CN1564793A - 灰浆组合物 - Google Patents

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Abstract

一种制备灰浆组合物的方法，包括混合灰浆材料，所述灰浆材料包括至少25－45重量份高早强卜特兰水泥、40－60重量份砂子、0.05－0.12重量份多羧酸－基粉化减水剂和10－25重量份水，但不包括任何有机粘合剂。通过搅拌灰浆材料一直到搅拌负载快速降低，来实现其混合。本发明制备的灰浆组合物具有渗透到待粘接的表面内的优良能力和在硬化之后高的粘合强度。

Description

灰浆组合物
技术领域
本发明涉及灰浆组合物，它适合用作混凝土表面用连接材料和整饰材料，和进一步，作为粘合剂和欲用作增强的表面覆盖材料；和特别地涉及具有高粘合强度和高应变水平的无机灰浆组合物。
背景技术
水泥灰浆和树脂灰浆被称为灰浆组合物，用于诸如混凝土表面用连接材料和整饰材料之类的场合。水泥灰浆是通过将聚集体和水加入到水泥如卜特兰水泥或掺混水泥并混合它们而获得的混合物，和它主要用于喷涂切削或填充斜面的表面，或用作混凝土调节材料。在这些水泥灰浆当中，常用的类型是水泥与聚集体之比为1至2的1∶2灰浆，和水泥与聚集体之比为1至3的1∶3灰浆。
另一方面，树脂灰浆是通过将树脂(有机粘合剂)如苯乙烯-丁二烯橡胶胶乳(SBR)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)或聚丙烯酸酯(PAB)乳液混合到以上所述的水泥灰浆内获得的混合物。将树脂混合到水泥灰浆内的结果是，树脂灰浆在粘合强度、弯曲强度和耐酸方面具有改进的性能。因此，它被合适地用于封接装饰材料或修补地板、墙壁等。
然而，水泥灰浆的粘合强度通常低至0.3N/mm2-0.5N/mm2。强度远低于值2.0N/mm2，和甚至达不到值1.2N/mm2，而从地震安全的角度考虑，认为2.0N/mm2的强度是优选的，和1.2N/mm2的强度认为是日常安全的量度。此外，由于它的高吸水性能导致它容易膨胀/收缩，和反复的膨胀/收缩导致其劣化，从而引起剥离或龟裂。
另一方面，就树脂灰浆来说，由于将树脂混合到水泥灰浆内导致粘合强度增加。然而，由于树脂本身的性能保留，所以因环境因素如紫外线和雨水导致的劣化是显著的。因此，若大量的树脂用于树脂灰浆以获得满意的粘合强度，则树脂灰浆因环境因素导致更加显著的劣化，从而导致耐用性差，和不可能用于实际场合。此外，由于树脂本身可燃，所以树脂灰浆不适合于在可能产生火焰的场所使用。另外，它产生许多问题，如当树脂接触人的皮肤时，引起皮疹，和因有机溶剂的挥发导致环境污染。
作为最近的现有技术，日本专利特开No.11-092205公开了结合高压缩强度和低静态弹性模量的灰浆组合物，和日本专利特开No.2000-072518公开了喷涂具有高流动性的水泥。
然而，目前的状况是尚没有作出涉及满足下述所有条件的灰浆组合物的发明，所述条件是高粘合强度、高压缩强度、高应变水平和高弯曲强度以及能低成本地提供。
鉴于以上所述的问题作出了本发明，和因此，本发明的目的是提供具有足够高的粘合强度以满足地震安全标准，和还具有高应变水平的灰浆组合物。
本发明另一目的是提供具有高压缩强度、高弯曲强度和高从动(follower)性能和不易于龟裂的灰浆组合物。
本发明又一目的是提供不易于膨胀/收缩的灰浆组合物，和随时间的流逝具有有限的变化(由于时间流逝导致的劣化)。
本发明再一目的是提供考虑操作的安全性，不使用有机粘合剂的灰浆组合物，和尽可能避免使用其它有机材料和挥发性溶剂。
本发明另一目的是提供允许低材料成本和高可操作性的灰浆组合物。
根据下述说明，本领域的熟练人员将更好地理解本发明的其它目的、特征和优点。
发明内容
为了提供在没有使用任何有机粘合剂的情况下，在操作完成之后，能低成本地产生所要求的粘合强度的灰浆组合物，本发明的发明者将他们的注意力集中在卜特兰水泥和高性能AE(加气)减水剂的混合物上，和通过均匀分散水泥颗粒到灰浆组合物内，经由所谓的“锚接(anchoring)效果”，来试图产生所要求的粘合强度，以便允许水泥颗粒和水泥凝胶容易地渗透到水泥将要粘结到其上的物体中的微细沟槽和间隙内。本领域的熟练人员公知，在因高性能加气减水剂已带负电荷的水泥颗粒当中，静电排斥起作用，所以水泥颗粒均匀地分散在灰浆组合物内。
高性能加气减水剂通常分为四类：萘基试剂、三聚氰胺基试剂、氨基砜试剂和多羧酸基试剂。在这些高性能加气减水剂当中，已知多羧酸基试剂具有比萘基试剂优异的可分散性和分散保持能力，因为它们的分散机理具有比萘基试剂更大的吸收形式，并因此在颗粒中具有更强的静电排斥作用和位阻。因此，通过单独考虑水泥颗粒的分散作用，多羧酸基减水剂最优选用作高性能加气减水剂。
已知类型的卜特兰水泥包括例如普通卜特兰水泥、高早强卜特兰水泥和超高早强卜特兰水泥。就获得的容易程度以及成本来说，优选普通卜特兰水泥。然而，若在其中普通卜特兰水泥已用作水泥的水泥灰浆内混合多羧酸基减水剂，则由于多羧酸基减水剂具有强的硬化延迟效应(这会妨碍可操作性)，所以初始阶段的强度达不到足够的值。这已是公知的多羧酸基减水剂的缺点之一，且是为什么常使用其它类型减水剂如萘基减水剂的原因。
然而，在集中深入研究这一研究结果之后，本发明的发明者发现，在使用高早强卜特兰水泥作为水泥的水泥灰浆中，即使将多羧酸基减水剂混合在水泥灰浆中，实际上可产生充足的初始阶段强度，同时保持均匀分散水泥颗粒的效果和满足所要求的粘合强度，且不妨碍可操作性。在使用超高早强卜特兰水泥的水泥灰浆中，尽管预计相同的初始阶段强度，但由于高的水泥获得成本导致非常难于使用。
本发明的发明者通过反复的试验和失误证明，一些多羧酸基减水剂既不提供所要求的初始阶段强度，也没有提供粘合强度，即使将它们与高早强卜特兰水泥结合使用。根据本发明者的深入研究，认为提供满意的初始阶段强度和粘合强度的多羧酸基减水剂的特征在于它们具有短的主链和长的接枝链(-CH2CH2O-)的分子结构。换句话说，长的接枝链提供高的水泥颗粒分散能力，和短的主链促进水化反应并提高强度，这是由于水泥颗粒容易与水接触导致的。直到目前，原理还没有完全清楚。然而，适合在本发明中使用的多羧酸基减水剂必须使得当它们与高早强卜特兰水泥结合使用时，它们提供一定的初始阶段强度。相反，在存在或不存在初始阶段强度的情况下，可确定多羧酸基减水剂的合适性。
当多羧酸基减水剂呈粉末形式时，可事先通过混合水泥、砂子和减水剂，然后将混合物放置在将单独销售的袋子内，制备粉化的灰浆材料混合物，以改进销售处理的容易程度。此外，可通过仅混合混合物与水，在工作地点立即制备所需的灰浆组合物。
由于多羧酸基减水剂呈粉末形式，必须特别注意实现粉化的灰浆材料混合物的充分混合。本发明者深入研究后发现，当使用电搅拌器时，优选搅拌叶片或搅拌元件的形状使得它允许灰浆材料混合物根据搅拌叶片或搅拌元件的移动将经受充分的混合压力。
被均匀混合的灰浆材料混合物的确认随搅拌叶片的形状或旋转形式的变化而变化，和不可能以无条件的方式来规定。然而，本发明者发现，通常可通过搅拌负载的快速降低来确定它。当使用手动搅拌器时，可通过传递到使用者手上的搅拌压力的反作用力，来确定搅拌负载的快速降低。在固定到容器内的电搅拌器中，通过目测混合电动机的负载电流或旋转速度，可容易地确定搅拌负载的快速降低。另外，也可通过灰浆组合物的流动速度来确定灰浆材料混合物均匀混合与否。在深入研究之后，本发明的发明者已发现，尽管充分混合的灰浆组合物与还没有充分混合的灰浆组合物之间在流动值上没有大的差别，但就流动速度(灰浆组合物流动某一距离所要求的时间)来说，在流动速度上可产生大至2倍的差别。因此，也可通过流动速度的差别来确定灰浆材料混合物均匀混合与否。
至此，所述的本发明可理解为：(1)制备灰浆组合物的方法，(2)灰浆组合物本身，(3)欲在制备灰浆组合物中使用的粉化灰浆材料混合物，和(4)使用粉化的灰浆材料混合物制备灰浆组合物的方法。
具体地，本发明制备灰浆组合物的方法是混合灰浆材料，所述灰浆材料不包括任何有机粘合剂，但包括至少25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、0.05-0.12重量份粉化的多羧酸基减水剂和10-25重量份的水。若粉化多羧酸基减水剂的用量小于0.05重量份，则水泥颗粒可能不会充分分散。另一方面，若用量大于0.12重量份，则粉化的多羧酸基减水剂产生它的硬化延迟效应，从而可能不会充分增加初始阶段强度，和可能妨碍可操作性。
通过在搅拌器内搅拌灰浆材料，至少一直到搅拌负载快速降低，从而实现灰浆材料的混合。如此制备的灰浆组合物具有优良的物理性能，如根据JIS A6916，在完成操作之后的第28天具有2.5N/mm2或更高的粘合强度，根据JIS A 1149，在完成操作之后的第28天具有5000μ或更高的应变水平，和根据JIS R5201，在完成操作之后的第28天具有60.0N/mm2或更高的压缩强度，和根据JIS R 5201，在完成操作之后的第28天具有6.0N/mm2的弯曲强度，这是由于水泥颗粒均匀分散在水中导致的。
通过混合灰浆材料来制备本发明的灰浆组合物，所述灰浆材料不包括任何有机粘合剂，但包括至少25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、0.05-0.12重量份粉化的多羧酸基减水剂和10-25重量份的水。通过在搅拌器内搅拌灰浆材料，至少一直到搅拌负载快速降低，从而实现灰浆材料的混合。如此制备的灰浆组合物具有优良的物理性能，如根据JIS A6916，在完成操作之后的第28天具有2.5N/mm2或更高的粘合强度，根据JIS A1149，在完成操作之后的第28天具有5000μ或更高的应变水平，根据JIS R5201，在完成操作之后的第28天具有60.0N/mm2或更高的压缩强度，和根据JIS R5201，在完成操作之后的第28天具有6.0N/mm2或更高的弯曲强度，这是由于水泥颗粒均匀分散在水中导致的。
在根据本发明制备灰浆组合物中使用的粉化灰浆材料混合物是不包括有机粘合剂但包括至少25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、和0.05-0.12重量份粉化的多羧酸基减水剂的粉末混合物。通过将10-25重量份水灌注到混合的粉末内，然后通过搅拌混合物，一直到搅拌负载快速降低，从而制备灰浆组合物。所得灰浆组合物具有优良的物理性能，如根据JIS A6916，在完成操作之后的第28天具有2.5N/mm2或更高的粘合强度，根据JIS A1149，在完成操作之后的第28天具有5000μ或更高的应变水平，根据JIS R5201，在完成操作之后的第28天具有60.0N/mm2或更高的压缩强度，和根据JISR5201，在完成操作之后的第28天具有6.0N/mm2或更高的弯曲强度，这是由于水泥颗粒均匀分散在水中导致的。
根据本发明使用粉化的灰浆材料混合物制备灰浆组合物的方法包括步骤：将10-25重量份水灌注到粉化的灰浆材料混合物内，所述灰浆材料混合物不包括有机粘合剂，但包括25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、和0.05-0.12重量份粉化的多羧酸基减水剂，然后混合该混合物。通过在搅拌器内搅拌灰浆材料，至少一直到搅拌负载快速降低，从而实现灰浆材料的混合。如此制备的灰浆组合物具有优良的物理性能，如根据JIS A6916，在完成操作之后的第28天具有2.5N/mm2或更高的粘合强度，根据JIS A1149，在完成操作之后的第28天具有5000μ或更高的应变水平，根据JIS R5201，在完成操作之后的第28天具有60.0N/mm2或更高的压缩强度，和根据JISR5201，在完成操作之后的第28天具有6.0N/mm2或更高的弯曲强度，这是由于水泥颗粒均匀分散在水中导致的。
此处所使用的术语“粘合强度”是当灰浆组合物在仅一个表面与物体接触的情况下粘附到物体上时所测量的连接强度。至于水泥或灰浆的粘合强度，从日常的安全角度考虑，认为1.2N/mm2或更高(在第28天时测量)是理想的，和从地震安全的角度考虑，认为2.0N/mm2或更高(在第28天时测量)是理想的。
此处所使用的术语“应变水平”是当压缩负载被施加到圆柱试样上时引起的试样收缩和膨胀大小的系数。应变水平值越大，则收缩和膨胀量变大，并因此具有较高的从动性(followability)。相反，应变水平值越小，则收缩和膨胀量变小，并因此具有较低的从动性。
从地震安全的角度考虑，根据本发明获得的灰浆组合物结合充足的粘合强度和高的从动性。因此，在硬化之后，本发明的灰浆组合物不会轻易从表面上剥离，且能耐受表面的收缩和膨胀。因此，它适合于用作修补材料或增强钢杆表面用的覆盖材料等。
另外，根据本发明获得的灰浆组合物对垂直施加到结构体表面(其中组合物已施加到所述结构体表面上)上的外力具有高的抗性，这是由于在硬化之后压缩强度足够高导致的。因此，该组合物不容易破坏和龟裂。此外，由于弯曲强度足够高，所以组合物还对水平垂直施加到结构体表面上的外力具有高的抗性，并进而对破坏和龟裂变得不那么敏感。
关于多羧酸基减水剂，存在与高早强卜特兰水泥的相容性问题。然而，若所制备的灰浆组合物在完成操作之后的第3天的压缩强度为18.0N/mm2或更高，其中所述灰浆组合物具有仅仅高早强卜特兰水泥、多羧酸基减水剂、硅砂和水的混合成分(参考图1)，则可确定多羧酸基减水剂与高早强卜特兰水泥具有良好的相容性。
优选本发明的灰浆组合物或粉化的灰浆材料混合物包括0.05-1.0重量份保水剂(增稠剂)。通过包括保水剂，可给所得灰浆提供较高的保水性和渗透能力。在水泥或灰浆中，水的快速蒸发导致干透，从而阻止水泥或灰浆产生粘合强度。因此，使用具有保水性的添加剂，以允许对物体强的粘结。保水剂在保护水泥或灰浆免遭外部因素在粘合强度正形成时(初始阶段)阻止粘合强度的形成方面起重要作用，和允许粘合强度的正常形成。保水剂优选甲基纤维素。使用甲基纤维素作为保水剂提供较高的保水性和渗透能力，从而有助于改进可操作性和粘合强度。
根据本发明的灰浆组合物或粉化的灰浆材料混合物优选包括0.5-2.0重量份碳基粉末。通过包括0.5-2.0重量份碳基粉末，表面硬度得到提高，和水泥的水化得到加速。
根据本发明的灰浆组合物或粉化的灰浆材料混合物优选包括0.1-0.3重量份消泡剂。由于根据本发明，粘合剂(砂子和水以外的材料)构成了灰浆组合物的大部分，以便改进灰浆强度，所以气泡倾向于保留在灰浆内。然而，若灰浆材料包括0.1-0.3重量份消泡剂，则气泡数量变得充足，且有助于改进可操作性和强度。
根据本发明的灰浆组合物或粉化的灰浆材料混合物优选包括0.2-1.0重量份石膏。通过包括0.2-1.0重量份石膏，当水泥硬化并收缩时，可防止龟裂发生，这是由于石膏的膨胀性能导致的。包括石膏也有助于改进初始阶段的粘合强度、压缩强度和弯曲强度。
本发明的应用使得可实现制备功能灰浆组合物的方法。该方法包括制备粉化的灰浆材料混合物的步骤，所述灰浆材料混合物不包括有机粘合剂，但包括25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、和0.05-0.12重量份多羧酸基减水剂；和将10-25重量份水，与功能粉末、颗粒或液体一起添加到粉化的灰浆材料混合物中，并搅拌混合物，一直到搅拌负载快速降低的步骤。作为功能粉末，可简单地使用硅砂，或可引入任何功能粉末，如金属粉末或橡胶粉末，以实现具有各种功能性质的灰浆组合物。
附图的简要说明
图1是表示添加到本发明的灰浆组合物中的减水剂用量与它的物理性能之间关系的表；
图2是表示添加到本发明的灰浆组合物中的石膏用量与它的物理性能之间关系的表；
图3是表示添加到本发明的灰浆组合物中的保水剂用量与它的物理性能之间关系的表；
图4是表示添加到本发明的灰浆组合物中的碳基粉末的用量与它的物理性能之间关系的表；
图5是表示添加到本发明的灰浆组合物中的消泡剂用量与它的物理性能之间关系的表；
图6是表示倾倒在本发明的灰浆组合物上的水用量与它的物理性能之间关系的表；
图7是根据本发明灰浆组合物的实施例的列表图示。
图8是表示对比例的灰浆组合物与根据本发明的灰浆组合物的表。
图9说明了灰浆组合物的搅拌程度与灰浆组合物的流动状态之间的关系。
图10是显示水泥颗粒在其中均匀分散的状态的图示。
图11是显示灰浆组合物和灰浆组合物已粘结到其上的物体的界面结构(均匀分散状态)的图示。
图12是显示水泥颗粒在其中聚集的状态的图示。
图13是显示灰浆组合物和灰浆组合物已粘结到其上的物体的界面结构(聚集状态)的图示。
实施本发明的最佳方式
以下将详细地描述本发明的优选实施方案。然而，应当理解，不打算用这些实施方案限制本发明。
根据该实施方案，制备灰浆组合物的方法是通过将10-25重量份水灌注到事先制备好的粉化灰浆材料混合物中，并以预定的搅拌形式混合该混合物和水，从而制备灰浆组合物。
粉化的灰浆材料混合物包括至少25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、和0.05-0.12重量份粉化的多羧酸基减水剂。然而，它不包括可能产生各种负面影响的任何有机粘合剂。粉化的灰浆材料混合物进一步包括0.05-1.0重量份甲基纤维素作为保水剂，0.5-2.0重量份碳基粉末，0.1-0.3重量份消泡剂和0.2-1.0重量份石膏。
通过在电搅拌器中搅拌灰浆材料，来实现粉化的灰浆材料混合物的混合。作为电搅拌器，可使用常用的混合装置如手动混合器或配有容器的搅拌设备。作为配有容器的搅拌设备，可使用例如在日本实用新型特开No.3023035中所公开的配有容器的搅拌设备。搅拌时间随各种条件如所使用的水量、温度和湿度的变化而变化。然而，当使用手动混合器时，在500-700rpm下搅拌灰浆材料约5-7分钟。
为了使本发明的灰浆组合物有效地起作用，不用说，材料必须尽可能均匀混合。本发明的发明者在深入研究之后发现，可通过搅拌器内搅拌负载的快速降低来确定材料被均匀混合。此外，本发明者通过经验发现，在常规的灰浆组合物中，即使当材料已均匀混合，也不可能观察到搅拌负载快速降低的现象。当使用手动混合器时，可通过传输到操作混合器的手上的搅拌反作用力的大小，来确认搅拌负载的快速降低。当使用配有容器的搅拌设备时，可通过电动机的负载电流的快速降低或搅拌叶片旋转次数的增加来确认搅拌负载的快速降低。
此外，也可通过灰浆组合物的流动速度来确定材料是否已均匀混合。本发明的发明者在深入研究之后发现，充分混合的灰浆组合物与还没有充分混合的灰浆组合物之间在流动值上观察不到大的差别，但就流动速度(灰浆组合物流动某一距离所要求的时间)来说，在流动速度上可产生大至2倍的差别。因此，也可通过流动速度的差别来确定灰浆材料均匀混合与否。
如此制备的灰浆组合物显示出优良的物理性能，如根据JIS A6916在完成操作之后的第28天测量的粘合强度为2.5N/mm2或更高，根据JIS A1149在完成操作之后的第28天测量的应变水平为5000μ或更高，根据JIS R5201在完成操作之后的第28天测量的压缩强度为60.0N/mm2或更高，和根据JIS R5201在完成操作之后的第28天测量的弯曲强度为6.0N/mm2或更高。
此外，若在只混合高早强卜特兰水泥、多羧酸基减水剂、硅砂和水的灰浆组合物(参考图1)中，在完成操作之后的第3天测量的压缩强度不是18.0N/mm2或更高，则确定所使用的多羧酸-基粉化减水剂牌号相容性差。在此情况下，需要用其它牌号来替代该多羧酸-基粉化减水剂牌号。根据本发明者的深入研究，认为最佳的多羧酸-基粉化减水剂具有其中主链短而接枝链长的分子结构。
与常规的灰浆组合物相比，如此获得的灰浆组合物具有在硬化之后较高的粘合强度、较短的硬化时间和较高的初始较短强度的特殊操作和效果。
此处所使用的术语“粘合强度”是当灰浆组合物在仅一个表面与物体接触的情况下粘附到物体上时所测量的连接强度。至于水泥或灰浆的粘合强度，从日常的安全角度考虑，认为1.2N/mm2或更高是理想的，和从地震安全的角度考虑，认为2.0N/mm2或更高是理想的。粘合强度值是在根据JIS A6916，在完成操作之后的第28天测量的那些。此后，各类强度值表示在完成操作之后的第28天测量的强度，除非另有说明。
本发明的发明者认为，在本发明中，水泥凝胶渗透并填充混凝土表面上的微细沟槽和凹陷，和渗透并填充的水泥凝胶在这些沟槽和凹陷内硬化并膨胀，从而产生类似锚接的效果。水泥凝胶渗透能力和类似锚接部分强度的改进有助于粘合强度的提高。
当打算单独提高粘合强度时，可使用含有树脂量增加的树脂灰浆。然而，在灰浆内树脂量的增加引起其它问题，如耐用性、操作安全和较高的成本。因此，在本发明中，在确保2.0N/mm2或更高的粘合强度以满足地震安全，并考虑到粘合强度与其它要求如高应变水平、高压缩强度、高弯曲强度以及耐用性的改进和低成本的平衡的同时，确定所使用的材料和材料的搅拌时间。
此外，若在确保其它物理性能的优选值的同时，可获得2.5N/mm2或更高的粘合强度，则是更优选的。这些强度值是根据JIS A6916，在完成操作之后的第28天测量的那些。
此处所使用的术语“应变水平”是表示当压缩负载被施加到圆柱试样上时引起的试样收缩和膨胀大小的系数。应变水平值越大，则收缩和膨胀量变大，并因此具有较高的从动性。相反，应变水平值越小，则收缩和膨胀量变小，并因此具有较低的从动性。当相同大小的力被施加到具有高应变水平的材料和具有低应变水平的材料上时，具有高应变水平的材料显示出更大的变形。由于与常规的水泥灰浆相比，本发明的灰浆组合物具有较高的应变水平，当它经受压力时，它的变形大和它的拉伸性(从动性)高。在本发明中，确保5000μ或更高的应变水平。根据JIS A1149，在完成操作之后的第28天测量这些值。
此处所使用的术语“压缩强度”是当它经受压缩应力时，材料的抗性，和此处所使用的术语“弯曲强度”是当它经历弯曲应力时，材料的抗性。若材料具有高的弯曲强度，则即使当弯曲时，材料也不那么容易龟裂。因此，具有高压缩强度和高应变水平的材料即使当经历大的外力时，也不那么容易断裂，和即使当弯曲时，也不那么容易龟裂。在本发明中，确保60.0N/mm2或更高的压缩强度和6.0N/mm2的弯曲强度。根据JIS R 5201，在完成操作之后的第28天测量这些值。
实施例
以下将描述数个实施例，其中给出了确定合适用量的多羧酸基减水剂、无水石膏、保水剂、碳基粉末、消泡剂和水作为本发明的灰浆组合物用材料的实施方案。
[多羧酸基减水剂的优化]
在本发明中，将多羧酸基减水剂加入到灰浆组合物中，以使灰浆材料(水泥颗粒)均匀分散在水中。这能使灰浆组合物内的水含量降低，与此同时维持柔软度到确保可操作性的程度。
常规地，已进行了许多关于在灰浆组合物中使用多羧酸基减水剂的研究。多羧酸基减水剂能使灰浆材料高度均匀地分散在水中，但与此同时，它的缺点是当在灰浆组合物中使用时，灰浆组合物需要花费更长的时间来硬化。因此，当将多羧酸基减水剂加入到灰浆组合物内时，需要诸如促进剂之类的化学试剂，以提高灰浆组合物的初始阶段强度，和提高初始阶段强度所使用的化学试剂有时不利地影响灰浆组合物的耐用性或可操作性。本发明的发明者将他们的注意力集中在多羧酸-基粉化减水剂和高早强卜特兰水泥的结合上，和已发现，若选择合适的混合形式，则可在不使用化学试剂如促进剂来提高初始阶段强度的情况下，可降低硬化时间，和可改进灰浆组合物的初始阶段强度。换句话说，已证明，采用适合于本发明的高早强的卜特兰水泥，“当只混合高早强卜特兰水泥、多羧酸基减水剂、硅砂和水时(参考图1)”，根据JIS A 6916，在完成操作之后的第3天测量的压缩强度为18.0N/mm2或更高。因此，可获得灰浆组合物，它具有高的渗透到灰浆组合物将粘结在其上的表面内的能力和由于其锚接效果导致的高粘合强度，同时确保获得充足的初始阶段强度。
关于多羧酸基减水剂的类型，一类可选自商购的多羧酸基减水剂，和变化所添加的多羧酸基减水剂的用量，进行对比分析。使用用量为0.5g、1g、1.5g和3g的减水剂，进行试验，和在第3、7、14和28天时测量压缩强度、在第7、14和28天时测量弯曲强度，和第7、14和28天时测量粘合强度。图1示出了通过混合减水剂与380g高早强卜特兰水泥(在该图中是HES卜特兰水泥)、600g No.6硅砂和200g水制备的灰浆组合物所测量的物理性能。
如同一图中所示，对于样品1-1到1-5，观察到流动性、可操作性、压缩强度、弯曲强度和粘合强度的物理性能变化，同时变化以0g(1-1)、0.5g(1-2)、1.0g(1-3)、1.5g(1-4)和3.0g(1-5)的用量添加的多羧酸基减水剂量(在该图中是PAB减水剂)，但固定高早强卜特兰水泥(380g)、No.6硅砂(600g)和水(200g)的用量。根据该图，显而易见的是，在该实施例中，确定样品1-3(1.0g)在压缩强度(38.2N/mm2)、弯曲强度(4.9N/mm2)和粘合强度(2.23N/mm2)任何一个上均显示最高的值。因此，在该实施例中，确定多羧酸基减水剂的最佳添加量为1g。
若所使用的多羧酸基减水剂的用量太小，则可能不会获得满意的渗透/锚接效果。相反，若用量太大，则产生延迟聚集的问题。根据该试验结果，确定要使用的多羧酸基减水剂的合适用量为约1.0g-1.5g。另外，在多羧酸基减水剂与高早强卜特兰水泥之间存在相容性问题，和该实施例的试验结果表明，在完成操作之后的第3天的压缩强度为18.2N/mm2，因此确定多羧酸基减水剂具有与高早强卜特兰水泥良好的相容性(在完成操作之后的第3天的压缩强度＞18N/mm2)。
在该图内使用的术语“粘接剂”包括水泥和减水剂，和术语“粉末”包括水泥、减水剂和砂子。尽管强度随所使用的减水剂的种类的变化而略微变化，但任何种类的减水剂对实际的应用均可提供充足的渗透/锚接效果，只要使用合适的用量即可。
[石膏和/或其水化物的添加]
在本发明中，石膏和/或其水化物用作灰浆组合物的材料，以改进膨胀力和防止当水泥硬化时因硬化收缩导致的龟裂发生。此外，这能同时使初始阶段强度，如粘合强度、压缩强度或弯曲强度得到改进。
作为本发明所使用的石膏，可从二水化石膏、半水化石膏和无水石膏中合适地选择一种或两种或多种。然而，最优选无水石膏，因为在硬化之后它提供稳定性。
为了证实混合的石膏用量与物理值之间的关系，使用用量为0g(2-1)、5g(2-2)、10g(2-3)和15g(2-4)的石膏，测量在第3、7、14和28天时的压缩强度、在第7、14和28天时的弯曲强度，和第7、14和28天时的粘合强度。图2示出了通过混合石膏与380g高早强卜特兰水泥、1.0g减水剂、600g No.6硅砂和200g水制备的灰浆组合物测量的所得物理性能。
如同一图中所示，对于样品2-1到2-4，观察到流动性、可操作性、压缩强度、弯曲强度和粘合强度的物理性能变化，同时改变以0g(2-1)、5g(2-2)、10g(2-3)和15g(2-4)的用量添加的无水石膏量，但固定高早强卜特兰水泥(380g)、多羧酸基减水剂(1.0g)、No.6硅砂(600g)和水(200g)的用量。根据该图，显而易见的是，在该实施例中，确定样品2-2(5g)在压缩强度(41.4N/mm2)、弯曲强度(5.3N/mm2)和粘合强度(2.42N/mm2)任何一个上均显示最高的值。因此，在该实施例中，确定无水石膏的最佳添加量为5g。在该图内使用术语“粘合剂”包括水泥、石膏和减水剂，和术语“粉末”包括水泥、石膏、减水剂和砂子。
若混合的石膏用量太小，则当因硬化导致收缩时产生更易于龟裂的问题。相反，若用量太大，则由于高的膨胀力导致产生更易于龟裂的问题。由于取决于水泥的类型，水泥本身包括石膏，所以不需要外添加石膏。本发明的发明者得出结论，从可操作性和各种强度值的平衡角度考虑，外添加的石膏的用量优选为10g或更低。
[保水剂的添加]
将保水剂加入到灰浆组合物中可提供较高的保水性和渗透能力。在水泥或灰浆中，若蒸发了太多的水，则粘度增加和变得难以操作。因此，使用具有保水性的添加剂有助于可操作性。另外，通过使用保水剂，相容性增加和允许灰浆组合物渗透到物体表面上的微细沟槽或凹陷内，从而更坚固地粘结到物体上。
作为本发明所使用的保水剂，可合适地从常用的保水剂如纤维素保水剂、丙烯酸保水剂和乙烯基保水剂中选择一种或两种或多种保水剂。然而，优选的保水剂是例如甲基纤维素、羟乙基纤维素和甲基羟乙基纤维素。此外，从有助于保水性和渗透能力的角度考虑，甲基纤维素是最优选的。
保水剂选自甲基纤维素作为主成分的可商购保水剂，和变化所添加的保水剂的用量，进行对比分析。测试在第3、7、14和28天时的压缩强度、在第7、14和28天时的弯曲强度，和第7、14和28天时的粘合强度，同时变化以0g(3-1)、0.5g(3-2)、1g(3-3)、1.5g(3-4)和3g(3-5)的用量添加的保水剂量，进行试验。图3示出了通过混合保水剂与380g水泥C、5g无水石膏、1.0g减水剂B、600g No.6硅砂和200g水制备的灰浆组合物测量的所得物理性能。
如同一图中所示，对于样品3-1到3-5，观察流动性、可操作性、压缩强度、弯曲强度和粘合强度的物理性能变化，同时改变以0g(3-1)、0.5g(3-2)、1.0g(3-3)、1.5g(3-4)和3.0g(3-5)的用量添加的保水剂量，但固定高早强卜特兰水泥(380g)、无水石膏(5.0g)、多羧酸-基粉化减水剂(1.0g)、No.6硅砂(600g)和水(200g)的用量。
根据该图，显而易见的是，在该实施例中，确定样品3-3(1.0g)在压缩强度(49.6N/mm2)、弯曲强度(6.3N/mm2)和粘合强度(2.90N/mm2)任何一个上均显示最高的值。因此，在该实施例中，确定保水剂的最佳添加量为1.0g。在该图内使用术语“粘合剂”包括水泥、石膏、减水剂和保水剂，而术语“粉末”包括水泥、石膏、减水剂、保水剂和砂子。
若所使用的保水剂的用量太小，则可能不会获得满意的保水性。相反，若用量太大，则灰浆组合物的粘度过分得到提高，和流动值降低，这会劣化可操作性。本发明的发明者得出结论，从可操作性和各种强度值的平衡角度考虑，所使用的保水剂的用量优选为0.5g-1.5g。尽管强度值随所使用的保水剂的种类的变化而略微变化，但任何种类的保水剂可用于实际的应用，只要使用合适的用量即可。
[碳基粉末的添加]
在本发明的灰浆组合物中，添加碳基粉末是优选的，因为可获得诸如改进的可操作性、加强的表面硬度和水泥的加速水化之类的效果。
电极化碳基粉末的微粒，和当在水存在下混合时它释放电子，和当释放的电子与水或水泥颗粒的分子碰撞时，产生热并加速水泥的水化。一般地，温度越高，水泥的加速水化越快。
作为本发明所使用的碳基粉末，可合适地从常用的碳基粉末如粉化碳和粒状碳中选择一种或两种或多种碳基粉末。然而，为了以均匀的方式提供高的表面硬度，通常优选粉化碳。
为了证实要混合的碳-基试剂的用量，使用用量为0g(4-1)、10g(4-2)、20g(4-3)、40g(4-4)和15g(4-5)的碳-基试剂，进行试验测量在第3、7、14和28天时的压缩强度、在第7、14和28天时的弯曲强度，和第7、14和28天时的粘合强度。图4示出了通过混合碳-基试剂与380g高早强卜特兰水泥、5g无水石膏、1.0g多羧酸基减水剂、1.0g保水剂、600g No.6硅砂和200g水制备的灰浆组合物测量的所得物理性能。
根据该图，显而易见的是，在该实施例中，确定样品4-5(15g)在压缩强度(55.0N/mm2)、弯曲强度(6.3N/mm2)和粘合强度(2.73N/mm2)任何一个上均显示最高的值。因此，在该实施例中，确定碳基粉末的最佳添加量为15g。在该图内使用的术语“粘合剂”包括水泥、石膏、减水剂、保水剂和碳基粉末，而术语“粉末”包括水泥、石膏、减水剂、保水剂、碳基粉末和砂子。
若所使用的碳基粉末的用量太小，则可能不会获得充足的表面硬度。相反，若用量太大，则可能劣化长期压缩强度。本发明的发明者得出结论，在本发明中，可添加碳基粉末，尤其当用于要求初始阶段强度的场合时，和从可操作性与各种强度值之间的平衡角度考虑，要添加的用量优选为10-20g。
[消泡剂的添加]
在本发明的灰浆组合物中，为了使两种冲突的物理性能，强度和流动值二者均高于标准值，需考虑要使用的材料和要混合的材料的用量，特别地，因为优先考虑提高强度，所以粘合剂(砂子和水之外的材料)的比例高，所得灰浆组合物具有高的强度，而且也具有高的粘度。因此，当混合各材料时，灰浆组合物倾向于允许气泡保留捕获在组合物中。于是使用消泡剂来解决这一问题。添加消泡剂能调节在灰浆组合物内的气泡数量，从而使得容易实现目标流动值。
为了证实要混合的消泡剂的用量，使用用量为0g(5-1)、1g(5-2)、2g(5-3)和3g(5-4)的消泡剂，进行试验，测量在第3、7、14和28天时的压缩强度、在第7、14和28天时的弯曲强度，和第7、14和28天时的粘合强度。图5示出了通过混合消泡剂与380g高早强卜特兰水泥、5.0g无水石膏、1.0g多羧酸基减水剂、1.0g保水剂、15.0g碳基粉末、600g No.6硅砂和200g水制备的灰浆组合物测量的物理性能。
根据该图，显而易见的是，在该实施例中，确定样品5-3(2.0g)在压缩强度(62.6N/mm2)、弯曲强度(7.2N/mm2)和粘合强度(3.11N/mm2)任何一个上均显示最高的值。因此，在该实施例中，确定消泡剂的最佳添加量为2.0g。在该图内使用的术语“粘合剂”包括水泥、石膏、减水剂、保水剂、碳基粉末和消泡剂，而术语“粉末”包括水泥、石膏、减水剂、保水剂、碳基粉末、消泡剂和砂子。
若所使用的消泡剂的用量太小，则太多的气泡保留在灰浆组合物内，和可能引起灰浆组合物的强度劣化。相反，若用量太大，则气泡过多地减少，和可能引起组合物的流动性减少，和可能劣化可操作性。本发明的发明者得出结论，在本发明中，从可操作性与各种强度值之间的平衡角度考虑，所使用的消泡剂用量优选为1-2g。
[所使用的水的用量]
在处理水泥或灰浆中，需要水来确保它的合适的可操作性。然而，使用过量水引起减少产品的粘合强度、压缩强度和弯曲强度的问题。因此，在确定所使用的水的比例时，所使用的减水剂和保水剂的用量和类型在生产诸如水泥和灰浆之类产品中是重要的问题。在本发明的灰浆组合物中，可调节所使用的水的用量，这是因为通过使用粉化的灰浆材料混合物，可调节组合物的流动值到适合各工作地点处的操作条件。
为了测定欲使用的水量在使灰浆组合物维持充足强度的范围内，使用用量为100g(6-1)、150g(6-2)、200g(6-3)、250g(6-4)和300g(6-5)的水，进行试验，测量在第3、7、14和28天时的压缩强度、在第7、14和28天时的弯曲强度，和第7、14和28天时的粘合强度。图6示出了通过混合水与380g高早强卜特兰水泥、5.0g无水石膏、1.0g多羧酸基减水剂、1.0g保水剂、15.0g碳基粉末、2.0g消泡剂和600g No.6硅砂制备的灰浆组合物测量的物理性能。
在该图内使用的术语“粘合剂”包括水泥、石膏、减水剂、保水剂、碳基粉末和消泡剂，而术语“粉末”包括水泥、石膏、减水剂、保水剂、碳基粉末、消泡剂和聚集体。
若所使用的水量太小，则灰浆组合物的粘度增加，和可操作性可能劣化。相反，若用量太大，在硬化之后可能不会获得充分的灰浆组合物强度，和另外，由于例如在镘平时刻过量水的出现(渗漏)导致可能劣化可操作性，鉴于上述问题并根据试验结果确定，在该实施例中，欲使用的水量为150-250g。考虑到灰浆组合物的可操作性等，流动值优选约150-250mm。
[机理]
常规的水泥灰浆的问题之一是由于常规的水泥灰浆易于吸水的机理引起的反复膨胀/收缩导致的劣化，这是因为它含有大量的气泡，结果变得易于反复膨胀/收缩。另一方面，本发明的灰浆组合物在提供均匀分散的材料当中具有良好的相容性，从而在各成分的颗粒当中不那么可能出现大的孔隙，和在操作完成之后气泡的数量低。因此，几乎不出现膨胀/收缩。
此外，本发明的灰浆组合物由于高粘合强度、高应变水平导致具有优良的性能，如对要粘结的物体具有高的从动性，而常规的灰浆组合物不可能获得这些性能。认为这些性能来自于水泥颗粒均匀分散在水中产生的所谓的锚接效果，因此水泥颗粒和水泥凝胶渗透到要粘结的表面上的微细沟槽内，并在硬化工艺过程中膨胀。这通过本发明的灰浆组合物可甚至粘结到切削过的花岗岩表面上(在其上存在仅仅极其微细的沟槽)的非凡事实来支持。
此外，本发明的灰浆组合物由于压缩强度和弯曲强度高，所以还具有能耐受相对重负载应用的性能。灰浆组合物具有这一性能的原因同样认为是水泥颗粒均匀分散在水中，从而引起在各水泥颗粒的周围均匀水化的发生，同时产生钙矾石，钙矾石反过来使各水泥颗粒均匀分散，从而向外分散施加的负载。
以下将描述本发明的发明者认为的水泥颗粒的分散形式。图10示出了本发明灰浆组合物中水泥颗粒的分散状态。图11示出了灰浆组合物和要粘结的物体的界面结构模型。图12示出了常规的水泥灰浆组合物中水泥颗粒的分散状态。图13示出了常规的水泥灰浆组合物和要粘结的物体的界面结构模型。
在相同附图中，附图标记1表示水泥颗粒，标记2表示水泥凝胶，标记3表示要粘结的物体(例如混凝土墙壁表面)，标记4表示在要粘结的物体表面上存在的空穴或凹陷，其直径略大于水泥颗粒的直径(此后称为“大直径空穴”)，标记5表示在要粘结的物体表面上存在的空穴或凹陷，与水泥颗粒的直径的相比，其直径很小(此后称为“小直径空穴”)，标记6表示水泥颗粒的聚集体，标记7表示气泡(未填充的部分)，和标记8表示在水泥颗粒的聚集体内部存在的未水化区域。
如图10所示，认为，通过将水倾倒在本发明粉化的灰浆材料混合物(即高早强卜特兰水泥、多羧酸-基粉化减水剂和砂子的混合物，和进一步合适地混合保水剂粉末、消泡剂和/或碳基粉末)中，并将水与该混合物、水泥颗粒1充分混合获得的糊状物形式的灰浆组合物不聚集，而是处于均匀(独立地)分散的状态，和各水泥颗粒1在其整个周围表面上与水接触，引起水化，从而在各水泥颗粒1的周围形成足量的水泥凝胶2。因此，如图11所示，若处于糊状形式的这种灰浆组合物以合适的厚度被施加到要粘结的物体表面上的话，则水泥凝胶2深深地渗透到大直径空穴4以及小直径空穴5内，从而填充其内部，和与此同时，水泥颗粒1本身渗透到大直径空穴4内，从而当颗粒1和水泥凝胶2硬化并膨胀时，通过锚接效果产生极高的粘合强度。此处所使用的术语“粘合强度”可用“锚接力”来替代。此处所使用的术语“锚接力”是当水泥凝胶渗透并填充混凝土表面上的微细沟槽或凹陷并充当锚时，根据锚状部分的强度测量的力。关于这一点，此处所使用的术语“粘合强度”远远地不同于在有机粘合剂中使用的术语“粘合强度”，后者是通过在界面处的粘合强度来规定的。在本发明的灰浆组合物中，若向其中添加保水剂，则表面活性进一步得到改进，和灰浆组合物可渗透到可容易地将该组合物施加到其上的表面的微细沟槽内，从而提高锚接力(即粘合强度)。
同样认为，由于相邻的水泥颗粒不仅以有序的方式排列，而且通过在水泥凝胶2的硬化过程中形成的钙矾石均匀分散，所以水泥颗粒以分配的方式受到外加力，从而防止受力集中并进而能形成诸如高压缩强度、高弯曲强度和高应变水平的性能。
另一方面，如图12所示，认为，糊状形式的常规灰浆组合物具有聚集形成水泥颗粒聚集体6的相邻水泥颗粒1。因此，有助于水化的水泥颗粒1仅仅是暴露于水泥聚集体6的外表面的那些。于是，与本发明糊状形式的灰浆组合物相比，由全部灰浆组合物形成的水泥凝胶2的数量相当少。因此，若将糊状形式的这种灰浆组合物以合适的厚度施加到要粘结的物体3的表面上的话，如图13所示，水泥凝胶2可在一定程度上渗透到大直径空穴的内部，但几乎不可能渗透到小直径空穴5内。同样，水泥颗粒1也不可能渗透到大直径空穴4的内部，因为它们通过形成聚集体6体积变大。因此，即使水泥颗粒硬化并膨胀，也几乎不产生锚接效果，和不产生高粘合强度。
另外，在水几乎不在此接触的水泥颗粒聚集体6的中心部分处，保留具有低强度的未水化区域。因此，若外加较大的力到灰浆组合物上，则在未水化区域8处由于应力集中导致出现粉碎或颗粒分离。此外，认为未水化区域8随着时间的流逝可能有助于劣化。而且，由于通过水化形成的水泥凝胶2的数量少，所以在水泥颗粒或水泥聚集体6当中的粘结力相对低。结果，没有产生诸如高压缩强度、高弯曲强度和高应变水平之类的性能，而这些性能可通过本发明的灰浆组合物来实现。
[材料的混合]
如上所述，可通过将水倾倒在包括多羧酸基减水剂的粉化的灰浆材料混合物上，并混合它们，来制备本发明的灰浆组合物。可利用常用的混合装置如手动混合器或配有容器的搅拌设备，进行混合操作。作为配有容器的合适的搅拌设备，可给出例如在日本实用新型特开No.3023035中所公开的设备。搅拌时间随各种条件如所使用的水量、温度和湿度的变化而变化。然而，当使用手动混合器时，在500-750rpm下进行约5-7分钟的搅拌。
为了使本发明的灰浆组合物有效地起作用，不必说，材料必须尽可能均匀地混合。本发明的发明人经过仔细的研究之后发现，通过搅拌器内搅拌负载的快速降低可确认材料已均匀混合。此外，本发明人也发现，在常规的灰浆组合物内，甚至当材料已均匀混合时，也不能观察到搅拌负载快速降低的现象。当使用手动混合器时，搅拌负载的快速降低可通过传递到操作该混合器的手上的搅拌反作用力的大小来确定。当采用配有容器的搅拌设备时，搅拌负载的快速降低可通过电机的负载电流的快速下降或搅拌叶片的旋转数目的增加来确定。
此外，也可通过灰浆组合物的流动速度来确定材料是否已均匀混合。本发明的发明者在深入研究之后发现，充分混合的灰浆组合物与还没有充分混合的灰浆组合物之间在流动值上观察不到大的差别，但就流动速度(灰浆组合物流动某一距离所要求的时间)来说，在流动速度上可产生大至2倍的差别。因此，也可通过流动速度的差别来测定灰浆材料均匀混合与否。
图9示出了根据本发明，灰浆组合物的搅拌程度和流动状态之间的关系。本发明的发明者制备了两个样品，持续搅拌一直到搅拌负载快速降低的本发明的灰浆组合物(充分搅拌的样品)，和在搅拌负载快速降低之前就终止搅拌的本发明的灰浆组合物(未充分搅拌的样品)，并测量各样品的流动速度。使用常用的流动值测量设备进行测量。本领域的熟练人员公知，流动值测量设备包括测量流动值的钢制基板，如图9(a)所示，和在该钢制基板的中心位置处以直立状态排列的圆柱容器。在该实施例中，使用直径5cm和高度10cm的圆柱容器。在钢制基板上，以50mm、100mm、150mm、200mm和250mm的顺序画出了相应于流动值(移动距离的值)的同心环。通常以下述方式测定流动值，在钢制基板的中心(50mm)处排列圆柱容器，用样品填充容器，然后托起圆柱容器，以允许样品径向流动，并测量移动距离。在该实施例中，在钢制基板下方安装低速(10Hz)振动器，促进样品的流动。此处所使用的术语“流动速度”定义为灰浆组合物到达各移动距离(50mm、100mm、150mm、200mm、250mm)所需要的时间。
当在上述前提下测量各样品的流动速度时，对于充分搅拌的样品来说，如图9(b)所示，对于100mm、150mm、200mm和250mm的流动值来说，分别获得1.6秒、7.8秒、19.2秒和52.3秒的流动速度值。另一方面，对于未充分搅拌的样品来说，如图9(c)所示，对于100mm、150mm、200mm和250mm的流动值来说，分别获得5.5秒、14.5秒、42.2秒和104.8秒的流动速度值。对于100mm、150mm、200mm和250mm的流动值来说，当进行充分搅拌时的流动速度与当未进行充分搅拌时的流动速度的所得比值分别大至3.43倍、1.86倍、2.19倍和2.0倍，且观察到大的差别(在数值上为约2倍)。
[性能比较试验]
使用高速手动混合器(转数：500rpm或更高，输出值：750W或更高)，通过以图7和8所示的比例，混合必需的灰浆材料，来制备实施例1-3和对比例1-3的灰浆组合物。在图7中，甲基纤维素用作保水剂，No.6硅砂用作硅砂，和粉化碳用作碳基粉末。在图8中，No.3硅砂用作硅砂，和苯乙烯-丁二烯橡胶用作树脂。
可通过搅拌负载的快速降低来确定材料均匀混合与否。图7和8还示出了实施例1-3和对比例1-3获得的灰浆组合物的压缩强度、弯曲强度、粘合强度和应变水平的测量结果。
根据下述试验方法，进行实施例1-3和对比例1-3获得的灰浆组合物的压缩强度、弯曲强度、粘合强度和应变水平的测量。
根据JIS R 5201进行压缩强度试验。试样尺寸设定为4×4×16cm。将材料放置在各自的模型型腔内，并使之在温度为20℃和湿度为80％的试验室内静置24小时。然后去除模型型腔之后，在试验室内对样品进行空气固化。进行试验材料的老化28天，并在压缩测试机内，使用负载加压板，进行压缩试验。优选的压缩强度为60.0N/mm2或更高。
根据JIS R 5201进行弯曲强度试验。试样尺寸设定为4×4×16cm。将材料放置在各自的模型型腔内，并使之在温度为20℃和湿度为80％的试验室内静置24小时。然后去除模型型腔之后，在试验室内对样品进行空气固化。进行试验材料的老化28天，并在压缩测试机内，使用负载加压板，进行弯曲试验。考虑到龟裂防止效果，优选的弯曲强度为6.0N/mm2或更高。
根据JIS A 6916进行粘合强度试验。将各样品施加到要粘结的物体(通常为灰泥板)上，达到1.5mm的厚度，并在温度为20℃和湿度为80％或更高的试验室内进行固化。在测试前一天，将4×4cm的张拉夹具固定在各样品的表面上，和在向老化28天的样品垂直施加拉力的同时，进行粘合强度试验。考虑到地震安全，粘合强度优选为2.0N/mm2或更高。
根据JIS A 1149进行应变水平试验。在根据JIS A1132(“混凝土强度试验用试样的制备方法”)制造的各圆柱试样的中心处固定应变水平测量设备，和在JIS A 1108的第4部分(“测试混凝土压缩强度的方法”)中规定的压缩测试机上，向各样品施加负载的同时，测量应变水平(垂直应变)。进行28天试验材料的老化。考虑到实现高的从动性，应变水平优选5000μ或更高。
与对比例1-3获得的那些相比，实施例1-3获得的灰浆组合物具有较高的压缩强度和高的弯曲强度。具有高压缩强度和弯曲强度的材料，即使当经历较大的受力时，也不那么可能引起断裂和龟裂，且即使当厚度降低时，也维持充足的压缩强度和弯曲强度。因此，所使用的灰浆组合物的用量可降低，并变得经济。此外，与常规的灰浆组合物相比，由于它们的高压缩强度和弯曲强度，较宽的应用场合是可能的。
与对比例1-3获得的那些相比，实施例1-3获得的灰浆组合物具有较高的粘合强度，和粘合强度大于2.0N/mm2，从地震安全角度考虑，这是令人满意的。在含有有机粘合剂的树脂灰浆中，就象对比例3中的一样，可通过增加所使用的有机粘合剂的用量来生产粘合强度大于2.0N/mm2的材料。然而，较大量地使用有机粘合剂导致较高的成本和耐用性的劣化，并进而变得不实用。
根据图7，显而易见的是，实施例1-3获得的灰浆组合物的应变水平相当高。如上所述，较高的应变水平意味着较高的从动性和优良的膨胀能力，因此即使当本发明的灰浆组合物已粘结到其上的物体由于地震或由于老化而劣化导致龟裂，连接到该物体上的灰浆组合物也不那么容易龟裂，从而提供优异的安全性。
另外，根据实施例1-3所示的混合比，较大部分的材料(在各实施例中为约99.8％)是无机材料，因此生产成本低和耐用性高。
工业实用性
根据上述说明，显而易见的是，本发明的灰浆组合物具有从抗地震的角度考虑足够的粘合强度，和同样具有高的从动性，从而提供不那么容易剥离和龟裂的能力。
此外，由于与常规的灰浆产品相比，无机材料占所有材料的比例高，因此它在耐用性和操作安全性方面非常有利，和同样可以以低成本提供。
本发明的灰浆组合物可用于常规应用之外的许多场合，如地板材料和混凝土整饰材料。例如，由于高粘合强度，所以可在没有辅助工具如金属丝网的情况下，使用灰浆组合物修补混凝土墙壁。此外，通过调节流动值，可使用它用于要求流动性的场合，如喷涂材料和填充材料。

Claims (31)

1.通过混合灰浆材料制备灰浆组合物的方法，所述灰浆材料包括至少25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、0.05-0.12重量份多羧酸-基粉化减水剂和10-25重量份水，但不包括任何有机粘合剂，其特征在于：
通过在搅拌器中搅拌灰浆材料一直到搅拌负载快速降低，来实现其混合，和
所制备的灰浆组合物的根据JIS A6916、在完成操作之后的第28天测量的粘合强度为2.5N/mm2或更高，根据JIS A1149、在完成操作之后第28天测量的应变水平为5000μ或更高，根据JIS R5201、在完成操作之后的第28天测量的压缩强度为60.0N/mm2或更高，和根据JISR5201、在完成操作之后的第28天测量的弯曲强度为6.0N/mm2或更高。
2.权利要求1的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，当只混合高早强卜特兰水泥、多羧酸基减水剂、硅砂和水时，通过该方法制备的灰浆组合物在完成操作之后的第3天测量的压缩强度为18.0N/mm2或更高。
3.权利要求1或2的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，灰浆材料进一步包括0.05-1.0重量份保水剂。
4.权利要求3的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，保水剂是甲基纤维素。
5.权利要求1-4中任何一项的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，灰浆材料进一步包括0.5-2.0重量份碳基粉末。
6.权利要求1-5中任何一项的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，灰浆材料进一步包括0.1-0.3重量份消泡剂。
7.权利要求1-6中任何一项的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，灰浆材料进一步包括0.2-1.0重量份石膏。
8.通过混合灰浆材料制备的灰浆组合物，所述灰浆材料包括至少25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、0.05-0.12重量份多羧酸-基粉化减水剂和10-25重量份水，和不包括任何有机粘合剂，其特征在于：
通过在搅拌器中搅拌灰浆材料一直到搅拌负载快速降低，来实现其混合，和
该灰浆组合物的根据JIS A6916、在完成操作之后的第28天测量的粘合强度为2.5N/mm2或更高，根据JIS A1149、在完成操作之后第28天测量的应变水平为5000μ或更高，根据JIS R5201、在完成操作之后的第28天测量的压缩强度为60.0N/mm2或更高，和根据JISR5201，在完成操作之后的第28天测量的弯曲强度为6.0N/mm2或更高。
9.权利要求8的灰浆组合物，其特征在于，当只混合高早强卜特兰水泥、多羧酸基减水剂、硅砂和水时，在完成操作之后的第3天测量的压缩强度为18.0N/mm2或更高。
10.权利要求8或9的灰浆组合物，其特征在于，灰浆材料进一步包括0.05-1.0重量份保水剂。
11.权利要求10的灰浆组合物，其特征在于，保水剂是甲基纤维素。
12.权利要求8-11中任何一项的灰浆组合物，其特征在于，灰浆材料进一步包括0.5-2.0重量份碳基粉末。
13.权利要求8-12中任何一项的灰浆组合物，其特征在于，灰浆材料进一步包括0.1-0.3重量份消泡剂。
14.权利要求8-13中任何一项的灰浆组合物，其特征在于，灰浆材料进一步包括0.2-1.0重量份石膏。
15.一种粉化的灰浆材料混合物，它包括25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子和0.05-0.12重量份多羧酸-基粉化减水剂，和不包括任何有机粘合剂，其特征在于：
通过将10-25重量份水倾倒在该粉化的混合物上，并搅拌该混合物，一直到搅拌负载快速降低，来制备灰浆组合物，和使用该粉化的混合物制备的灰浆组合物的根据JIS A6916、在完成操作之后的第28天测量的粘合强度为2.5N/mm2或更高，根据JISA1149、在完成操作之后第28天测量的应变水平为5000μ或更高，根据JIS R5201、在完成操作之后的第28天测量的压缩强度为60.0N/mm2或更高，和根据JIS R5201、在完成操作之后的第28天测量的弯曲强度为6.0N/mm2或更高。
16.权利要求15的粉化灰浆材料混合物，其特征在于，当只混合高早强卜特兰水泥、多羧酸基减水剂、硅砂和水时，使用该粉化的混合物制备的灰浆组合物在完成操作之后的第3天测量的压缩强度为18.0N/mm2或更高。
17.权利要求15或16的粉化灰浆材料混合物，其特征在于，它进一步包括0.05-1.0重量份保水剂。
18.权利要求17的粉化灰浆材料混合物，其特征在于，保水剂是甲基纤维素。
19.权利要求15-18中任何一项的粉化灰浆材料混合物，其特征在于该粉化混合物进一步包括0.5-2.0重量份碳基粉末。
20.权利要求15-19中任何一项的粉化灰浆材料混合物，其特征在于，该粉化混合物进一步包括0.1-0.3重量份消泡剂。
21.权利要求15-20中任何一项的粉化灰浆材料混合物，其特征在于，灰浆材料进一步包括0.2-1.0重量份石膏。
22.通过将10-25重量份水倾倒在粉化的灰浆材料混合物上并混合该混合物来制备灰浆组合物的方法，其中所述粉化的灰浆材料混合物包括25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、0.05-0.12重量份多羧酸-基粉化减水剂，和不包括任何有机粘合剂，其特征在于：
通过在搅拌器内搅拌灰浆材料一直到搅拌负载快速降低，以实现粉化的灰浆材料混合物的混合，和
通过该方法制备的灰浆组合物的根据JIS A6916、在完成操作之后的第28天测量的粘合强度为2.5N/mm2或更高，根据JIS A1149、在完成操作之后第28天测量的应变水平为5000μ或更高，根据JIS R5201、在完成操作之后的第28天测量的压缩强度为60.0N/MM2或更高，和根据JIS R5201、在完成操作之后的第28天测量的弯曲强度为6.0N/mm2或更高。
23.权利要求22的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，当只混合高早强卜特兰水泥、多羧酸基减水剂、硅砂和水时，通过该方法制备的灰浆组合物在完成操作之后的第3天测量的压缩强度为18.0N/mm2或更高。
24.权利要求22或23的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，粉化的灰浆材料混合物进一步包括0.05-1.0重量份保水剂。
25.权利要求24的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，保水剂是甲基纤维素。
26.权利要求22-25中任何一项的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，粉化的灰浆材料混合物进一步包括0.5-2.0重量份碳基粉末。
27.权利要求22-26中任何一项的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，粉化的灰浆材料混合物进一步包括0.1-0.3重量份消泡剂。
28.权利要求22-27中任何一项的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，粉化的灰浆材料混合物进一步包括0.2-1.0重量份石膏。
29.一种制备功能灰浆组合物的方法，其特征在于包括以下步骤：
制备粉化的灰浆材料混合物，所述混合物包括25-45重量份高早强卜特兰水泥、40-60重量份砂子、0.05-0.12重量份多羧酸-基粉化减水剂，和不包括任何有机粘合剂，和
将10-25重量份水与功能粉末、颗粒或液体一起添加，并搅拌该混合物，一直到搅拌负载快速降低时。
30.权利要求1-7中任何一项的制备灰浆组合物的方法，其特征在于，通过该方法制备的灰浆组合物是粘合剂。
31.权利要求8-14中任何一项的灰浆组合物，其特征在于，通过混合灰浆材料制备的灰浆组合物是粘合剂。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108675744A (zh) * 2018-06-22 2018-10-19 江苏蓝圈新材料股份有限公司 一种砂浆组合物及其制备方法
CN114516732A (zh) * 2022-03-15 2022-05-20 江苏国胶新材料有限公司 一种基于废水再利用制备早强型减水剂的方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8002890B2 (en) * 2002-10-11 2011-08-23 Advanced Technology Co., Ltd. Mortar composition
KR100833610B1 (ko) * 2007-02-27 2008-05-30 최만길 새로운 모르타르 조성물 및 그의 시공방법
FR3059319B1 (fr) * 2016-11-25 2019-06-28 Vicat Compositions, intermediaires et procedes pour la fabrication de mortiers et de betons, produits obtenus et leurs utilisations
CN112551950B (zh) * 2020-12-08 2022-05-20 福建新合发建材科技有限公司 一种环保型真石漆的制备工艺

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5461228A (en) * 1977-10-25 1979-05-17 Kunihiro Daikokuya Method of reinforcing building material concrete and mortar by mixing powder coal
JP3108782B2 (ja) * 1991-06-27 2000-11-13 住友大阪セメント株式会社 超早強型セメント組成物
JPH0716829A (ja) * 1993-06-30 1995-01-20 Japan Small Corp 生コンクリートの品質制御装置
JPH10279343A (ja) * 1997-04-02 1998-10-20 Denki Kagaku Kogyo Kk セメント組成物
JP3699254B2 (ja) * 1997-10-15 2005-09-28 株式会社竹中工務店 モルタル組成物、モルタル組成物の製造方法、それを用いたｐｃ板およびその製造方法
JP4279918B2 (ja) * 1998-07-21 2009-06-17 太平洋セメント株式会社 セメント系グラウト組成物

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108675744A (zh) * 2018-06-22 2018-10-19 江苏蓝圈新材料股份有限公司 一种砂浆组合物及其制备方法
CN114516732A (zh) * 2022-03-15 2022-05-20 江苏国胶新材料有限公司 一种基于废水再利用制备早强型减水剂的方法

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