CN115477515A - 一种喷射型超高性能混凝土浆料及其制备与喷射方法 - Google Patents

一种喷射型超高性能混凝土浆料及其制备与喷射方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种喷射型超高性能混凝土浆料，由水泥、矿物掺合料、石英砂、硅微粉、凹凸棒土、减水剂、消泡剂、纤维、水组成，还包括防沉降剂和絮凝剂，本发明通过添加防沉降剂配合凹凸棒土来增加UHPC浆料的抗流挂性能，同时可有效防止UHPC浆料中纤维上浮，增强其增稠、防垂流、防沉之效果；通过添加絮凝剂，能够在水泥颗粒表面生成离子键或共价键，将水泥、骨料、纤维等牢固地联结在一起，提高UHPC浆料的黏聚性和充填性；采用软管蠕动式砂浆喷涂机，解决了GRC设备不能同时喷涂UHPC浆料和纤维的问题，喷射时能够将水泥、骨料、纤维均匀喷射在型模内，同时每层喷射厚度在10～20mm，解决了GRC设备喷涂量小导致的界面层多、气孔率多、强度不稳定等问题。

Description

一种喷射型超高性能混凝土浆料及其制备与喷射方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种喷射型超高性能混凝土浆料及其制备与喷射方法。
背景技术
随着人们对建筑的艺术和美观要求不断提高，各种个性化、复杂多面及曲面、镂空等造型的建筑装饰构件的需求不断增大，这对建筑装饰构件的生产技术和原材料性能提出新的要求。GRC材料作为建筑装饰构件，其自身性能较差，极容易发生变形开裂等问题，耐久性也无法满足与建筑同寿命的要求，因此逐渐被超高性能混凝土（UHPC）材料替代。
超高性能混凝土(UHPC) 建筑装饰构件具有超高强度和超高耐久性，其在工程中的应用有利于减轻结构自重，提高在高湿度环境、频繁受除冰盐腐蚀与冻融循环作用下结构的耐久性能，同时具有良好的造型和加工性能，该产品具备造型丰富、纹理多样、色彩可调等特点，相对于传统的GRC建筑装饰构件，还具备抗压强度高、耐久性、易维护好等优点，能够为个性化建筑设计创意灵感和装配式建筑高性能、轻量化发展提供解决方案。
但超高性能混凝土（UHPC）材料难于采用喷射工艺成型，故难以制备个性化、复杂多面及曲面造型板材，若依据常规工艺采用GRC喷射，使用喷射枪等将切断成规定长度的玻璃纤维与浆料喷射至型模内，会使得纤维分布不均匀，出现局部纤维含量过低，或是缠绕结团都会严重影响产品品质。
中国专利CN112209686A公开了一种可喷射超高性能混凝土浆料及其制备方法，其采用GRC喷射工艺制备出符合国标的混凝土装置板材；中国专利CN110342875B公开了一种喷涂型超高性能装饰混凝土材料及其制备方法，将拌合好的料浆通过喷涂设备进行泵送喷涂，在喷涂设备喷嘴处与耐碱玻璃纤维混合，共同喷涂到模具表面成型；两者均是采用GRC喷射工艺，会使得纤维分布不均匀，出现局部纤维含量过低，或是缠绕结团都会严重影响产品品质，甚至发生安全事故。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的缺点，提供一种喷射型超高性能混凝土浆料，通过添加防沉降剂配合凹凸棒土来增加UHPC浆料的抗流挂性能；同时添加絮凝剂提高UHPC浆料的黏聚性和充填性，喷射时能够将水泥、骨料、纤维均匀喷射在型模内。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种喷射型超高性能混凝土浆料，由以下重量份的原料制备而成：水泥300～450份，矿物掺合料50～150份，石英砂450～550份，硅微粉50～100份，凹凸棒土20～30份，减水剂2～5份，消泡剂0.4～1.2份，纤维10～20份，水100～150份；还包括防沉降剂和絮凝剂，所述防沉降剂重量份为所述水质量的0.5%～3.0%，所述混凝土絮凝剂重量份为所述水质量的0.5%～3.0%。
进一步的，所述水泥为52.5硅酸盐水泥、62.5硅酸盐水泥的一种。
进一步的，所述矿物掺合料为硅灰、矿粉中的一种或两种。
进一步的，所述纤维为聚甲醛纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维的一种。
进一步的，所述防沉降剂为有非离子型聚氧乙烯脂肪胺(醇)、聚氧乙烯脂肪醇硫酸盐(Uniperol W)、聚二醇醚中的一种或几种混合。防沉降试剂具有防沉降与分散的作用，喷涂时有极佳的防垂流性，同时可有效防止UHPC浆料中纤维上浮，并对凹凸棒土有良好的湿润分散性,并且增强其增稠、防垂流、防沉之效果。
进一步的，所述混凝土絮凝剂为纤维素类絮凝剂、聚丙烯酰胺类絮凝剂、多聚糖类絮凝剂的一种或几种混合。所述絮凝剂是含有长链结构的水溶性高分子物质，能够在水泥颗粒表面生成离子键或共价键，将水泥、骨料、纤维等牢固地联结在一起，提高UHPC浆料的黏聚性和充填性，可确保喷射时UHPC不分散。
本发明还提供所述喷射型超高性能混凝土浆料的制备与喷射方法，包括如下步骤：
S1:将防沉降剂、絮凝剂和凹凸棒土投入水中，搅拌2～5min；
S2:将水泥、矿物掺合料、石英砂、硅微粉、减水剂、消泡剂投入强制式搅拌机中搅拌5～10min，分散均匀；
S3:将步骤S1制得得混合液体加入强制式搅拌机中搅拌5～10min，得到浆料；
S4:将纤维缓慢投入到强制式搅拌机中浆料中，搅拌2～5min，得到喷射浆料；
S5: 将拌合好的喷射浆料通过软管蠕动式砂浆喷涂机喷射至型模内成型。
进一步的，软管蠕动式砂浆喷涂机的喷射工艺为：输送压力为3～5Mpa、输送流量为2～5m3/min、喷射距离为0.5～1.5m、喷射厚度控制在每层10～20mm。
软管蠕动式的砂浆喷涂机，喷涂压力高，流量大，工艺先进，适用于高粘稠度的UHPC浆料的喷射，可以把预混纤维的UHPC浆料均匀喷射在型模内，解决了GRC设备不能同时喷涂UHPC浆料和纤维的问题；同时一台喷涂机每小时可轻松喷涂100～150m2，每层喷射厚度在10～20mm，解决了GRC设备喷涂量小，每层厚度在3～8mm导致的界面层多、气孔率多、强度不稳定等问题。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明提供的喷射型超高性能混凝土浆料，通过添加防沉降剂配合凹凸棒土来增加UHPC浆料的抗流挂性能，同时可有效防止UHPC浆料中纤维上浮，防沉降剂对凹凸棒土有良好的湿润分散性,并且增强其增稠、防垂流、防沉之效果。
2、本发明提供的喷射型超高性能混凝土浆料，通过添加混凝土絮凝剂，能够在水泥颗粒表面生成离子键或共价键，将水泥、骨料、纤维等牢固地联结在一起，提高UHPC浆料的黏聚性和充填性，解决了喷射型UHPC浆料喷射时分散各处不均匀，水泥、骨料、纤维在型模内分散不匀等问题。
3、本发明采用软管蠕动式砂浆喷涂机，解决了GRC设备不能同时喷涂UHPC浆料和纤维的问题，喷射时能够将水泥、骨料、纤维均匀喷射在型模内。
4、本发明采用软管蠕动式砂浆喷涂机，每小时可轻松喷涂100～150m2，每层喷射厚度在10～20mm，解决了GRC设备喷涂量小，每层厚度在3～8mm导致的界面层多、气孔率多、强度不稳定等问题。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种喷射型超高性能混凝土浆料，按重量份计如下，水泥400份；矿物掺合料：硅灰50份，矿粉50份；30～50目石英砂280份，50～100目石英砂200份；500目硅微粉60份，1000目硅微粉40份；凹凸棒土20份；减水剂4份；消泡剂0.6份，；纤维15份；水120份。
还包括防沉降剂为水质量的1.0%，絮凝剂为水质量的2.5%。
实施例2
一种喷射型超高性能混凝土浆料，按重量份计如下，水泥450份；矿物掺合料：硅灰30份，矿粉30份；30～50目石英砂300份，50～100目石英砂200份；500目硅微粉30份，1000目硅微粉30份；凹凸棒土30份；减水剂3份；消泡剂0.8份；纤维12份；水110份。
还包括防沉降剂为水质量的2.5%，絮凝剂为水质量的1.5%
实施例3
一种喷射型超高性能混凝土浆料，按重量份计如下，水泥320份；矿物掺合料：硅灰70份，矿粉70份；30～50目石英砂265份，50～100目石英砂270份；500目硅微粉40份，1000目硅微粉40份；凹凸棒土25份；减水剂5份；消泡剂1.0份，；纤维18份；水130份。
还包括防沉降剂为水质量的2.0%，絮凝剂为水质量的2.0%。
对实施例1～3的喷射型超高性能混凝土浆料，按照如下步骤进行制备与喷射：
S1:将防沉降剂、絮凝剂和凹凸棒土投入水中，搅拌3min；
S2:将水泥、矿物掺合料、石英砂、硅微粉、减水剂、消泡剂投入强制式搅拌机中搅拌8min，分散均匀；
S3:将步骤S1制得得混合液体加入强制式搅拌机中搅拌6min，得到浆料；
S4:将纤维缓慢投入到强制式搅拌机中浆料中，搅拌4min，得到喷射浆料；
S5: 将拌合好的喷射浆料通过软管蠕动式砂浆喷涂机喷射至型模内成型。
实施例1～3的喷射型超高性能混凝土浆料采用软管蠕动式砂浆喷涂机，喷射工艺为：输送压力为45Mpa、输送流量为3m3/min、喷射距离为0.8m、喷射厚度控制在每层12mm，喷射时能够将水泥、骨料、纤维均匀喷射在型模内，抗流挂性能好，防垂流、防沉效果好。喷射至型模内成型的UHPC 建筑装饰构件，脱模后表面无气孔，表面显色均匀无色差，切开后断面水泥、骨料、纤维均匀，达到理想的装饰效果。
对实施例1～3的喷射型超高性能混凝土浆料成型各成型三组试块进行抗压强度和抗折强度测试，结果见表1。
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE001
从表1可以看出，对实施例1～3成型三组试块进行抗压强度和抗折强度基本相同，无太大的偏差，从而验证了本发明的喷射型超高性能混凝土浆料通过软管蠕动式砂浆喷涂机喷射时能够将水泥、骨料、纤维均匀喷射在型模内，断面水泥、骨料、纤维均匀。
本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种喷射型超高性能混凝土浆料，其特征在于：由以下重量份的原料制备而成：水泥300～450份，矿物掺合料50～150份，石英砂450～550份，硅微粉50～100份，凹凸棒土20～30份，减水剂2～5份，消泡剂0.4～1.2份，纤维10～20份，水100～150份；还包括防沉降剂和絮凝剂，所述防沉降剂重量份为所述水质量的0.5%～3.0%，所述混凝土絮凝剂重量份为所述水质量的0.5%～3.0%。
2.根据权利要求1所述喷射型超高性能混凝土浆料，其特征在于：所述纤维为聚甲醛纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维的一种。
3.根据权利要求1所述喷射型超高性能混凝土浆料，其特征在于：所述防沉降剂为非离子型聚氧乙烯脂肪胺、聚氧乙烯脂肪醇硫酸盐、聚二醇醚中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述喷射型超高性能混凝土浆料，其特征在于：所述混凝土絮凝剂为纤维素类絮凝剂、聚丙烯酰胺类絮凝剂、多聚糖类絮凝剂的一种或几种混合。
5.一种喷射型超高性能混凝土浆料的制备与喷射方法，其特征在于：依次包括如下步骤：
S1:将防沉降剂、絮凝剂和凹凸棒土投入水中，搅拌2～5min；
S2:将水泥、矿物掺合料、石英砂、硅微粉、减水剂、消泡剂投入强制式搅拌机中搅拌5～10min，分散均匀；
S3:将步骤S1制得得混合液体加入强制式搅拌机中搅拌5～10min，得到浆料；
S4:将纤维缓慢投入到强制式搅拌机中浆料中，搅拌2～5min，得到喷射浆料；
S5: 将拌合好的喷射浆料通过软管蠕动式砂浆喷涂机喷射至型模内成型。
6.根据权利要求5所述喷射型超高性能混凝土浆料的制备与喷射方法，其特征在于，所述软管蠕动式砂浆喷涂机的喷射工艺为：输送压力为3～5Mpa、输送流量为2～5m3/min、喷射距离为0.5～1.5m、喷射厚度控制在每层10～20mm。
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