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CN108706937A - 一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆及其制备方法 Download PDF

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CN108706937A CN201810622072.8A CN201810622072A CN108706937A CN 108706937 A CN108706937 A CN 108706937A CN 201810622072 A CN201810622072 A CN 201810622072A CN 108706937 A CN108706937 A CN 108706937A
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赵青林
曾鲁平
范吴娇
张子龙
龙泉名
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Wuhan University of Technology WUT
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Wuhan University of Technology WUT
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Abstract

本发明提供一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆及其制备方法，制备该砂浆的干料包括以下重量份的材料组成：10‑20份普通硅酸盐水泥，15‑25份硫铝酸盐水泥，4‑8份天然石膏，细集料天然河砂35‑50份，填料重钙粉10‑25份，减水剂0.20‑0.40份，缓凝剂0.10‑0.20份，早强剂0.05‑0.02份，乳胶粉0.40‑0.80份，增稠剂0.01‑0.04份。该自流平砂浆具有低灰砂比、快硬早强、高匀质性与流动性等优良工作及力学性能，成本低廉、制备工艺简单且1d抗压强度在16.0MPa以上。

Description

一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆及其制备方法。
背景技术
水泥基自流平砂浆又称自流平地坪砂浆，可作为结构材料用于改善地面缺陷与地面修补，使用时，加水搅拌成浆状后具有极好的流动性，可采用泵送浇注，稍经摊铺即可自动找平形成光滑表面。因水泥基自流平砂浆具有优异的流动性，可在自身重力下形成光滑平面，加上早后期力学强度良好、界面粘结性好等特点可实现快速养护施工、减轻施工强度，具有良好的社会经济效益。与环氧树脂等有机类地坪材料相比，无机类地坪砂浆具有无污染、成本相对廉价、耐久性良好等特点；与石膏基自流平砂浆相比，水泥基自流平砂浆具有更好的耐水性、耐磨性与抗腐蚀、抗冲刷能力。
目前水泥基自流平砂浆的主要应用障碍及关键性问题为：尽管水泥基自流平砂浆得到了较大的关注并取得了一部分应用效果，但现行的水泥基自流平砂浆仍存在较差的表面质量、外加剂之间的配伍作用及其与胶凝材料的适应性问题以及早期强度较低造成的施工时间延长等缺陷。此外，以纤维素醚作为自流平砂浆的主要增稠剂，其在改善砂浆离析泌水同时，存在引进气泡及对砂浆力学强度的负面影响较大等问题。
中国专利CN102826814B公开了一种水泥基自流平砂浆的方法，所用胶凝材料中硫铝酸盐水泥占总胶凝材料比例相对较小，约为20-30％，对早期强度增进较小，且配比下灰砂比较高，约为1.0-1.2，即胶凝材料用量较大，制备成本相对较高；中国专利CN102826814B公开了水泥基自流平砂浆的一种制备方法，其所用胶凝材料为快硬硫铝酸盐水泥，半水石膏作为辅助胶凝材料，但是该制备材料中所用石英砂成本约为普通河砂的5-10倍，且以单一硫铝酸盐水泥为主要胶凝体系，存在早期水化放热量大、后期强度增进较少等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆及其制备方法，该自流平砂浆具有低灰砂比、快硬早强、高匀质性与流动性、无离析泌水等优良工作及力学性能。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其原材料中除水以外包括以下重量份的材料组成：10-20份普通硅酸盐水泥，15-25份硫铝酸盐水泥，4-8份天然石膏，细集料天然河砂35-50份，填料重钙粉10-25份，减水剂0.20-0.40份，缓凝剂0.10-0.20份，早强剂0.05-0.02份，乳胶粉0.40-0.80份，增稠剂0.01-0.04份。
优选地，该硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其原材料中除水以外包括以下重量份的材料组成：11-17份普通硅酸盐水泥，17-23份硫铝酸盐水泥，6份天然石膏，细集料天然河砂36-48份，填料重钙粉12-24份，减水剂0.24-0.40份，缓凝剂0.12-0.20份，早强剂0.08-0.16份，乳胶粉0.40-0.80份，增稠剂0.012-0.032份。
按上述方案，增稠剂种类为温轮胶，是一种由产碱杆菌以淀粉等碳水化合物为主要原料经有氧深层发酵所得的可再生微生物多糖，通过自身良好的增稠亲水作用能较好地改善自流平砂浆的结构匀质性与砂浆离析泌水的工作性能。
按上述方案，所述硫铝酸盐水泥基自流平砂浆的水灰比为0.45-0.50，灰砂比控制在0.7以下。
按上述方案，所述普通硅酸盐水泥及硫铝酸盐水泥强度等级标号均≥42.5级。
按上述方案，所述天然石膏主要组分为无水石膏，其中CaSO4的含量≥90％。
按上述方案，所述细集料为天然河砂，最大粒径≤0.6mm。
按上述方案，所述填料为重钙粉，有效成分碳酸钙含量≥95％。
按上述方案，所述减水剂为聚羧酸类高效减水剂的一种，缓凝剂为柠檬酸钠，早强剂为碳酸锂；乳胶粉为可分散性乳胶粉。
本发明所述硫铝酸盐水泥基自流平砂浆的制备方法，步骤如下：
1)按本发明上述配比称量各原材料的干料，干混充分；
2)按设定水灰比称量用水量，再将干混后各材料倒入搅拌容器中，搅拌程序为：在低速(100-150r/min)下慢搅50-70s后，将粘附在壁内粉料刮入料浆中，再快搅(500-1000r/min)150-200s后即可。
本发明的主要技术构思如下：旨在于提高水泥基自流平砂浆的早期力学强度与改善砂浆材料的匀质性，本发明在设计中采用早期强度较高的硫铝酸盐水泥作为胶凝材料之一，并使其占胶凝材料总质量比例≥50％；同时，为改善自流平砂浆的匀质性，本发明采用多糖化合物温轮胶为体系增稠剂，这是因为与纤维素醚类的增稠剂相比，温轮胶的掺量更少，改善砂浆匀质性效果更好且不会带来引气、降低砂浆强度等不良工作性状及力学性能影响；例外，在保证水泥基砂浆性能要求的前提下，将体系灰砂比降至0.7以下，以降低体系胶凝材料用量，从而降低砂浆制备成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果及自流平砂浆性能指标：
1)有益效果：本发明提供的硫铝酸盐水泥基自流平砂浆具有较低的灰砂比，胶凝材料占比用量小，成本低廉，与目前自流平砂浆行业指导价1500-2000元/吨相比，该发明产品成本约为550元/吨，且制备工艺步骤简单，施工快捷高效，能降低工人劳动强度及提高劳动生产率；以温轮胶为增稠剂改善砂浆的离析泌水现象显著，且对砂浆工作性及力学性能负面影响较小，性能良好；
2)砂浆性能：本发明所述自流平砂浆性能测试方法按建材标准JC/T 985-2005地面用自流平砂浆进行，性能参数值为初始流动度值≥145mm，20min后流动度≥148mm；1d抗折及抗压强度波动范围分别≥5.5MPa与≥16.0MPa，28d抗折及抗压强度波动范围分别≥9.0MPa与≥29.0MPa；14d及28d界面粘结强度波动范围分别≥1.0MPa与≥1.140MPa；观察砂浆工作性状均无离析泌水现象，抗冲击性均达标。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
下述实施例中，普通硅酸盐水泥及硫铝酸盐水泥强度等级标号均为42.5级；天然石膏主要组分为无水石膏，其中CaSO4的质量分数≥90％；细集料为天然河砂，最大粒径≤0.6mm；填料为重钙粉，有效成分碳酸钙含量≥95％；减水剂为聚羧酸类高效减水剂；缓凝剂为柠檬酸钠；早强剂为碳酸锂；乳胶粉为可分散性乳胶粉，型号为瓦克5044N；增稠剂为温轮胶。
实施例1
一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，制备该砂浆的原材料中除水以外包括以下重量份的材料组成：11份普通硅酸盐水泥，23份硫铝酸盐水泥，6份天然石膏，细集料天然河砂48份，填料重钙粉12份，减水剂0.24份，缓凝剂0.12份，早强剂0.12份，乳胶粉0.40份，增稠剂0.032份。
上述硫铝酸盐水泥基自流平砂浆的具体制备方法如下：
将上述原材料按配比称量好，干混充分；按设定水灰比称量用水量，再将干混后各材料倒入搅拌容器中，搅拌程序为：在低速(100-150r/min)下慢搅50-70s后，将粘附在壁内粉料刮入料浆中，再快搅(500-1000r/min)150-200s后即可。
分别测试本实施例所得硫铝酸盐水泥基自流平砂浆的初始及20min后流动度、1d/28d砂浆抗折抗压强度、14d/28d粘结强度、抗冲击性，并观察砂浆制备后的表面工作性状，并与建材标准JC/T 985-2005对比，具体结果见附表1中样品1。
由表1可知，所得硫铝酸盐水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象，且与建材标准JC/T 985-2005相比，1d抗折强度与抗压强度分别为6.8MPa与16.27MPa，明显高于标准中的2.0MPa与6.0MPa要求，界面粘结强度值在14d时已经达到标准要求的1.0MPa，抗冲击等指标均达标。
实施例2
一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，制备该砂浆的原材料中除水以外包包括以下重量份的材料组成：17份普通硅酸盐水泥，17份硫铝酸盐水泥，6份天然石膏，细集料天然河砂48份，填料重钙粉12份，减水剂0.24份，缓凝剂0.16份，早强剂0.12份，乳胶粉0.40份，增稠剂0.024份。
采用与实施例1相同的方法及水灰比制备自流平砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品2。
由表1可知，所得硫铝酸盐水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象，且与建材标准JC/T 985-2005相比，1d抗折强度与抗压强度分别为7.30MPa与17.40MPa，明显高于标准中的2.0MPa与6.0MPa要求，界面粘结强度值在14d时已经达到标准要求的1.0MPa，抗冲击等指标均达标。
实施例3
一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，制备该砂浆的原材料中除水以外包包括以下重量份的材料组成：17份普通硅酸盐水泥，17份硫铝酸盐水泥，6份天然石膏，细集料天然河砂36份，填料重钙粉24份，减水剂0.24份，缓凝剂0.16份，早强剂0.12份，乳胶粉0.40份，增稠剂0.012份。
采用与实施例1相同的方法及水灰比制备自流平砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品3。
由表1可知，所得硫铝酸盐水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象，且与建材标准JC/T 985-2005相比，1d抗折强度与抗压强度分别为5.57MPa与16.45MPa，明显高于标准中的2.0MPa与6.0MPa要求，界面粘结强度值在14d时已经达到标准要求的1.0MPa，抗冲击等指标均达标。
实施例4
一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，制备该砂浆的原材料中除水以外包包括以下重量份的材料组成：17份普通硅酸盐水泥，17份硫铝酸盐水泥，6份天然石膏，细集料天然河砂48份，填料重钙粉12份，减水剂0.40份，缓凝剂0.16份，早强剂0.12份，乳胶粉0.40份，增稠剂0.012份。
采用与实施例1相同的方法制备自流平砂浆但采用水灰比为0.45，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品4。
由表1可知，所得硫铝酸盐水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象，且与建材标准JC/T 985-2005相比，1d抗折强度与抗压强度分别为5.54MPa与18.23MPa，明显高于标准中的2.0MPa与6.0MPa要求，界面粘结强度值在14d时已经达到标准要求的1.0MPa，抗冲击等指标均达标。
实施例5
一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，制备该砂浆的原材料中除水以外包包括以下重量份的材料组成：17份普通硅酸盐水泥，17份硫铝酸盐水泥，6份天然石膏，细集料天然河砂36份，填料重钙粉24份，减水剂0.40份，缓凝剂0.16份，早强剂0.16份，乳胶粉0.40份，增稠剂0.012份。
采用与实施例4相同的方法及水灰比制备自流平砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品5。
由表1可知，所得硫铝酸盐水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象，且与建材标准JC/T 985-2005相比，1d抗折强度与抗压强度分别为8.70MPa与21.96MPa，明显高于标准中的2.0MPa与6.0MPa要求，界面粘结强度值在14d时已经达到标准要求的1.0MPa，抗冲击等指标均达标。
实施例6
一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，制备该砂浆的原材料中除水以外包包括以下重量份的材料组成：17份普通硅酸盐水泥，17份硫铝酸盐水泥，6份天然石膏，细集料天然河砂36份，填料重钙粉24份，减水剂0.36份，缓凝剂0.16份，早强剂0.12份，乳胶粉0.60份，增稠剂0.020份。
采用与实施例4相同的方法及水灰比制备自流平砂浆，采用与实施例1相同的测试方法测试砂浆性能参数，具体结果见附表1中样品6。
由表1可知，所得硫铝酸盐水泥基自流平砂浆匀质性良好、无离析泌水现象，且与建材标准JC/T 985-2005相比，1d抗折强度与抗压强度分别为5.53MPa与16.33MPa，明显高于标准中的2.0MPa与6.0MPa要求，界面粘结强度值在14d时已经达到标准要求的1.0MPa，抗冲击等指标均达标。
表1硫铝酸盐水泥基自流平砂浆的性能
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其特征在于原材料中除水以外包括以下重量份的材料组成：10-20份普通硅酸盐水泥，15-25份硫铝酸盐水泥，4-8份天然石膏，细集料天然河砂35-50份，填料重钙粉10-25份，减水剂0.20-0.40份，缓凝剂0.10-0.20份，早强剂0.05-0.02份，乳胶粉0.40-0.80份，增稠剂0.01-0.04份。
2.根据权利要求1所述的一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其特征在于原材料中除水以外包括以下重量份的材料组成：11-17份普通硅酸盐水泥，17-23份硫铝酸盐水泥，6份天然石膏，细集料天然河砂36-48份，填料重钙粉12-24份，减水剂0.24-0.40份，缓凝剂0.12-0.20份，早强剂0.08-0.16份，乳胶粉0.40-0.80份，增稠剂0.012-0.032份。
3.根据权利要求1所述的一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其特征在于增稠剂为温轮胶。
4.根据权利要求1所述的一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其特征在于所述硫铝酸盐水泥基自流平砂浆的水灰比为0.45-0.50，灰砂比控制在0.7以下。
5.根据权利要求1所述的一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其特征在于所述普通硅酸盐水泥及硫铝酸盐水泥强度等级标号≥42.5级。
6.根据权利要求1所述的一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其特征在于所述天然石膏主要组分为无水石膏，其中CaSO4的含量≥90%。
7.根据权利要求1所述的一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其特征在于所述细集料为天然河砂，最大粒径≤0.6mm。
8.根据权利要求1所述的一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其特征在于所述重钙粉，有效成分碳酸钙含量≥95%。
9.根据权利要求1所述的一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆，其特征在于所述减水剂为聚羧酸类高效减水剂的一种，缓凝剂为柠檬酸钠，早强剂为碳酸锂，乳胶粉为可分散性乳胶粉。
10.权利要求1所述硫铝酸盐水泥基自流平砂浆的制备方法，其特征在于步骤如下：
1) 按权利要求1的配比称量各原材料的干料，干混充分；
2) 按设定水灰比称量用水量，再将干混后各材料倒入搅拌容器中，搅拌程序为：在低速下慢搅(100-150r/min)50-70s后，将粘附在壁内粉料刮入料浆中，再快搅(500-1000r/min)150-200s后，即得到硫铝酸盐水泥基自流平砂浆。
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