃煅烧3h后自然冷却，制备出具有晶格缺陷的活性改性偏高岭土；实施例中磷石膏产自新洋丰农业科技股份有限公司。
实施例1-5的配方见表1。
表1 单位：kg
Figure BDA0003161159060000052
将实施例1-5制得磷石膏基自流平按照JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》标准进行物理性能测试。表1中的实际加水量比标准加水量额外多加3％。在实际加水量情况下，测得结果如下表2。同时将制备好的磷石膏基自流平砂浆倾倒在没有经过界面剂处理的水泥纤维板上，观察其凝结时间和干燥后的表观效果，其中实施例1的表观效果如图1。
表2
Figure BDA0003161159060000051
Figure BDA0003161159060000061
对比例1
将实施例5中的偏高岭土替换为粉煤灰，其它与实施例5相同，采用的加水量超出标准加水量3％，其抗折、抗压强度均不能满足标准要求。
对比例2
将实施例5中的保水剂采用黏度为100000mPa·s的羟丙基甲基纤维素醚，其它与实施例5相同，磷石膏自流平砂浆黏度过高，流动度减小，没法施工。
对比例3
将实施例5中的保水剂采用赫克力士公司生产的MHPC 400纤维素醚，其它与实施例5相同，硬化后自流平表面出现大量孔径为2mm-5mm的大气孔，硬化后强度过低，不能满足标准要求。
对比例4
将实施例5中的水泥份数降为30份，其它与实施例5相同，自流平流动度有明显降低，且硬化后自流平表面出现少量孔径为2mm-5mm的大气孔，硬化后强度降低，不能满足标准要求。
从表2检测结果可以看出，在实际加水量超出标准加水量3％的情况下，各试块物理性能也均能满足JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》的标准要求。虽然高掺量磷石膏会提高加水量，磷石膏基自流平砂浆最终性能影响反而会有所提高。适量添加河砂能提高磷石膏基自流平砂浆的抗压强度。
实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5磷石膏基自流平砂浆在没有经过界面剂处理的水泥纤维板上疏水时间约为45min，终凝时间约为1h30min。磷石膏基自流平砂浆样板块表面较为光滑，无凹凸不平的现象，无2mm-5mm大气孔出现，说明各实施例磷石膏基自流平砂浆均保水性良好，并没有出现水分过快渗入水泥纤维板中而导致凝结时间过快的问题。其中实施例1的表观效果如图1。实施例2、实施例3、实施例4和实施例5的表观效果与实施例1类似。
本发明中各实施例磷石膏基自流平砂浆在实际加水量额外超过标准加水量3％的情况下，性能均达到并超过标准要求，自流平砂浆可在无界面剂处理基层上保证正常施工时间，不仅强度高，且降低了成本，提高了工作效率，还可预防后期可能存在的变形开裂问题。
以上只是本发明一种用于盾构二次注浆的自养护渗透结晶材料及其制备方法几个实施例的具体说明，但这些实施例并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技术方案的等效实施或变更，如助剂的变换，均应包括在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种高强磷石膏基自流平砂浆，其特征在于，以重量份数计，包括如下成分：
磷石膏 700-800份，
水泥 50-80份，
惰性填料 0-150份，
活性填料 40-80份，
河砂 0-150份，
消泡剂 0.5-1.5份，
减水剂 1.5-2.5份，
抗沉降剂 0.4-0.5份，
保水剂 0.2-0.3份，
缓凝剂 0.2-0.5份；
所述活性填料为偏高岭土；所述偏高岭土制备方法：将普通高岭土经750-850℃煅烧2-4h后自然冷却；所述水泥为P.O 42.5水泥；所述保水剂为羟丙基甲基纤维素醚，黏度为65000-85000mPa .s。
2.根据权利要求1所述的高强磷石膏基自流平砂浆，其特征在于，所述惰性填料为250-350目的重钙粉、滑石粉和硅灰粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高强磷石膏基自流平砂浆，其特征在于，所述河砂为40-70目。
4.根据权利要求1所述的高强磷石膏基自流平砂浆，其特征在于，所述的消泡剂选自P841、BYK1691SD中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高强磷石膏基自流平砂浆，其特征在于，所述的抗沉降剂为WD230。
6.根据权利要求1所述高强磷石膏基自流平砂浆的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：将活性填料与其余成分按照重量份数配比，混合均匀制备出高强磷石膏基自流平砂浆。
7.根据权利要求1所述高强磷石膏基自流平砂浆在厚层石膏基自流平表面的应用，其特征在于，施工厚度为3-8cm。
8.根据权利要求7所述高强磷石膏基自流平砂浆的应用，其特征在于，使用时水的加入量占砂浆粉料重量的30-45wt％，施工时不需界面剂。
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