CN114105502A - 胶凝材料、古建筑修复砂浆及其制备方法 - Google Patents

胶凝材料、古建筑修复砂浆及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114105502A
CN114105502A CN202111425706.9A CN202111425706A CN114105502A CN 114105502 A CN114105502 A CN 114105502A CN 202111425706 A CN202111425706 A CN 202111425706A CN 114105502 A CN114105502 A CN 114105502A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
parts
repair mortar
iron tailings
reducing agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111425706.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114105502B (zh
Inventor
刘娟红
王荣林
吴瑞东
王欢
韩方晖
王金行
纪芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Magang Mining Resources Group Gushan Mining Co ltd
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
Anhui Magang Mining Resources Group Gushan Mining Co ltd
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Magang Mining Resources Group Gushan Mining Co ltd, University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical Anhui Magang Mining Resources Group Gushan Mining Co ltd
Priority to CN202111425706.9A priority Critical patent/CN114105502B/zh
Publication of CN114105502A publication Critical patent/CN114105502A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114105502B publication Critical patent/CN114105502B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/24—Cements from oil shales, residues or waste other than slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/08—Slag cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/14—Cements containing slag
    • C04B7/147—Metallurgical slag
    • C04B7/153—Mixtures thereof with other inorganic cementitious materials or other activators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/38—Preparing or treating the raw materials individually or as batches, e.g. mixing with fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/54—Substitutes for natural stone, artistic materials or the like
    • C04B2111/547—Imitating ancient compositions, e.g. mediaeval mortars; Compositions specially designed for restauration of ancient buildings or building elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/72—Repairing or restoring existing buildings or building materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种胶凝材料，以及使用该凝胶材料制成的古建筑修复砂浆及其制备方法，该古建筑修复砂浆由胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，所述凝胶材料包括如下重量份数的组分：矿渣20～150份和活性铁尾砂250～500份；其中，所述活性铁尾砂的制备方法为：将铁尾砂烘干后进行第一次粉磨，加入生石灰粉和水进行第二次粉磨，然后于700～800℃高温活化得所述活性铁尾砂。本发明提供的古建筑修复砂浆的制备方法通过使用活性铁尾砂和矿渣制备用于古建筑修复砂浆的凝胶材料，可以提高古建筑修复砂浆的粘结性能和各龄期抗压强度，通过本申请的制备方法得到的古建筑修复砂浆的浆体稳定，早期强度高、粘结性好，抗侵蚀强，耐久性好。

Description

胶凝材料、古建筑修复砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种胶凝材料，以及使用该凝胶材料制成的古建筑修复砂浆及其制备方法。
背景技术
古建筑由于长期暴露在自然环境下，长期受到干湿循环侵蚀，冻融侵蚀，酸雨等有害离子侵蚀，会受到不同程度的损坏。随着人们对于古代文物保护意识的提高，古建筑修复越来越受到人们的关注。古代修建筑物的时候主要由熟石灰、水硬性石灰及矿物掺合料制备而成，具有良好的透水性、透气性及兼容性，但石灰修复砂浆早期强度低、力学性能差，抗侵蚀强差，在干燥环境下容易形成多孔结构，为有害离子的入侵提供通道，并且生产工艺复杂，成本较高。
铁尾砂是伴随铁矿采掘及选矿形成的矿石废渣，我国每年的采矿活动形成了大量的铁尾矿，不仅占用大量土地，危害水资源，同时具有较高的安全隐患，铁尾砂的综合利用一直以来都受到国家政策重点鼓励和支持。铁尾砂的化学成分主要含有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、MgO等以及少量的K2O、Na2O、S、P等元素，普通的铁尾砂没有任何胶凝性能，不能替代修复砂浆中的水硬性石灰及水泥。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种胶凝材料，以及使用该凝胶材料制成的古建筑修复砂浆及其制备方法，本发明的胶凝材料由铁尾砂经特殊处理后制备而成，成本低，能够用于制成力学性能优异，粘结性能好的古建筑修复砂浆，且由其制成的古建筑修复砂浆的浆体稳定，早期强度高，抗侵蚀强，耐久性好，克服了现有技术的缺陷。
为达到上述发明目的，本申请采用了如下的技术方案：
本申请第一方面提供了一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料，包括如下重量份数的组分：矿渣20～150份和活性铁尾砂250～500份；其中，所述活性铁尾砂的制备方法为：将铁尾砂烘干后进行第一次粉磨，加入生石灰粉和水进行第二次粉磨，然后于700～800℃高温活化得所述活性铁尾砂。
为了提高铁尾砂的综合利用率，本申请实施例所示的方案，通过使用活性铁尾砂和矿渣制备凝胶材料。普通的铁尾砂活性较低并且没有任何胶凝性能，本申请通过将铁尾砂进行机械活化、化学活化和高温热活化可以制备得到高活性的铁尾砂。通过将普通铁尾砂烘干后进行第一次粉磨，可以增加铁尾砂表面的活性位点，使铁尾砂表面产生大量的Si-O、Al-O断键，此时加入生石灰粉和水，进行第二次粉磨，生石灰水化反应生成氢氧化钙，在弱碱性环境下，铁尾砂的Si-O、Al-O断键能够键合形成硅铝酸盐凝胶类物质，同时，氢氧化钙能够使铁尾砂和矿渣中的硅铝酸盐矿物解聚形成低聚状态的硅氧四面体和铝氧八面体，进一步形成硅铝酸盐凝胶类物质。本申请通过机械活化、化学活化和高温热活化可以充分激发铁尾砂的活性，制备得到的活性铁尾砂与水硬性石灰及水泥的胶凝性能相当甚至更好。通过活性铁尾砂的水化及矿渣的火山灰反应，该胶凝材料在用于古建筑修复砂浆时可以提高古建筑修复砂浆的粘结性能和各龄期抗压强度。
结合第一方面，第一次粉磨为粉磨至铁尾砂的比表面积为450～550㎡/㎏。
结合第一方面，第二次粉磨的时间为20～30min。
结合第一方面，高温活化的时间为1～2h。
结合第一方面，铁尾砂、生石灰粉与水的质量比为5：2.5～3.5：0.8～1.2。
结合第一方面，矿渣为比表面积为400～500㎡/㎏，活性指数为100％～110％，流动度比为96％～98％的矿渣粉。
本申请第二方面提供了一种古建筑修复砂浆，该古建筑修复砂浆由上述胶凝材料与骨料、外加剂和水组成。本申请通过使用活性铁尾砂制备力学性能优异，粘结性能好，抗侵蚀的低成本古建筑修复砂浆，所得古建筑修复砂浆的浆体稳定，早期强度高、抗侵蚀强，耐久性好，克服了现有技术的缺陷。
结合第二方面，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：1.5～3：0.005～0.007：0.5～0.6。
优选地，骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂500～700份、40～70目石英砂200～300份和70～120目石英砂200～300份。
优选地，外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.3～0.4份、缓凝剂0.1～0.2份和保水材料0.05～0.1份。
减水剂和保水材料均为高分子聚合物，减水剂分散后，保水材料通过包裹缠绕等方式，防止材料离析泌水，不同减水剂及保水材料的协同作用可以保证古建筑修复砂浆的工作性能和粘结性能。
优选地，减水剂包含萘系高效减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸高性能减水剂，其中，萘系高效减水剂、脂肪族减水剂与聚羧酸高性能减水剂的质量比为1：1～2：1～3。
萘系减水剂减水率较高，不引气，对凝结时间影响小，与水泥适应性相对较好，对混凝土有显著的早强、增效效果，能与其他各种外加剂复合使用。
脂肪族减水剂对水泥适用性广，对混凝土增强效果明显，坍落度损失小，低温无硫酸钠结晶现象，可以与萘系减水剂、氨基减水剂、聚羧酸减水剂复合使用。脂肪族减水剂减水率高，早强、增强效果明显，对水泥适用性广泛，和易性、粘聚性好，能显著提高砼的抗冻融，抗渗，抗硫酸盐侵蚀。
聚羧酸高性能减水剂是以聚羧酸盐为主体的多种高分子有机化合物，经接枝共聚生成的，具有极强的减水性能，与各种水泥的相容性好，混凝土的坍落度保持性能好，且其氯离子含量低、碱含量低，有利于混凝土的耐久性。聚羧酸高性能减水剂掺量低，减水率高，收缩小，可以大幅度提高混凝土的早期、后期强度。
优选地，缓凝剂包含葡萄糖酸钠、柠檬酸或三聚磷酸钠中的一种或几种。
葡萄糖酸钠、柠檬酸或三聚磷酸钠均可以改善混凝土坍落度保持，提高古建筑修复砂浆的硬化强度，三聚磷酸钠还能与硅酸盐形成[PO4]、[SiO4]复合玻璃体网络，提高古建筑修复砂浆的粘结性。
优选地，保水材料包含秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉，其中，秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚与可再分散乳胶粉的质量比为1：1～2：2～3。
本申请第三方面提供了上述古建筑修复砂浆的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，先在100～150r/min的转速下，搅拌1～5min，再在200～250r/min的转速下，搅拌5～10min得所述古建筑修复砂浆。
本申请提供的古建筑修复砂浆的制备方法，通过使用由活性铁尾砂和矿渣组成的凝胶材料，可以提高古建筑修复砂浆的粘结性能和各龄期抗压强度。该凝胶材料中的生石灰可以调整体系的pH值，使减水剂能够发挥最优的减水率，使减水剂能够充分吸附在铁尾砂表面，从而使铁尾砂均匀分散。通过凝胶材料与减水剂的相互作用，可以进一步提高古建筑修复砂浆的早期强度。同时本申请的缓凝剂可以改善混凝土坍落度保持，提高古建筑修复砂浆的硬化强度，减水剂和保水材料均为高分子聚合物，减水剂分散后，保水材料可以通过包裹缠绕等方式，防止材料离析泌水，在不同减水剂及保水材料的协同作用下，可以充分保证古建筑修复砂浆的工作性能和粘结性能。通过本申请的制备方法得到的古建筑修复砂浆的浆体稳定，早期强度高、粘结性好，抗侵蚀强，耐久性好。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料：包括如下重量份数的组分：矿渣20份和活性铁尾砂500份；
活性铁尾砂的制备方法为：使用球磨机将铁尾砂粉磨至比表面积450㎡/㎏，加入生石灰粉和水(铁尾砂、生石灰粉与水的质量比为5：3.5：0.8)进行混合粉磨，粉磨30min，将充分粉磨后的超细铁尾砂和生石灰在700℃温度下，高温活化2h得到活性铁尾砂；
矿渣为比表面积为400㎡/㎏，活性指数为110％，流动度比为96％的矿渣粉。
实施例2
本实施例提供一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料：包括如下重量份数的组分：矿渣150份和活性铁尾砂250份；
活性铁尾砂的制备方法为：使用球磨机将铁尾砂粉磨至比表面积550㎡/㎏，加入生石灰粉和水(铁尾砂、生石灰粉与水的质量比为5：2.5：1.2)进行混合粉磨，粉磨20min，将充分粉磨后的超细铁尾砂和生石灰在800℃温度下，高温活化1h得到活性铁尾砂；
矿渣为比表面积为500㎡/㎏，活性指数为100％，流动度比为98％的矿渣粉。
实施例3
本实施例提供一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料：包括如下重量份数的组分：矿渣90份和活性铁尾砂370份；
活性铁尾砂的制备方法为：使用球磨机将铁尾砂粉磨至比表面积500㎡/㎏，加入生石灰粉和水(铁尾砂、生石灰粉与水的质量比为5：3：1)进行混合粉磨，粉磨25min，将充分粉磨后的超细铁尾砂和生石灰在750℃温度下，高温活化1.5h得到活性铁尾砂；
矿渣为比表面积为450㎡/㎏，活性指数为105％，流动度比为97％的矿渣粉。
实施例4
本实施例提供一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料：包括如下重量份数的组分：矿渣120份和活性铁尾砂310份；
活性铁尾砂的制备方法为：使用球磨机将铁尾砂粉磨至比表面积470㎡/㎏，加入生石灰粉和水(铁尾砂、生石灰粉与水的质量比为5：3.2：0.9)进行混合粉磨，粉磨28min，将充分粉磨后的超细铁尾砂和生石灰在730℃温度下，高温活化1.8h得到活性铁尾砂；
矿渣为比表面积为460㎡/㎏，活性指数为103％，流动度比为98％的矿渣粉。
实施例5
本实施例提供一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料：包括如下重量份数的组分：矿渣50份和活性铁尾砂430份；
活性铁尾砂的制备方法为：使用球磨机将铁尾砂粉磨至比表面积520㎡/㎏，加入生石灰粉和水(铁尾砂、生石灰粉与水的质量比为5：2.6：1.1)进行混合粉磨，粉磨22min，将充分粉磨后的超细铁尾砂和生石灰在790℃温度下，高温活化1.4h得到活性铁尾砂；
矿渣为比表面积为430㎡/㎏，活性指数为108％，流动度比为96％的矿渣粉。
实施例6
本实施例提供一种古建筑修复砂浆，由实施例5的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：1.5：0.007：0.5；
其中骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂700份、40～70目石英砂200份和70～120目石英砂300份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.3份(减水剂为质量比为1：2：1的萘系高效减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸高性能减水剂)、缓凝剂0.2份(缓凝剂为葡萄糖酸钠)和保水材料0.05份(保水材料为质量比为1：2：2的秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，先在100r/min的转速下，搅拌5min，再在200r/min的转速下，搅拌10min得古建筑修复砂浆。
实施例7
本实施例提供一种古建筑修复砂浆，由实施例1的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：3：0.005：0.6；
其中骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂500份、40～70目石英砂300份和70～120目石英砂200份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.4份(减水剂为质量比为1：1：3的萘系高效减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸高性能减水剂)、缓凝剂0.1份(缓凝剂为三聚磷酸钠)和保水材料0.1份(保水材料为质量比为1：1：3的秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，先在150r/min的转速下，搅拌1min，再在250r/min的转速下，搅拌5min得古建筑修复砂浆。
实施例8
本实施例提供一种古建筑修复砂浆，由实施例2的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：2.5：0.006：0.55；
其中骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂600份、40～70目石英砂250份和70～120目石英砂250份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.35份(减水剂为质量比为1：1.5：2的萘系高效减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸高性能减水剂)、缓凝剂0.15份(缓凝剂为质量比为1:1的柠檬酸和三聚磷酸钠)和保水材料0.08份(保水材料为质量比为1：1.5：2.5的秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，先在125r/min的转速下，搅拌2min，再在225r/min的转速下，搅拌8min得古建筑修复砂浆。
实施例9
本实施例提供一种古建筑修复砂浆，由实施例3的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：2：0.006：0.5；
其中骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂550份、40～70目石英砂270份和70～120目石英砂230份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.4份(减水剂为质量比为1：1：1的萘系高效减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸高性能减水剂)、缓凝剂0.1份(缓凝剂为质量比为1:1的葡萄糖酸钠和三聚磷酸钠)和保水材料0.07份(保水材料为质量比为1：2：3的秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，先在110r/min的转速下，搅拌5min，再在210r/min的转速下，搅拌6min得古建筑修复砂浆。
实施例10
本实施例提供一种古建筑修复砂浆，由实施例4的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：3：0.006：0.6；
其中骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂650份、40～70目石英砂230份和70～120目石英砂270份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.3份(减水剂为质量比为1：2：3的萘系高效减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸高性能减水剂)、缓凝剂0.2份(缓凝剂为质量比为1:1:1的葡萄糖酸钠、柠檬酸和三聚磷酸钠)和保水材料0.09份(保水材料为质量比为1：1：2的秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，先在140r/min的转速下，搅拌2min，再在240r/min的转速下，搅拌8min得古建筑修复砂浆。
对比例1
本对比例提供了研究过程中试验过的一种胶凝材料：包括如下重量份数的组分：矿渣20份和天然水硬石灰500份；
矿渣为比表面积为400㎡/㎏，活性指数为110％，流动度比为96％的矿渣粉。
对比例2
本对比例提供了研究过程中试验过的一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料：包括如下重量份数的组分：硅酸盐水泥250份；
对比例3
本对比例提供了研究过程中试验过的一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料：包括如下重量份数的组分：矿渣90份和活性铁尾砂370份；
活性铁尾砂的制备方法为：使用球磨机将铁尾砂粉磨至比表面积500㎡/㎏，加入水(铁尾砂与水的质量比为5：1)进行混合粉磨，粉磨25min，将充分粉磨后的超细铁尾砂在750℃温度下，高温活化1.5h得到活性铁尾砂；
矿渣为比表面积为450㎡/㎏，活性指数为105％，流动度比为97％的矿渣粉。
对比例4
本对比例提供了研究过程中试验过的一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料：包括如下重量份数的组分：矿渣120份和活性铁尾砂310份；
活性铁尾砂的制备方法为：使用球磨机将铁尾砂粉磨至比表面积470㎡/㎏，加入生石灰粉和水(铁尾砂、生石灰粉与水的质量比为5：3.2：0.9)进行混合粉磨，粉磨28min得到活性铁尾砂；
矿渣为比表面积为460㎡/㎏，活性指数为103％，流动度比为98％的矿渣粉。
对比例5
本对比例提供了研究过程中试验过的一种用于古建筑修复砂浆的胶凝材料：包括如下重量份数的组分：矿渣50份和活性铁尾砂430份；
活性铁尾砂的制备方法为：铁尾砂中加入生石灰粉和水(铁尾砂、生石灰粉与水的质量比为5：2.6：1.1)混合均匀，在790℃温度下，高温活化1.4h得到活性铁尾砂；
矿渣为比表面积为430㎡/㎏，活性指数为108％，流动度比为96％的矿渣粉。
对比例6
本对比例提供了研究过程中试验过的一种古建筑修复砂浆，由对比例1的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：1.5：0.007：0.5；
其中骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂700份、40～70目石英砂200份和70～120目石英砂300份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.3份(减水剂为质量比为1：2：1的萘系高效减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸高性能减水剂)、缓凝剂0.2份(缓凝剂为葡萄糖酸钠)和保水材料0.05份(保水材料为质量比为1：2：2的秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，先在100r/min的转速下，搅拌5min，再在200r/min的转速下，搅拌10min得古建筑修复砂浆。
对比例7
本对比例提供了研究过程中试验过的由对比例2的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：3：0.005：0.6；
其中骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂500份、40～70目石英砂300份和70～120目石英砂200份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.4份(减水剂为质量比为1：1：3的萘系高效减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸高性能减水剂)、缓凝剂0.1份(缓凝剂为三聚磷酸钠)和保水材料0.1份(保水材料为质量比为1：1：3的秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，先在150r/min的转速下，搅拌1min，再在250r/min的转速下，搅拌5min得古建筑修复砂浆。
对比例8
本对比例提供了研究过程中试验过的一种古建筑修复砂浆，由对比例3的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：2.5：0.006：0.55；
其中骨料包括如下重量份数的组分：40～70目石英砂250份和70～120目石英砂250份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.35份(减水剂为萘系高效减水剂)、缓凝剂0.15份(缓凝剂为柠檬酸)和保水材料0.08份(保水材料为秸秆灰)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，先在125r/min的转速下，搅拌2min得古建筑修复砂浆。
对比例9
本对比例提供了研究过程中试验过的一种古建筑修复砂浆，由对比例4的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：2：0.006：0.5；
其中骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂550份和70～120目石英砂230份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.4份(减水剂为脂肪族减水剂)、缓凝剂0.1份(缓凝剂为质量比为1:1的葡萄糖酸钠和三聚磷酸钠)和保水材料0.07份(保水材料羟丙基甲基纤维素醚)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，在210r/min的转速下，搅拌6min得古建筑修复砂浆。
对比例10
本对比例提供了研究过程中试验过的一种古建筑修复砂浆，由对比例5的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成，胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：3：0.006：0.6；
其中骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂650份和40～70目石英砂230份；
外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.3份(减水剂魏聚羧酸高性能减水剂)、缓凝剂0.2份(缓凝剂为质量比为1:1的葡萄糖酸钠和柠檬酸)和保水材料0.09份(保水材料为可再分散乳胶粉)。
上述古建筑修复砂浆的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向混合料中加入水，混合均匀得古建筑修复砂浆。
效果例
将实施例6-10及对比例6-10制备的古建筑修复砂浆，按照GB/T25181-2019《预拌砂浆》和JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》要求，进行砂浆稠度测试，将实施例6-10及对比例6-10制备的古建筑修复砂浆装入70*70*70均匀涂有黄油的标准三联试模，振捣均匀，并抹平，按照GB/T25181-2019《预拌砂浆》和JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》要求，进行砂浆立方体抗压强度测试，将实施例6-10及对比例6-10制备的古建筑修复砂浆装入70mm×70mm×20mm的砂浆试块，按照GB/T25181-2019《预拌砂浆》和JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》要求，进行砂浆拉伸粘接强度测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003378323080000131
Figure BDA0003378323080000141
由上表中的数据可知，实施例7与实施例6相比增加了骨料比例，提高了用水量，降低了外加剂的掺量，实施例7稠度有所降低，各龄期抗压强度降低。实施例8与实施例7相比降低了骨料比例，增加了外加剂的掺量，降低了用水量后稠度变化不大，稠度损失率降低，抗压强度及粘结强度增加。实施例9与实施例8相比使用双组分缓凝剂，优化骨料比例和外加剂掺量，各项参数都得到优化。实施例10优化了缓凝组分的配比，稠度损失率明显降低。对比例6配比与实施例6相同，但是胶凝材料使用天然水硬石灰，稠度和稠度损失率相差不大，但是各龄期强度明显减小。对比例7使用硅酸盐水泥，强度与实施例6相比相差不大，但是众多学者在论文中指出硅酸盐水泥可能会对古建筑造成腐蚀，与古建筑的相容性较差。对比例8、9、10中没有使用连续级配的骨料，铁尾砂活性较低，粘结性能较差，减水剂和保水材料为单组分的，由其制备的砂浆稠度较小，损失率较高，强度也有所降低，不满足施工要求。本申请提供的古建筑修复砂浆的浆体稳定，早期强度高、粘结性好，抗侵蚀强，耐久性好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种胶凝材料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：矿渣20～150份和活性铁尾砂250～500份；其中，所述活性铁尾砂的制备方法为：将铁尾砂烘干后进行第一次粉磨，加入生石灰粉和水进行第二次粉磨，然后于700～800℃高温活化得所述活性铁尾砂。
2.如权利要求1所述的胶凝材料，其特征在于：所述第一次粉磨为粉磨至铁尾砂的比表面积为450～550㎡/㎏；和/或
所述第二次粉磨的时间为20～30min；和/或
所述高温活化的时间为1～2h；和/或
所述铁尾砂、生石灰粉与水的质量比为5：2.5～3.5：0.8～1.2。
3.如权利要求1所述的胶凝材料，其特征在于：所述矿渣为比表面积为400～500㎡/㎏，活性指数为100％～110％，流动度比为96％～98％的矿渣粉。
4.一种古建筑修复砂浆，其特征在于，所述古建筑修复砂浆由权利要求1-3任一项所述的胶凝材料与骨料、外加剂和水组成。
5.如权利要求4所述的古建筑修复砂浆，其特征在于：所述胶凝材料、骨料、外加剂和水的质量比为1：1.5～3：0.005～0.007：0.5～0.6。
6.如权利要求4所述的古建筑修复砂浆，其特征在于：所述骨料包括如下重量份数的组分：20～40目石英砂500～700份、40～70目石英砂200～300份和70～120目石英砂200～300份。
7.如权利要求4所述的古建筑修复砂浆，其特征在于：所述外加剂包括如下重量份数的组分：减水剂0.3～0.4份、缓凝剂0.1～0.2份和保水材料0.05～0.1份。
8.如权利要求7所述的古建筑修复砂浆，其特征在于：所述减水剂包含萘系高效减水剂、脂肪族减水剂和聚羧酸高性能减水剂，其中，所述萘系高效减水剂、脂肪族减水剂与聚羧酸高性能减水剂的质量比为1：1～2：1～3。
9.如权利要求7所述的古建筑修复砂浆，其特征在于：所述缓凝剂包含葡萄糖酸钠、柠檬酸或三聚磷酸钠中的一种或几种；和/或
所述保水材料包含秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚和可再分散乳胶粉，其中，所述秸秆灰、羟丙基甲基纤维素醚与可再分散乳胶粉的质量比为1：1～2：2～3。
10.权利要求4～9任一项所述的古建筑修复砂浆的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将所述凝胶材料、骨料、外加剂混合均匀，得混合料；
步骤二：向所述混合料中加入水，先在100～150r/min的转速下，搅拌1～5min，再在200～250r/min的转速下，搅拌5～10min得所述古建筑修复砂浆。
CN202111425706.9A 2021-11-26 2021-11-26 胶凝材料、古建筑修复砂浆及其制备方法 Active CN114105502B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111425706.9A CN114105502B (zh) 2021-11-26 2021-11-26 胶凝材料、古建筑修复砂浆及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111425706.9A CN114105502B (zh) 2021-11-26 2021-11-26 胶凝材料、古建筑修复砂浆及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114105502A true CN114105502A (zh) 2022-03-01
CN114105502B CN114105502B (zh) 2022-12-20

Family

ID=80370651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111425706.9A Active CN114105502B (zh) 2021-11-26 2021-11-26 胶凝材料、古建筑修复砂浆及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114105502B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115557748A (zh) * 2022-09-27 2023-01-03 上海思飞历保建筑科技有限公司 一种古建筑青砖外墙的修复材料及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4715896A (en) * 1986-08-04 1987-12-29 Standard Slag Cement Cementitious binder for consolidated fill
CN107298537A (zh) * 2017-06-12 2017-10-27 哈尔滨工业大学 一种复合活化铁尾矿砂辅助胶凝材料及其制备方法
CN108947419A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 广东复特新型材料科技有限公司 一种结构专用修补砂浆及制备方法
CN110317029A (zh) * 2019-07-03 2019-10-11 西安建筑科技大学 一种砖石古建筑加固修复用硅灰调和水硬石灰砂浆及制备方法
CN110563422A (zh) * 2019-09-16 2019-12-13 厦门翰林苑建设工程有限公司 一种用于古建筑青砖墙体裂缝的修复材料及施工工艺
CN110922137A (zh) * 2019-12-17 2020-03-27 北京建工新型建材有限责任公司 用于大面积结构修复体系的施工工艺
CN111187010A (zh) * 2020-01-10 2020-05-22 安徽马钢嘉华新型建材有限公司 一种无熟料高性能低成本的新型复合胶凝材料
CN111196688A (zh) * 2020-01-10 2020-05-26 安徽马钢嘉华新型建材有限公司 利用铁尾矿粉、矿渣微粉、脱硫灰制备复合胶凝材料的方法
CN111847924A (zh) * 2020-08-04 2020-10-30 武汉大学 一种尾矿基胶凝材料及其制备方法
CN113562991A (zh) * 2021-07-21 2021-10-29 安徽省国矿环保科技有限责任公司 一种超细铁基无碳胶凝材料及其制备方法及其应用

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4715896A (en) * 1986-08-04 1987-12-29 Standard Slag Cement Cementitious binder for consolidated fill
CN107298537A (zh) * 2017-06-12 2017-10-27 哈尔滨工业大学 一种复合活化铁尾矿砂辅助胶凝材料及其制备方法
CN108947419A (zh) * 2018-07-17 2018-12-07 广东复特新型材料科技有限公司 一种结构专用修补砂浆及制备方法
CN110317029A (zh) * 2019-07-03 2019-10-11 西安建筑科技大学 一种砖石古建筑加固修复用硅灰调和水硬石灰砂浆及制备方法
CN110563422A (zh) * 2019-09-16 2019-12-13 厦门翰林苑建设工程有限公司 一种用于古建筑青砖墙体裂缝的修复材料及施工工艺
CN110922137A (zh) * 2019-12-17 2020-03-27 北京建工新型建材有限责任公司 用于大面积结构修复体系的施工工艺
CN111187010A (zh) * 2020-01-10 2020-05-22 安徽马钢嘉华新型建材有限公司 一种无熟料高性能低成本的新型复合胶凝材料
CN111196688A (zh) * 2020-01-10 2020-05-26 安徽马钢嘉华新型建材有限公司 利用铁尾矿粉、矿渣微粉、脱硫灰制备复合胶凝材料的方法
CN111847924A (zh) * 2020-08-04 2020-10-30 武汉大学 一种尾矿基胶凝材料及其制备方法
CN113562991A (zh) * 2021-07-21 2021-10-29 安徽省国矿环保科技有限责任公司 一种超细铁基无碳胶凝材料及其制备方法及其应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘文永: "《铁尾矿制备建筑材料技术》", 30 April 2012, 中国建材工业出版社 *
杨剑等: ""古建筑修复用聚合物砂浆的配合比优化及微结构表征"", 《混凝土与水泥制品》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115557748A (zh) * 2022-09-27 2023-01-03 上海思飞历保建筑科技有限公司 一种古建筑青砖外墙的修复材料及其制备方法
CN115557748B (zh) * 2022-09-27 2023-06-30 上海思飞历保建筑科技有限公司 一种古建筑青砖外墙的修复材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114105502B (zh) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110981356A (zh) 一种以工业废弃残渣为掺合料的混凝土及其制备方法
CN112028579A (zh) 陶瓷抛光渣基泡沫轻质土及其制备方法、应用
CN112537920B (zh) 用于硫酸钠和碳酸钠碱激发胶凝材料的纳米增强剂及其制备方法和应用
CN114890762B (zh) 一种提高喷射混凝土耐久性能的复合掺合料及其制备方法
CN108585925A (zh) 一种自保温混凝土砌块
CN111170758A (zh) 一种泡沫混凝土、其制备方法和用途
CN108083679B (zh) 一种混凝土减胶剂及其制备方法
CN110041035A (zh) 一种低胶材用量的c30高抗渗混凝土及其制备方法
CN114105502B (zh) 胶凝材料、古建筑修复砂浆及其制备方法
CA3215465A1 (en) Binder composition comprising pozzolanic material and fine filler
CN112573886B (zh) 一种含有大比例矿渣的水泥及其制备方法
CN111268988B (zh) 一种高耐水免煅烧磷石膏基边坡砌块材料及其制备
CN114685069A (zh) 一种硫酸盐激发粉煤灰胶凝材料及其制备方法与应用
CN111732381A (zh) 一种磷渣粉混凝土的制备方法
CN115321924A (zh) 地下结构工程用耐久自密实填充混凝土材料
CN114105556A (zh) 一种高性能快凝早强混凝土及其制备方法
CN110698088B (zh) 一种缓凝硅酸盐水泥及其制备方法
CN109354436B (zh) 一种水洗海砂适用型预配砂浆专用胶材包及其制备方法
CN106278025A (zh) 一种高强度混凝土及其制备方法
CN115321908B (zh) 基于高品质机制砂的高性能混凝土及其制备方法
CN110590311A (zh) 一种水泥及其制备方法
CN115259709B (zh) 改性玻璃微珠及其制备方法、促凝早强剂及其制备方法
CN114988838B (zh) 一种石膏自流平砂浆及其制备方法
CN115583827B (zh) 一种塑性早强型盾构隧道同步注浆材料及其制备方法
CN113603444B (zh) 一种固废基干混砂浆及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant