CN113735517A - 一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆及制备方法；所述高性能砂浆包括以下组分：水泥、石英砂、缓凝剂、粉煤灰、微硅粉、矿粉、减水剂、防冻剂；所述缓凝剂使用改性的磷石膏配置，所述矿粉为低品位的菱镁矿；本发明中的制备的砂浆与水混合形成混凝土，改性的磷石膏与低品位的菱镁矿均不与水反应，且具有膨胀机理，能有效降低混凝土的坍塌度及混凝土因为干缩造成开裂的问题；微硅粉作为掺和剂，能进一步提升混凝土强度与防腐蚀的性能，所述低品位的菱镁矿和磷石膏均属于生产中的固体废弃物，具有数量充足、难以处理的特点，加以利用在降低成本的同时还能保护环境。

Description

一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆及制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆及制备方法。
背景技术
在建筑领域，随着对建筑施工质量要求越来受重视，对于混凝土性能要求也随着提高，混凝土外加剂具有改善混凝土性能的特性，在工程应用中越来越受到重视，而外加剂的选用、适应性、配比、混合过程，都会影响最终混凝土的质量；针对混凝土具有坍塌度高导致强度下降、因干缩造成开裂、使用寿命短、流动性能差、凝结时间短、泵送可泵性低、低温下易结晶的问题，可选取对应的外加剂，通过一定比例的制备，提供一种高性能的砂浆，来保证工程的施工质量。
菱镁矿在我国储存量是非常丰富的，在开采过程中容易产生大量低品位的菱镁矿，低品位的菱镁矿数量庞大，处理成本较大，导致堆积过多影响环境与增加堆放成本。
磷石膏为无机化合物，主要是湿法磷酸工艺中的固体废弃物，磷石膏在我国产量巨大，磷石膏的随意排放堆积严重破坏了生态环境，不仅污染地下水资源，还造成土地资源的浪费。
低品位的菱镁矿和磷石膏都属于固体废弃物，具有数量充足、难以处理的特点，如果加以利用在降低成本的同时还能保护环境。
发明内容
传统的砂浆制成的混凝土具有坍塌度高导致强度下降、因干缩造成开裂、使用寿命短、流动性能差、凝结时间短、泵送可泵性低、低温下易结晶的缺点；针对上述缺点对混凝土添加混凝土外加剂。
磷石膏是湿法生产磷酸或磷肥时产生的工业废渣，其主要化学成分是二水石膏，其含量通常在85％～90％的范围内，还含有少量的磷酸、氢氟酸和有机杂质；磷石膏的化学组分及其结构与天然石膏相似，可以代替天然石膏作为混凝土的缓凝剂，磷石膏含有少量的可溶性杂质，如磷、氟、有机质等延长水泥的缓凝时间，降低水泥的强度，所以磷石膏生产水泥缓凝剂需要预处理；传统磷石膏预处理的方法为：1.煅烧法，2.水洗法，3.石灰中和法；其中煅烧法杂质去除效果最好，水洗法次之，煅烧法具有成本高，不易控制的缺点，水洗法具有成本高，环境污染严重的缺点；经过检测石灰中和法制备的改性磷石膏作为混凝土的外加剂制备的混凝土，达到了《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107-2010的基本要求；利用改性磷石膏的缓凝机理：改性磷石膏与水泥中的铝酸三钙以及铁铝酸四钙发生水化铝酸钙反应，生成钙矾石沉淀，钙矾石沉淀附着在水泥颗粒表面，阻碍了水泥颗粒与水的接触，因而减缓水泥熟料的水化速率，达到缓凝目的；改性磷石膏在生成钙矾石沉淀的同时，会在混凝土收缩时，对混凝土内部孔隙进行填塞，从而减少混凝土的收缩防止开裂。
菱镁矿是一种碳酸镁矿物，它是镁的主要来源，菱镁矿理论组成(wB％)：MgO47.81，CO2 52.19；在菱镁矿的开采过程中容易产生大量低品位的菱镁矿，低品位的菱镁矿的MgO含量在38～40％，低品位的菱镁矿不能直接用于高档产品的生产，尤其是大量的级外菱镁矿得不到利用，造成菱镁矿资源的浪费；本发明中低品位的菱镁矿与混凝土中的当量碱发生碱—碳酸盐反应，利用碱—碳酸盐反应的膨胀机理对混凝土的内部进行填充，用来补充混凝土干缩后的体积。
微硅粉能够填充混凝土颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体；微硅粉作为混凝土外加剂能提高混凝土的抗压、抗折、防腐与耐磨，并且能有效防止发生混凝土的碱骨料反应。
为了实现本发明的目的，本发明采取的技术方案为：
一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆，所述高性能砂浆按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥30-35、石英砂100-150、缓凝剂0.5-1、粉煤灰5-10、微硅粉4-7、矿粉0.5-1、减水剂1.5-4。
进一步的，所述高性能砂浆按重量份还包括：防冻剂0.04；所述防冻剂为亚硝酸钙。
进一步的，所述缓凝剂为改性磷石膏。
进一步的，所述减水剂为萘系减水剂。
进一步的，所述矿粉为低品位的菱镁矿。
一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、按重量份分别称量获得普通硅酸盐水泥30-35、石英砂100-150、磷石膏0.5-1、粉煤灰5-10、微硅粉4-7、低品位的菱镁矿0.5-1、萘系减水剂1.5-4、亚硝酸钙0.04；
步骤二、将磷石膏进行预处理，得到改性磷石膏；
步骤三、将所述低品位的菱镁矿放置在200目的滤网上在进行研磨筛选，然后将研磨过后的低品位的菱镁矿与亚硝酸钙进行搅拌混合，得到固体混合物；
步骤四、将所述水泥、石英砂、粉煤灰、微硅粉、固体混合物、改性磷石膏、萘系减水剂，依次倒入搅拌器中混合，得到高性能砂浆。
进一步的，对步骤二作进一步说明：将所述磷石膏放置在400-600目的滤网上进行研磨筛选；将研磨过后的磷石膏与石灰粉按重量比进行搅拌混合，得到改性磷石膏，所述磷石膏与石灰粉的重量比为：100：1；所述改性磷石膏为缓凝剂。
进一步的，将所述高性能砂浆与水按照质量比进行搅拌混合，得到混凝土；所述高性能砂浆与水的质量比为：120：1.1。
相对现有技术，本发明的技术方案的优点在于：
(1)利用改性磷石膏生成的钙矾石沉淀，阻碍了水泥颗粒与水的接触，减缓水泥熟料的水化速率，达到缓凝目的；增加了混凝土的流动性，提高了泵送混凝土的可行性，改性磷石膏在生成钙矾石沉淀的同时，会在混凝土收缩时，对混凝土内部孔隙进行填塞，从而减少混凝土的收缩防止开裂。
(2)利用低品位的菱镁矿与混凝土发生的碱—碳酸盐反应，产生膨胀机理对混凝土的内部进行填充，用来补充混凝土干缩后的体积。
(3)本发明中的磷石膏与低品位的菱镁矿都属于固体废弃物，在我国具有数量充足、占用土地资源和难以处理的特点，利用磷石膏与低品位的菱镁矿的化学特性，将之运用在建筑领域用来制备砂浆，在保证混凝土强度的同时，还具有降低成本和保护环境的优点。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本发明实施提供一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆及制备方法，具体实施方式如下：
一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆，按重量份包括以下组分：30-35水泥、100-150石英砂、0.5-1缓凝剂、5-10粉煤灰、4-7微硅粉、0.5-1矿粉、1.5-4减水剂、防冻剂0.04。
所述缓凝剂为改性磷石膏。
所述水泥为普通硅酸盐水泥。
所述减水剂为萘系减水剂。
所述矿粉为低品位的菱镁矿。
所述防冻剂为亚硝酸钙。
所述高性能砂浆制备方法如下：
(1)磷石膏预处理：将0.5kg的磷石膏与50g的石灰粉进行搅拌混合，混合后放置在400目的滤网上进行研磨筛选；得到400目的改性磷石膏；备用。
(2)将0.5kg的低品位的菱镁矿进行研磨筛选，得到200目的低品位的菱镁矿，然后将低品位的菱镁矿与40g的亚硝酸钙进行搅拌混合；备用。
(3)将30kg水泥、100kg石英砂、5kg粉煤灰、4kg微硅粉、低品位的菱镁矿与的亚硝酸的混合物、改性磷石膏、1.5kg萘系减水剂；依次倒入搅拌器中混合，得到高性能砂浆。
取12kg实施例1制备的高性能砂浆与1.1kg水进行搅拌混合，得到混凝土。
本实施例制备的混凝土在常温下的初凝时间为：255min、终凝时间为：390min。
对本实施例制备的混凝土采用GB/T28627-2012的试验方法，测定抗折强度、抗压强度；采用JC/T603-1995《水泥胶砂干缩实验方法》对混凝土进行干缩性能测试。
本实施例产生的效果如表1所示：
表1
Figure BDA0003258279900000061
实施例2
重复实施例1的步骤：
(1)磷石膏预处理：将0.8kg的磷石膏与80g的石灰粉进行搅拌混合，混合后放置在500目的滤网上进行研磨筛选；得到500目的改性磷石膏；备用。
(2)将1kg的低品位的菱镁矿进行研磨筛选，得到200目的低品位的菱镁矿，然后将低品位的菱镁矿与40g的亚硝酸钙进行搅拌混合；备用。
(3)将32kg水泥、120kg石英砂、7kg粉煤灰、5kg微硅粉、低品位的菱镁矿与的亚硝酸的混合物、改性磷石膏、2.5kg萘系减水剂；依次倒入搅拌器中混合，得到高性能砂浆。
取12kg实施例1制备的高性能砂浆与1.1kg水进行搅拌混合，得到混凝土。
本实施例制备的混凝土在常温下的初凝时间为：289min、终凝时间为：403min。
对本实施例制备的混凝土采用GB/T28627-2012的试验方法，测定抗折强度、抗压强度；采用JC/T603-1995《水泥胶砂干缩实验方法》对混凝土进行干缩性能测试。
本实施例产生的效果如表2所示：
表2
Figure BDA0003258279900000071
实施例3
重复实施例1的步骤：
(1)磷石膏预处理：将1kg的磷石膏与100g的石灰粉进行搅拌混合，混合后放置在600目的滤网上进行研磨筛选；得到600目的改性磷石膏；备用。
(2)将1kg的低品位的菱镁矿进行研磨筛选，得到200目的低品位的菱镁矿，然后将低品位的菱镁矿与40g的亚硝酸钙进行搅拌混合；备用。
(3)将35kg水泥、150kg石英砂、10kg粉煤灰、7kg微硅粉、低品位的菱镁矿与的亚硝酸的混合物、改性磷石膏、4kg萘系减水剂；依次倒入搅拌器中混合，得到高性能砂浆。
取12kg实施例1制备的高性能砂浆与1.1kg水进行搅拌混合，得到混凝土。
本实施例制备的混凝土在常温下的初凝时间为：302min、终凝时间为：414min。
对本实施例制备的混凝土采用GB/T28627-2012的试验方法，测定抗折强度、抗压强度；采用JC/T603-1995《水泥胶砂干缩实验方法》对混凝土进行干缩性能测试。
本实施例产生的效果如表3所示：
表3
Figure BDA0003258279900000081
Figure BDA0003258279900000091
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆，其特征在于，所述高性能砂浆按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥30-35、石英砂100-150、缓凝剂0.5-1、粉煤灰5-10、微硅粉4-7、矿粉0.5-1、减水剂1.5-4。
2.如权利要求1所述的一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆，其特征在于，所述高性能砂浆按重量份还包括：防冻剂0.04；所述防冻剂为亚硝酸钙。
3.如权利要求1所述的一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆，其特征在于，所述缓凝剂为改性磷石膏。
4.如权利要求1所述的一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂。
5.如权利要求1所述的一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆，其特征在于，所述矿粉为低品位的菱镁矿。
6.一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、按重量份分别称量获得普通硅酸盐水泥30-35、石英砂100-150、磷石膏0.5-1、粉煤灰5-10、微硅粉4-7、低品位的菱镁矿0.5-1、萘系减水剂1.5-4、亚硝酸钙0.04；
步骤二、将磷石膏进行预处理，得到改性磷石膏；
步骤三、将所述低品位的菱镁矿放置在200目的滤网上在进行研磨筛选，然后将研磨过后的低品位的菱镁矿与亚硝酸钙进行搅拌混合，得到固体混合物；
步骤四、将所述水泥、石英砂、粉煤灰、微硅粉、固体混合物、改性磷石膏、萘系减水剂，依次倒入搅拌器中混合，得到高性能砂浆。
7.如权利要求6所述的一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆的制备方法，其特征在于，对步骤二作进一步说明：将所述磷石膏放置在400-600目的滤网上进行研磨筛选；将研磨过后的磷石膏与石灰粉按重量比进行搅拌混合，得到改性磷石膏，所述磷石膏与石灰粉的重量比为：100：1；所述改性磷石膏为缓凝剂。
8.如权利要求6所述的一种有效防止砂浆开裂的高性能砂浆的制备方法，其特征在于，将所述高性能砂浆与水按照质量比进行搅拌混合，得到混凝土；所述高性能砂浆与水的质量比为：120：1.1。
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