CN114315270A

CN114315270A - 一种掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆及其制备方法

Info

Publication number: CN114315270A
Application number: CN202111558244.8A
Authority: CN
Inventors: 冉涛; 庞建勇; 姚韦靖; 童格军
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明公开了一种掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆及其制备方法，水泥砂浆包括水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠、钢纤维、聚羧酸高效减水剂。水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠按照质量比为：1042：4168：521：521：(2800‑4000)：(286‑859)。钢纤维体积掺量为3％，聚羧酸型减水剂掺量为胶凝材料的3％。本发明结合了漂珠优秀的饱水和释水性能，用其来替代石英砂，解决了低水胶比水泥砂浆自收缩的问题，同时保证水泥砂浆强度没有大幅降低，具有良好的实际应用价值。

Description

一种掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆及其制备方法

背景技术

低水灰比高强水泥砂浆广泛应用于工程实际中，但其早期自收缩过大导致的开裂变形是一个迫切需要解决的问题。低水灰比水泥砂浆因为其水灰比较低在水泥水化的过程中水泥砂浆内部的水被消耗，内部产生的毛细张力导致产生一些微裂隙，而随着时间的推移裂隙不断发育，再加上外部环境变化的影响，水泥砂浆外壳就会开裂变形。这又会导致外界的水、空气、氯离子等侵蚀介质进入，更加速裂缝的发育，最终导致整体试件失去工作性能。内部养护是一种有效的减缩手段，目前常用的内养护剂有高吸水性树脂和聚合轻骨料，但将其掺入后会导致水泥砂浆力学性能大幅下降。所以目前亟需一种在不大幅降低水泥砂浆力学性能的情况下，可以控制早期自收缩的方法。

发明内容

发明目的：提供了一种掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆及其制备方法，以解决背景技术中所涉及的问题。。

一种掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于，包括水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠、钢纤维、聚羧酸高效减水剂。水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠按照质量比为：1042： 4168：521：521：(2800-4000)：(286-859)。钢纤维体积掺量为3％，聚羧酸型减水剂掺量为胶凝材料的3％。

水泥为P·O52.5普通硅酸盐水泥.

硅粉纯度大于99.96％，表观密度为2000kg/m³。

偏高岭土细度模数为1250目，活性指数大于110。

石英砂配比为把20-40目、40-60目、60-80目、80-120目的石英砂按质量比为1:1:1:1混合均匀备用，石英砂莫氏硬度为7.5，不均匀系数小于1.8，纯度大于99.3％。

漂珠为穿孔粉煤灰，粉体颗粒，细度为160-200目。

钢纤维为波浪型，表面为凹凸状，长度为10-12mm，长径比为20，抗拉强度为600Mpa。

减水剂为聚羧酸型减水剂，减水率为30％

掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆的制备方法：

(1)称取水、水泥、硅灰、偏高岭土、钢纤维、漂珠、石英砂。先将水泥、硅灰、偏高岭土搅拌混合均匀。

(2)然后将水和减水剂混合后加入，搅拌至水泥砂浆呈稠和状，继续加入饱水穿孔漂珠。(3)搅拌2min最后分散加入钢纤维搅拌至粘稠无浮浆状态，最后进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜进行薄膜养护后拆模进行标准养护，即得所述高强减缩水泥砂浆。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明所述的高强减缩抗裂水泥砂浆由水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠、钢纤维、聚羧酸高效减水剂按一定比例混合配置而成。其中钢纤维的加入，提高了水泥砂浆的抗拉强度和抗折强度。因为钢纤维的形状为波浪型，使得纤维表面与水泥浆体之间的摩擦粘聚力增强，材料具有良好的一体性。饱水漂珠的加入，填补了低水胶比水泥砂浆在早期水化时内部水分的缺口。随着时间的推移，饱水漂珠逐渐释放内部蕴含的水分，缓解了水泥砂浆内部的自干燥现象，促进了水泥的进一步水化，水化产物的生成又填补了水泥浆体之间的微裂隙，有效控制了水泥砂浆的开裂行为，提高了水泥砂浆的耐久性能。

漂珠本质为粉煤灰的一种，形状为表面开孔的球体。通过真空负压操作，把水装载于其中，漂珠载水率为120％。在试验操作前先把漂珠进行真空饱水操作，获得饱水漂珠，在胶凝材料和水混合均匀后加入饱水漂珠。通过对净浆的电镜观察，漂珠在浆体中生存率良好，这也确保了漂珠可以在水泥水化中提供足够的内养护水。同时得益于漂珠形状的特殊性，其与水泥浆体的界面过渡区良好，这大大改善了水泥浆体的微观结构，提高了水泥砂浆的力学性能和耐久性能。漂珠等体积代替石英砂，减少了产品成本，提高了产品质量。同时粉煤灰为燃煤电厂主要排出的固体废物，实现了工业固废的再利用，符合国家生态环保的战略方针。

通过掺加聚羧酸类高效减水剂，减少用水量的同时提高了水泥砂浆的和易性；增加了水泥砂浆的密实度，提高了水泥砂浆的强度，延长了其使用寿命。

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。

图1是本发明实施例中的不同漂珠掺量下高强水泥砂浆抗压强度数据图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明进行详细阐述

本发明提供一种掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于，包括水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠、钢纤维、聚羧酸高效减水剂。水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠按照质量比为：1042：4168：521：521：(2800-4000)：(286-859),钢纤维体积掺量为3％，聚羧酸型减水剂掺量为胶凝材料的3％。

本发明所述高强抗裂水泥砂浆的制备方法包括以下步骤：

称取水、水泥、硅灰、偏高岭土、钢纤维、漂珠、石英砂。先将水泥、硅灰、偏高岭土搅拌混合均匀，然后将水和减水剂混合后加入，搅拌至水泥砂浆呈稠和状，继续加入饱水穿孔漂珠。搅拌2min最后分散加入钢纤维搅拌至粘稠无浮浆状态，即得所述高强减缩水泥砂浆。

实施例一

本发明所述的高强减缩水泥砂浆，由水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠、钢纤维、聚羧酸高效减水剂制备而成。其中水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠按照质量比为：1042：4168： 521：521：3600：286。

减水剂掺量为胶凝材料的3％，胶凝材料包括水泥、硅粉和偏高岭土。钢纤维体积掺量为3％。

水泥为P·O52.5普通硅酸盐水泥。

硅粉纯度大于99.96％，表观密度为2000kg/m³。

偏高岭土细度模数为1250目，活性指数大于110。

漂珠为穿孔粉煤灰，粉体颗粒，细度为160-200目。漂珠载水率为 120％，通过真空负压的方法饱水。

减水剂为聚羧酸型减水剂，减水率为30％

掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆的制备方法：

(2)然后将水和减水剂混合后加入，搅拌至水泥砂浆呈稠和状，继续加入饱水穿孔漂珠。(3)搅拌2min最后分散加入钢纤维搅拌至粘稠无浮浆状态，最后进行装模、振捣、成型后，表面覆盖塑料薄膜进行养护等水泥浆体终凝后拆模，即得所述高强减缩水泥砂浆。

将混水泥砂浆拌合物装入模具，放到振动台上进行振捣，分两次进行装模，第二次装模结束后在振动台上进行抹平，直至平面光滑，24h 后拆除模具。然后放入养护室进行标准养护，温度控制在(20±2)℃左右，相对湿度95％以上。测试样品3d、7d、28d抗压强度。

对样品进行力学性能测试，抗测试样品为50×50×50mm的小立方体。

对样品不同龄期的自收缩进行测试，采用波纹管法测试自收缩变化。

将准备好的拌合物，缓慢灌入波纹管中，灌入完成后波纹管一端用塑料薄片密封，将整根管体水平放置在带有凹槽的硬塑料板上，保证管体不在水平方向上被拉伸。等到水泥浆体终凝后，记录试件初始长度。

将试件移入环境温度控制在20℃，湿度为95％左右的养护室内按预定的时间进行自收缩测量。

实施例二

本发明所述的高强减缩水泥砂浆，由水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠、钢纤维、聚羧酸高效减水剂制备而成。其中水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠按照质量比为：1042：4168： 521：521：3200：574。

重复实施例一实验操作，获得水泥砂浆拌合物。将水泥砂浆拌合物装入模具，放到振动台上进行振捣，分两次进行装模，第二次装模结束后在振动台上进行抹平，直至平面光滑，24h后拆除模具。然后放入养护室进行标准养护，温度控制在(20±2)℃左右，相对湿度95％以上。测试样品3d、7d、28d抗压强度。

实施例三

本发明所述的高强减缩水泥砂浆，由水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠、钢纤维、聚羧酸高效减水剂制备而成。其中水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠按照质量比为：1042：4168： 521：521：2800：859。

重复实施例一实验操作，获得水泥砂浆拌合物。将水泥砂浆拌合物装入模具，放到振动台上进行振捣，分两次进行装模，第二次装模结束后在振动台上进行抹平，直至平面光滑，24h后拆除模具。然后放入养护室进行标准养护，温度控制在(20±2)℃左右，相对湿度95％以上。测试样品3d、7d、28d抗压强度

将试件移入环境温度控制在20℃，湿度为95％左右的养护室内按预定的时间进行自收缩测量.

表1抗压强度测试结果

根据表1，抗压强度测试结果可知，与基准组相比，在龄期为3d 时、漂珠掺量为3％、6％、9％的实验组抗压强度分别降低2.7％、5.1％、 5.5％。在龄期为7d时、漂珠掺量为3％、6％、9％的实验组抗压强度分别降低2.9％、1.7％、5.8％。在龄期为28d时、漂珠掺量为3％、6％、9％的实验组抗压强度分别增加6.6％、3.1％、0.4％。在早期与基准组相比，实验组抗压强度下降较小。而在28d龄期时，三组实验组抗压强度都比基准组有所升高，这反映了漂珠内部的内养护水缓慢释放，促进了水泥材料后期的水化，提高了抗压强度。

表2自收缩测试结果

根据表二，自收缩测试结果可知，28d龄期时，基准值、实施例一、实施例二、实施例三自收缩值分别为652.6με、487.2με、416.9με、 386.2με。与基准组相比，自收缩量分别减小25.3％、36.1％、40.8％。数据表明掺入穿孔漂珠可以大幅降低水泥砂浆自收缩值，而且随着漂珠掺量的增加，自收缩减小幅度也随之增加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于，包括水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠、钢纤维、聚羧酸高效减水剂。水、水泥、硅粉、偏高岭土、石英砂、饱水漂珠按照质量比为：1042：4168：521：521：(2800-4000)：(286-859)。钢纤维体积掺量为3％，聚羧酸型减水剂掺量为胶凝材料的3％。

2.根据权利要求1所述的掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于水泥为P·O52.5普通硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于硅粉纯度大于99.96％，表观密度为2000kg/m³。

4.根据权利要求1所述的掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于偏高岭土细度模数为1250目，活性指数大于110。

5.根据权利要求1所述的掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于把20-40目、40-60目、60-80目、80-120目的石英砂按质量比为1:1:1:1混合均匀备用，石英砂莫氏硬度为7.5，不均匀系数小于1.8，纯度大于99.3％。

6.根据权利要求1所述的掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于漂珠为穿孔粉煤灰，粉体颗粒，细度为160-200目。

7.根据权利要求1所述的掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于钢纤维为波浪型，表面为凹凸状，长度为10-12mm，长径比为20，抗拉强度为600Mpa。

8.根据权利要求1所述的掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆，其特征在于减水剂为聚羧酸型减水剂，减水率为30％。

9.权利要求1-8中任意一项所述掺加钢纤维和漂珠的高强减缩水泥砂浆的制备方法，其特征在于，称取水、水泥、硅灰、偏高岭土、钢纤维、漂珠、石英砂。先将水泥、硅灰、偏高岭土搅拌混合均匀，然后将水和减水剂混合后加入。搅拌至水泥砂浆呈稠和状，继续加入饱水穿孔漂珠，搅拌2min最后分散加入钢纤维搅拌至粘稠无浮浆状态，最后进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜进行薄膜养护后拆模进行标准养护，即得所述高强减缩水泥砂浆。