CN116283192B - 一种超高强度自密实海砂砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种超高强度自密实海砂砂浆及其制备方法，按质量份数计算，包括以下组分：硅酸盐水泥300‑400份、硫铝酸盐水泥80‑150份、粉煤灰50‑100份、硅灰30‑50份、石膏10‑30份、白石粉30‑50份、玄武岩纤维2‑10份、海砂600‑700份、可再分散乳胶粉8‑15份、减水剂5‑10份、消泡剂1‑2份、保水剂1‑3份和水220‑280份。本发明的自密实砂浆流动度大于300mm，抗压强度大于120MPa，具有良好的抗渗性和流动性，且采用的原材料简单易得，无需使用高强骨料，制备工艺简单并易于现场施工，并用海砂取代或部分取代河砂，可以缓解河砂缺乏现象，就地取材，节省了运输成本。

Description

一种超高强度自密实海砂砂浆及其制备方法

技术领域

本申请涉及自密实砂浆领域，特别是一种超高强度自密实海砂砂浆及其制备方法。

背景技术

随着高性能混凝土的发展，自密实混凝土以其优良的工作性能、力学性能和耐久性能引起了人们的普遍关注。自密实砂浆是一种特殊的自密实混凝土，同时也属于高强灌浆料的一种，主要应用于混凝土结构的加固修补，基础加固，预应力孔道灌浆等。而随着建筑工程现代化的发展，超高性能混凝土逐渐应用，对施工过程中出现的一些超高强度混凝土的质量缺陷，应采用相应超高强度的砂浆进行缺陷处理，但目前没有成熟的超高强度砂浆进行缺陷修补。

目前国内高强灌浆料一般多采用特种胶结材料和高强骨料配置，但是特种胶凝材料因产源少、存期短、价格高，工程应用中受到很大限制。现在多采用普通硅酸盐水泥灌浆料，但存在施工性能欠佳，凝结硬化后强度不高，体积变形严重等问题，产品质量难以保证，与施工预期目标效果差距明显，容易造成超高混凝土质量缺陷修补失败或者经过长期作用后失败。超高强自密实砂浆料在流动度和强度上难以同时满足高要求，若需要较高的流动度，必然要以强度作为牺牲，而砂浆强度较高时，流动性则较差。因此研究具有自密实特性及超高强度的砂浆作为灌浆材料具有重大的工程实际意义。

发明内容

鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种超高强度自密实海砂砂浆，包括：

一种超高强度自密实海砂砂浆，按质量份数计算，包括以下组分：硅酸盐水泥300-400份、硫铝酸盐水泥80-150份、粉煤灰50-100份、硅灰30-50份、石膏10-30份、白石粉30-50份、玄武岩纤维2-10份、海砂600-700份、可再分散乳胶粉8-15份、减水剂5-10份、消泡剂1-2份、保水剂1-3份和水220-280份。

优选地，所述可再分散乳胶粉的平均粒径为80μm，50％水溶液的粘度不小于10。

优选地，所述硅灰中的SiO₂的含量≥96％，28d活性指数为113％。

优选地，所述粉煤灰为一级灰，45μm方孔筛筛余量为10％，28天活性为122％。

优选地，所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，纤维长度为10～20mm，密度为2.5g/cm³。

优选地，所述海砂为细砂，细度模数1.5-2.5，粒径不大于5mm。

优选地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，含固量为38％，减水率为30％。

优选地，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂。

优选地，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素。

本申请还提供一种超高强度自密实海砂砂浆的制备方法，包括步骤：

按第一指定配比将所述减水剂、所述消泡剂、所述保水剂和所述水混合搅拌，得到外加剂水溶液；

按第二指定配比将所述硅酸盐水泥、所述硫铝酸盐水泥、所述粉煤灰、所述硅灰、所述石膏、所述白石粉、所述可再分散乳胶粉和所述玄武岩纤维混合搅拌3min，并加入一半所述外加剂水溶液混合慢速搅拌3min，最后加入剩下一半所述外加剂水溶液快速搅拌6min，得到海砂砂浆；

将所述海砂砂浆倒入模具中成型，成型后在试模表面覆盖薄膜，24h后脱模，并在标准条件下养护至指定龄期。

本申请具有以下优点：

在本申请的实施例中，相对于现有技术中的自密实砂浆在流动性和强度无法平衡的问题，本申请提供了平衡自密实砂浆的流动度和强度的解决方案，具体为：按质量份数计算，包括以下组分：硅酸盐水泥300-400份、硫铝酸盐水泥80-150份、粉煤灰50-100份、硅灰30-50份、石膏10-30份、白石粉30-50份、玄武岩纤维2-10份、海砂600-700份、可再分散乳胶粉8-15份、减水剂5-10份、消泡剂1-2份、保水剂1-3份和水220-280份。通过上述技术方案，本发明具备的有益效果为：

1、可同时满足大流动度和超高强度特性，流动度大于300mm，抗压强度大于120MPa，具有良好的抗渗性和流动性，无需振捣、无裂纹、气孔少且小，具备自密实能力，体积稳定性好，可用于超高强度混凝土的缺陷修复，弥补超高强度自密实砂浆的技术空白；

2、原材料简单易得，无需使用高强骨料，通过掺加外加剂和掺合料，结合配合比设计而配制出具有自密实特性、微膨胀特性及超高强度的砂浆，且制备工艺简单并易于现场施工；

3、用海砂取代或部分取代河砂，可以缓解河砂缺乏现象，就地取材，节省了运输成本，未经处理的海砂的价格仅为河砂的1/3～1/4，实现海砂资源的高值利用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的一种超高强度自密实海砂砂浆的制备方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本申请的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请一实施例提供的一种超高强度自密实海砂砂浆，按质量份数计算，包括以下组分：硅酸盐水泥300-400份、硫铝酸盐水泥80-150份、粉煤灰50-100份、硅灰30-50份、石膏10-30份、白石粉30-50份、玄武岩纤维2-10份、海砂600-700份、可再分散乳胶粉8-15份、减水剂5-10份、消泡剂1-2份、保水剂1-3份和水220-280份。

在本申请的实施例中，相对于现有技术中的自密实砂浆在流动性和强度无法平衡的问题，本申请提供了平衡自密实砂浆的流动度和强度的解决方案，具体为：按质量份数计算，包括以下组分：硅酸盐水泥300-400份、硫铝酸盐水泥80-150份、粉煤灰50-100份、硅灰30-50份、石膏10-30份、白石粉30-50份、玄武岩纤维2-10份、海砂600-700份、可再分散乳胶粉8-15份、减水剂5-10份、消泡剂1-2份、保水剂1-3份和水220-280份。本发明的自密实砂浆流动度大于300mm，抗压强度大于120MPa，具有良好的抗渗性和流动性，且采用的原材料简单易得，无需使用高强骨料，制备工艺简单并易于现场施工，并用海砂取代或部分取代河砂，可以缓解河砂缺乏现象，就地取材，节省了运输成本。

下面，将对本示例性实施例中一种超高强度自密实海砂砂浆作进一步地说明。

在本申请一实施例中，所述可再分散乳胶粉的平均粒径为80μm，50％水溶液的粘度不小于10。

具体地，本发明以石膏为主要基材，PⅡ42.5硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥作为主要的凝结材料，再与可再分散乳胶粉和矿物掺合料(粉煤灰、硅灰和白石粉)等组合一起作为凝结体系，组分间互补，粘结效果好。可再分散乳胶粉作为流变改良剂，具有较强的黏合性，既可以提高石膏基材料的内聚力，改善流动性，防止泌水、离析，又赋予了石膏基自流平材料良好的可变形性，有助于提高修补砂浆与界面的粘结力，而且砂浆固化与聚合物成膜同步进行，显著提高了修补砂浆的密实性，进而改善了砂浆的抗渗性和抗冻性能等。

砂浆的流动度随着可再分散乳胶粉掺量的增加，呈现先增大后减小的趋势，这是因为当掺量较小时，可再分散乳胶粉表面的活性物质会引入微小气泡，提高浆体对组分的悬浮能力，起到润滑作用，提高砂浆的内聚力，从而增大流动度，但是，过量的可再分散乳胶粉会大量消耗浆体内的自由水，使浆体黏度增大，流动度减小。

砂浆的强度随着可再分散乳胶粉掺量的增加，呈现减小后增大的趋势，这是因为可再分散乳胶粉的表面活性物质引入了大量微小气泡，此时引气效果占主导作用，这在一定程度上提高了自密实砂浆的和易性，但又会使得硬化初期浆体内部存在大量气孔，从而导致早期强度降低。

因此，砂浆的强度和流动性之间难以平衡。而本发明通过平均粒径为80μm、掺量为0.6％-0.8％的可再分散乳胶粉，并掺加指定配比的外加剂和矿物掺合料等原料，使得通过本发明制得的砂浆满足大流动度和超高强度的特性，流动度大于300mm，且抗压强度大于120MPa。

在本申请一实施例中，所述硅灰中的SiO₂的含量≥96％，28d活性指数为113％；在本申请一实施例中，所述粉煤灰为一级灰，45μm方孔筛筛余量为10％，28天活性为122％。

具体地，所述硅灰可以为满足标准GB/T27690《砂浆和混凝土用硅灰》要求的任一种或多种硅灰，包括普通硅灰和/或改性硅灰。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，同时吸水性强，提高了砂浆的和易性。在矿物掺合料、玄武岩纤维和所述可再分散乳胶粉的协同作用下，可提高砂浆的体积稳定性和抗裂性。

在本申请一实施例中，所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，纤维长度为10～20mm，密度为2.5g/cm³。具体地，所述玄武岩纤维作为原材料，可以防止砂浆形成裂缝，降低砂浆的孔隙率。

在本申请一实施例中，所述海砂为细砂，细度模数1.5-2.5，粒径不大于5mm。具体地，骨料是在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料，在建筑物中起骨架和支撑作用。用海砂作为骨料不仅可大幅提高石膏硬化体的耐磨性，降低变形，并在一定程度上减低裂纹的产生，还可降低材料的整体成本，无需级配，制备工艺简单并易于现场施工。并且由于河砂资源量供不应求，而海砂分布广泛、资源丰富、海上运输方便，海砂在建筑砂石资源利用中的比重越来越大。海砂中存在的Cl^-会加速砂浆的硬化，提高砂浆早期强度，提升施工效率。用海砂取代或部分取代河砂，可以缓解河砂缺乏现象，“变废为宝”未经处理的海砂的价格仅为河砂的1/3～1/4，节约成本。

在本申请一实施例中，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，含固量为38％，减水率为30％。具体地，减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。自流平砂浆应当具有优异的流动性能，在不增加拌和用水量的条件下，掺加减水剂可大幅提高砂浆浆体的流动度和硬化强度，同时可改善砂浆浆体的抗泌水性和抗离析沉降性，同时还减少单位水泥用量，节约水泥。

在本申请一实施例中，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂；具体地，自流平砂浆配方中含有减水剂和胶粉及保水剂等有机高分子外加剂，高速搅拌时，浆体极易产生大量气泡且不易破裂，加入微量消泡剂可抑制搅拌时气泡的形成，改善砂浆基本性能，并且能弥补砂浆强度降低。本发明选用聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂，其能有效防止或破坏水性体系中气泡的产生。

在本申请一实施例中，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素；具体地，在自流平材料中添加保水剂可有效控制自流平材料因失水过快而导致的材料水化不充分、强度降低、表面脱粉、干裂等现象。

参照图1，示出了本申请一实施例提供的一种超高强度自密实海砂砂浆的制备方法；

所述方法包括：

S110、按第一指定配比将所述减水剂、所述消泡剂、所述保水剂和所述水混合搅拌，得到外加剂水溶液；

作为一种示例，称取减水剂5-10份、消泡剂1-2份、保水剂1-3份和水220-280份，在容器中搅拌均匀备用，得到所述外加剂水溶液。

S120、按第二指定配比将所述硅酸盐水泥、所述硫铝酸盐水泥、所述粉煤灰、所述硅灰、所述石膏、所述白石粉、所述可再分散乳胶粉和所述玄武岩纤维混合搅拌3min，并加入一半所述外加剂水溶液混合慢速搅拌3min，最后加入剩下一半所述外加剂水溶液快速搅拌6min，得到海砂砂浆；

作为一种示例，称取PⅡ42.5硅酸盐水泥300-400份、硫铝酸盐水泥80-150份、粉煤灰50-100份、硅灰30-50份、石膏10-30份、白石粉30-50份、可再分散乳胶粉8-15份、玄武岩纤维2-10份，倒进搅拌锅中混合搅拌3min。等搅拌均匀后，加入一半步骤S110得到的外加剂水溶液，慢速搅拌3min，最后加入剩下的一半步骤S110得到的外加剂水溶液，快速搅拌6min得到浆料。

S130、将所述海砂砂浆倒入模具中成型，成型后在试模表面覆盖薄膜，24h后脱模，并在标准条件下养护至指定龄期；

具体地，把搅拌后的浆料倒入模具中成型，成型后在试模表面覆盖薄膜，24h后脱模，脱模后试件在标准条件下养护至规定龄期。

实施例1

按下表1中的配合比称取各组分，其中粉煤灰为一级灰，45μm方孔筛筛余量为10％，28天活性为122％，所述的硅灰SiO₂的含量≥96％，28d活性指数为113％，玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，纤维长度为10～20mm，密度为2.5g/cm³；

海砂为细砂，细度模数1.5-2.5，粒径不大于5mm，可再分散乳胶粉平均粒径为80μm，50％水溶液年度不小于10，减水剂为聚羧酸高效减水剂，含固量38％减水率为30％；消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂；保水剂为羟丙基甲基纤维素。

表1

性能测试结果：流动度为323mm，28天抗压强度为128MPa。

实施例2

按下表2中的配合比称取各组分，其中粉煤灰为一级灰，45μm方孔筛筛余量为10％，28天活性为122％，所述的硅灰SiO₂的含量≥96％，28d活性指数为113％，玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，纤维长度为10～20mm，密度为2.5g/cm³；

海砂为细砂，细度模数1.5-2.5，粒径不大于5mm，可再分散乳胶粉平均粒径为80μm，50％水溶液年度不小于10，减水剂为聚羧酸高效减水剂，含固量38％减水率为30％；消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂；保水剂为羟丙基甲基纤维素。

表2

性能测试结果：测得流动度为311mm，28天抗压强度为134MPa。

实施例3

按下表3中的配合比称取各组分，其中粉煤灰为一级灰，45μm方孔筛筛余量为10％，28天活性为122％，所述的硅灰SiO₂的含量≥96％，28d活性指数为113％，玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，纤维长度为10～20mm，密度为2.5g/cm³；

海砂为细砂，细度模数1.5-2.5，粒径不大于5mm，可再分散乳胶粉平均粒径为80μm，50％水溶液年度不小于10，减水剂为聚羧酸高效减水剂，含固量38％减水率为30％；消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂；保水剂为羟丙基甲基纤维素。

表3

性能测试结果：测得流动度为330mm，28天抗压强度为126MPa。

实施例1-3的性能测试均参照JC/T 1023—2021《石膏基自流平砂浆》中的规定测试流动度和抗压强度，所测超高强度自密实海砂砂浆的各项性能均符合标准JC/T 2381-2016《修补砂浆》规定的相关性能，制备得到的超高强度自密实海砂砂浆的流动度大于300mm，抗压强度大于120MPa，具有良好的抗渗性和流动性。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种超高强度自密实海砂砂浆及其制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种超高强度自密实海砂砂浆，其特征在于，按质量份数计算，包括以下组分：硅酸盐水泥300-400份、硫铝酸盐水泥80-150份、粉煤灰50-100份、硅灰30-50份、石膏10-30份、白石粉30-50份、玄武岩纤维2-10份、海砂600-700份、可再分散乳胶粉8-15份、减水剂5-10份、消泡剂1-2份、保水剂1-3份和水220-280份；

其中，所述可再分散乳胶粉的平均粒径为80μm，50％水溶液的粘度不小于10。

2.根据权利要求1所述的超高强度自密实海砂砂浆，其特征在于，所述硅灰中的SiO₂的含量≥96％，28d活性指数为113％。

3.根据权利要求1所述的超高强度自密实海砂砂浆，其特征在于，所述粉煤灰为一级灰，45μm方孔筛筛余量为10％，28天活性为122％。

4.根据权利要求1所述的超高强度自密实海砂砂浆，其特征在于，所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，纤维长度为10～20mm，密度为2.5g/cm³。

5.根据权利要求1所述的超高强度自密实海砂砂浆，其特征在于，所述海砂为细砂，细度模数1.5-2.5，粒径不大于5mm。

6.根据权利要求1所述的超高强度自密实海砂砂浆，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，含固量为38％，减水率为30％。

7.根据权利要求1所述的超高强度自密实海砂砂浆，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷类消泡剂。

8.根据权利要求1所述的超高强度自密实海砂砂浆，其特征在于，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的超高强度自密实海砂砂浆的制备方法，其特征在于，包括步骤：

按第一指定配比将所述减水剂、所述消泡剂、所述保水剂和所述水混合搅拌，得到外加剂水溶液；

按第二指定配比将所述硅酸盐水泥、所述硫铝酸盐水泥、所述粉煤灰、所述硅灰、所述石膏、所述白石粉、所述可再分散乳胶粉和所述玄武岩纤维混合搅拌3min，并加入一半所述外加剂水溶液混合慢速搅拌3min，最后加入剩下一半所述外加剂水溶液快速搅拌6min，得到海砂砂浆；

将所述海砂砂浆倒入模具中成型，成型后在试模表面覆盖薄膜，24h后脱模，并在标准条件下养护至指定龄期。