CN113603444B - 一种固废基干混砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种固废基干混砂浆及其制备方法。本发明的提供的干混砂浆主要原料为工业固废，减少了水泥的用量，有效地降低原料成本，缓解了固废处理压力，实现了生态环保和固废资源综合利用，并利用粉煤灰、电石渣和脱硫石膏之间的协同反应实现快干，缩短施工周期。同时，本发明提供的干混砂浆中添加了聚丙烯纤维，可以有效避免砂浆水化反应收缩现象，提高砂浆的抗裂性能。本发明还提供了上述方案所述固废基干混砂浆的制备方法。本发明提供的干混砂浆的制备方法简单，适合规模化稳定生产。

Description

一种固废基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，具体涉及一种固废基干混砂浆及其制备方法。
背景技术
随着我国城镇化速度加快，建筑工程行业快速发展，每年新建住宅面积持续增长，建筑工程行业对施工质量的要求也越来越严格，传统的建筑砂浆已经无法满足市场的需求。为了配合建筑工程业的发展，国家鼓励发展预拌砂浆。根据砂浆的生产方式，通常可以将预拌砂浆分为湿拌砂浆和干混砂浆两大类。其中，加水拌合而成的砂浆拌合物被称为湿拌砂浆，干态材料混合而成的砂浆混合物则被称为干混砂浆。干混砂浆在施工质量以及施工效率等方面的优越性，随着相应的研究开发和推广应用而日益彰显。
干混砂浆，又称干粉砂浆，是由胶凝材料、细集料、掺合料及外加剂等材料，按照一定比例通过干混工艺进行预拌而制成的一种建筑材料。作为建设工程项目施工的主要材料，干混砂浆具有保水性好、强度高等特点。目前常用的干混砂浆制备原料多采用水泥和天然砂复配混合而成，存在成本高、易收缩开裂的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种固废基干混砂浆及其制备方法。本发明提供的固废基干混砂浆施工成本低，抗收缩开裂性能高，同时解决了固废堆积污染环境的问题，实现固废的有效利用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种固废基干混砂浆，以质量分数计，由包括以下组分的原料制备得到：煤矸石40～50份；粉煤灰25～30份；电石渣9～10份；脱硫石膏4～5份；水泥10～20份；羟丙基甲基纤维素0.1～0.2份；可分散性乳胶粉0.1～0.2份；聚丙烯纤维0.2～0.3份；增稠剂0.1～0.2份。
优选的，一种固废基干混砂浆，以质量分数计，由包括以下组分的原料制备得到：煤矸石颗粒45份、粉煤灰28份、电石渣9.5份、脱硫石膏4.5份、水泥10份、羟丙基甲基纤维素0.15份、可分散性乳胶粉0.15份、聚丙烯纤维0.3份、增稠剂0.1份。
优选的，所述煤矸石颗粒的粒径为0.2～1.0mm。
优选的，所述粉煤灰为循环流化床粉煤灰；所述粉煤灰的DV(50)不高于14μm。
优选的，所述电石渣的DV(50)不高于34.7μm。
优选的，所述脱硫石膏的DV(50)为不高于23.4μm。
优选的，所述羟丙基甲基纤维素和可分散性乳胶粉的粘度不低于100000mpa·s。
优选的，所述水泥的强度等级不低于42.5。
本发明还提供了一种固废基干混砂浆的制备方法，按配比将各组分搅拌混合，得到固废基干混砂浆。
优选的，所述搅拌混合的时间为60～90分钟，所述搅拌混合的速度为60～180转/分钟。
本发明提供了一种固废基干混砂浆，以质量份数计，包括以下组分：煤矸石40～50份；粉煤灰25～30份；电石渣9～10份；脱硫石膏4～5份；水泥10～20份；羟丙基甲基纤维素0.1～0.2份；可分散性乳胶粉0.1～0.2份；聚丙烯纤维0.2～0.3份；增稠剂0.1～0.2份。本发明的提供的干混砂浆主要原料为工业固废，减少了水泥的用量，有效地降低原料成本，缓解了固废处理压力，实现了生态环保和固废资源综合利用，降低了生产成本。并利用粉煤灰、电石渣和硫石膏之间的协同反应实现快干，缩短施工周期。同时，本发明提供的干混砂浆中添加了聚丙烯纤维，可以有效避免砂浆水化反应收缩现象，提高砂浆的抗裂性能。
本发明还提供了上述方案所述固废基干混砂浆的制备方法。本发明提供的干混砂浆的制备方法简单，适合规模化稳定生产。
附图说明
图1为实施例1涂布90天后的外观图。
图2为实施例1在外墙修补中的效果。
图3为实施例1在外墙涂布过程中的效果。
具体实施方式
本发明提供了一种固废基干混砂浆，以质量份数计，包括以下组分：煤矸石40～50份；粉煤灰25～30份；电石渣9～10份；脱硫石膏4～5份；水泥10～20份；羟丙基甲基纤维素0.1～0.2份；可分散性乳胶粉0.1～0.2份；聚丙烯纤维0.2～0.3份；增稠剂0.1～0.2份。
如无特殊说明，本发明使用的制备原料均为市售。
本发明提供的固废基干混砂浆包括煤矸石40～50份，优选为42～48份，更优选为44～46份，最优选为45份。本申请选取煤矸石作为轻骨料使用，其具有轻质、高强的特点，有利于提高固废干混砂浆的抗压强度。在本发明中，所述煤矸石颗粒的粒径优选为0.2～1.0mm，更优选为0.4～1.0mm，最优选为1.0mm。在本发明中，使用上述粒径的煤矸石可以防止因粒径过小而使砂浆的强度降低。
以煤矸石的质量份数为基准，本发明提供的固废基干混砂浆包括粉煤灰25～30份，优选为26～30份，更优选为28～30份，最优选为30份。在本发明中，所述粉煤灰优选为循环流化床粉煤灰。本申请使用的粉煤灰中含有Si-O键和Al-O键，有利于和碱性物料发生火山灰反应，生成水化硅酸凝胶，使砂浆具有凝胶性。在本发明中，所述粉煤灰的DV(50)优选为不高于14μm，更优选为不高于13.73μm，进一步优选为8～13.73μm。本发明优选上述粒度的粉煤灰可以更有效地激发粉煤灰的火山灰活性，提高凝结反应的速率。
以煤矸石的质量份数为基准，本发明提供的固废基干混砂浆包括电石渣9～10份，优选为9.5～10份，更优选为10份。在本发明中，所述电石渣中含有的氢氧化钙可以和砂浆中的水硬性组分反应生成胶凝物质，提高水泥的硬化速度，减少施工周期。在本发明中，所述电石渣的DV(50)优选为不高于34.7μm，更优选为10～34.7μm。本发明选用的电石渣具有较大的比表面积，能充分与粉煤灰发生水化反应，进一步提高水泥硬度，减少施工周期。
本发明采用粉煤灰、电石渣和水泥发生协同作用，发生如下胶凝反应：Ca(OH)2+nSiO2+mAl2O3＝nCaO·SiO2·yH2O+mCaO·Al2O3·yH2O。上述固废发生的协同胶凝反应有利于减少水泥的用量，降低原料成本，同时，本发明有效地利用了工业固废，实现了生态环保和固废资源的综合利用。
以煤矸石的质量份数为基准，本发明提供的固废基干混砂浆包括脱硫石膏4～5份，优选为4.5～5份，更优选为4.5份。在本发明中，所述脱硫石膏可以促进胶凝反应中硅酸三钙和硅酸二钙矿物的水化，缩短凝结时间，并提高水泥的早期强度。在本发明中，所述脱硫石膏的DV(50)优选为不高于23.4μm，更优选为10～23.4μm。本发明选用的脱硫石膏具有较大的比表面积，能够加速与粉煤灰反应生成钙矾石增强结构。
以煤矸石的质量份数为基准，本发明提供的固废基干混砂浆包括水泥10～20份，优选为10～15份，最优选为10份。在本发明中，所述水泥的强度等级优选不低于42.5，更优选为42.5。在本发明中，选用上述强度等级的水泥既可以减少水泥的用量，又不会过多提高砂浆原料的成本。
以煤矸石的质量份数为基准，本发明提供的固废基干混砂浆包括羟丙基甲基纤维素0.1～0.2份，优选为0.15～0.2份，更优选为0.15份。在本发明中，所述羟丙基甲基纤维素的粘度优选不低于100000mpa·s，更优选为100000mpa·s。在本发明中，羟丙基甲基纤维素具有保水增稠的作用，可提高砂浆的涂抹性和粘结性。
以煤矸石的质量份数为基准，本发明提供的固废基干混砂浆包括羟可分散性乳胶粉0.1～0.2份，优选为0.15～0.2份，更优选为0.15份。在本发明中，所述可分散性乳胶粉的粘度优选为不低于100000mpa·s，更优选为100000mpa·s。在本发明中，可分散乳胶粉具有粘结性，可提高砂浆的抗压强度和抗折强度。
以煤矸石的质量份数为基准，本发明提供的固废基干混砂浆包括聚丙烯纤维0.2～0.3份，优选为0.25～0.3份，更优选为0.3份。在本发明中，聚丙烯纤维价格低廉，不影响砂浆的和易性，同时可以提高砂浆的抗裂性能以及减缓水泥水化过程中产生的收缩，防止开裂，提高固化砂浆的使用寿命。
以煤矸石的质量份数为基准，本发明提供的固废基干混砂浆包括增稠剂0.1～0.2份，优选为0.1～0.15份，更优选为0.1份。在本发明中，所述增稠剂优选为膨润土。在本发明中，增稠剂可以配合羟丙基甲基纤维素，进一步提高砂浆的粘度，同时保持砂浆胶凝体系的相对稳定性。
本发明还提供了上述方案所述固废干混砂浆的制备方法，按配比将各组分搅拌混合，得到固废基干混砂浆。本发明对搅拌设备没有特殊限定，为本领域技术人员熟知的设备。本发明优选在带有搅拌釜的搅拌混合机中将各组分搅拌。
在本发明中，所述搅拌混合的时间优选为60～90分钟，更优选为80～90分钟，最优选为90分钟，所述搅拌混合的速度优选为60～180转/分钟，更优选为120～180转/分钟，最优选为180转/分钟。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种固废基干混砂浆，由如下重量的原料制成：煤矸石473.7Kg，循环流化床粉煤灰284.2Kg，电石渣94.7Kg，脱硫石膏47.4Kg，水泥100Kg，聚丙烯纤维3Kg，羟丙基甲基纤维素1.5Kg，可分散性乳胶粉1.5Kg，增稠剂1kg。其中，煤矸石的粒径为0.2～1mm，循环流化床粉煤灰DV(50)为13.73μm，电石渣的DV(50)为34.7μm，脱硫石膏DV(50)为23.4μm，水泥为42.5水泥，羟丙基甲基纤维素和可分散性乳胶粉的粘度为100000mpa﹒s。
将上述质量的所有固体组分投入到搅拌混合机的搅拌釜中进行搅拌，搅拌混合的时间为90分钟，搅拌混合的速度为100转/分钟。搅拌完毕后，将混合粉料取出装袋得到干混砂浆。
实施例2
一种固废基干混砂浆，由如下重量的原料制成：煤矸石450.0Kg，循环流化床粉煤灰300Kg，电石渣100Kg，脱硫石膏50Kg，水泥120Kg，聚丙烯纤维3Kg，羟丙基甲基纤维素1.5Kg，可分散性乳胶粉1.5Kg，增稠剂1kg。其中，煤矸石的粒径为0.2～1mm，循环流化床粉煤灰DV(50)为13.73μm，电石渣的DV(50)为34.7μm，脱硫石膏DV(50)为23.4μm，水泥为42.5水泥，羟丙基甲基纤维素和可分散性乳胶粉的粘度为100000mpa﹒s。
将上述质量的所有固体组分投入到搅拌混合机的搅拌釜中进行搅拌，搅拌混合的时间为80分钟，搅拌混合的速度为120转/分钟。搅拌完毕后，将混合粉料取出装袋得到干混砂浆。
实施例3
一种固废基干混砂浆，由如下重量的原料制成：煤矸石480.0Kg，循环流化床粉煤灰290.0Kg，电石渣90.0Kg，脱硫石膏50.0Kg，水泥150.0Kg，聚丙烯纤维3.0Kg，羟丙基甲基纤维素1.5Kg，可分散性乳胶粉1.5Kg，增稠剂1kg。其中，煤矸石的粒径为0.2～1mm，循环流化床粉煤灰DV(50)为13.73μm，电石渣的DV(50)为34.7μm，脱硫石膏DV(50)为23.4μm，水泥为42.5水泥，羟丙基甲基纤维素和可分散性乳胶粉的粘度为100000mpa﹒s。
将上述质量的所有固体组分投入到搅拌混合机的搅拌釜中进行搅拌，搅拌混合的时间为60分钟，搅拌混合的速度为140转/分钟。搅拌完毕后，将混合粉料取出装袋得到干混砂浆。
对比例1
郑州东风建筑工程有限公司的抗裂抹面砂浆，该砂浆为天然黄沙与水泥的复配砂浆。
根据GB/T25181-2010测试标准分别测量实施例1～3和对比例1干混砂浆的凝结时间、保水率、2h稠度损失率、28d抗压强度。测试结果见表1。
表1实施例1～3和对比例1性能测试结果
Figure BDA0003257478120000061
由表1可知，本发明提供的固废基干混砂浆的凝结时间、保水率、2h稠度损失率、28d抗压强度等性能均可达到预拌砂浆国家标准GB/T25181-2010要求。同时对比天然黄沙与水泥复配砂浆，固废基干混砂浆凝结时间缩短，减缓了施工周期长的问题，同时固废基干混砂浆中含有的抗裂纤维具有抗裂性能，可减缓水泥水化作用的收缩，使其具有抗裂性能，提高其抗压性能。并且，本发明提供的固废基干混砂浆的生产成本低于商用砂浆，更加节能环保。
图1为实施例1涂布90天后的外观图，从图中可以看出，本发明提供的干混砂浆无明显裂纹，可用于瓷砖铺贴。
应用例1
将实施1所得的固废砂浆用于外墙墙体修补。图2左图为修补前的外墙状态，右图为采用实施例1所得固废砂浆修补90天后的外观图，从右图可以看出，本发明所得固废砂浆墙体涂装效果好，无明显裂纹及脱落。
应用例2
将实施例1所得的固废砂浆用于外墙墙体涂装，固化后铺贴瓷砖。图3左图为涂布固废砂浆前的墙体，中图为固废砂浆涂布后7天固化的墙体外观，右图为在固废砂浆固化后铺贴瓷砖后的外观图。从图3可以看出，本发明所得固废砂浆的墙体涂布性好，固化快，外观平整无裂纹及脱落，瓷砖铺贴后无脱落。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种固废基干混砂浆，其特征在于，以质量份数计，组分为：煤矸石40～50份；粉煤灰25～30份；电石渣9～10份；脱硫石膏4～5份；水泥10～20份；羟丙基甲基纤维素0.1～0.2份；可分散性乳胶粉0.1～0.2份；聚丙烯纤维0.2～0.3份；增稠剂0.1～0.2份。
2.根据权利要求1所述的干混砂浆，其特征在于，组分为：煤矸石颗粒45份、粉煤灰28份、电石渣9.5份、脱硫石膏4.5份、水泥10份、羟丙基甲基纤维素0.15份、可分散性乳胶粉0.15份、聚丙烯纤维0.3份、增稠剂0.1份。
3.根据权利要求1所述的干混砂浆，其特征在于，所述煤矸石颗粒的粒径为0.2～1.0mm。
4.根据权利要求1所述的干混砂浆，其特征在于，所述粉煤灰为循环流化床粉煤灰；所述粉煤灰的DV(50)不高于14μm。
5.根据权利要求1所述的干混砂浆，其特征在于，所述电石渣的DV(50)不高于34.7μm。
6.根据权利要求1所述的干混砂浆，其特征在于，所述脱硫石膏的DV(50)为不高于23.4μm。
7.根据权利要求1所述的干混砂浆，其特征在于，所述羟丙基甲基纤维素和可分散性乳胶粉的粘度不低于100000mpa·s。
8.根据权利要求1所述的干混砂浆，其特征在于，所述水泥的强度等级不低于42.5。
9.权利要求1～8任意一项所述固废基干混砂浆的制备方法，其特征在于，按配比将各组分搅拌混合，得到固废基干混砂浆。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合的时间为60～90分钟，所述搅拌混合的速度为60～180转/分钟。
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