砂漿粉體、砂漿漿體及其製備方法

2023-06-06 15:19:31

專利名稱：砂漿粉體、砂漿漿體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及建築領域，尤其涉及一種砂漿粉體、砂漿漿體及其製備方法。
背景技術：
在土木建築領域中，為了解決現有的普通水泥混凝土自身流動性差的缺陷，出現 了流態化混凝土技術。但是流態化混凝土技術中單位水量高，水灰比也高，還要求在現場根 據流動性要求加入流動化劑來調節流動性。這要求現場施工者具有相當的技術和經驗，並 且由於單位水量和水灰比較高，所以固化後的強度和耐久性能也不理想。上世紀九十年代，日本混凝土工學協會(JCI)將東京大學土木研究室發明的一種 自我填充性優越，無需搗實的高性能混凝土定義為高流動混凝土。該高流動混凝土不僅流 動性高，還大大降低了混凝土單位水量和水灰比，提高了固化後的力學性能和耐久性，改善 了傳統混凝土的澆築工藝。但是高流動混凝土的自我收縮較大，不適合大體積混凝土和水 中混凝土的澆築。預置粗骨料混凝土(pr印laced concrete)技術可解決高流動混凝土的自我收縮 率大的問題。但是預置粗骨料混凝土技術要求填充注入的砂漿有極大的流動性、無收縮性 和自我填充性。

發明內容
本發明的目的是提供一種砂漿粉體、砂漿漿體及其製備方法，以實現砂漿的高流 動性、無收縮性以及自密性填充。為了實現上述目的，本發明提供一種砂漿粉體，該砂漿粉體包括水泥，100重量份；無機結合材料，7. 1-27. 8重量份；減水劑，0. 12-5. 56重量份；引氣劑，0. 12-5. 56重量份；消泡劑，0. 12-2. 78重量份；塑性調整劑，0. 12-2. 78重量份。進一步的，該砂漿粉體還包括膨脹劑，2. 8-7. 1重量份；石粉，0-23. 8重量份。更進一步的，該砂漿粉體還包括細骨料，101-145重量份，所述細骨料的細度模 數為 1. 14-2. 36。優選的，在水泥的含量為100重量份的前提下無機結合材料的含量可以為 11. 5-24. 0重量份，更優為15. 0-20. 0重量份；減水劑的含量可以為0. 37-3. 88重量份，更 優為0. 45-2. 78重量份；引氣劑的含量可以為0. 35-3. 65重量份，更優為0. 63-0. 75重量 份；消泡劑的含量可以為0. 84-2. 25重量份，更優為1. 63-1. 75重量份；塑性調整劑的含量 可以為0. 46-1. 78重量份，更優為0. 75-0. 88重量份；膨脹劑的含量可以為3. 3-6. 8重量 份，更優為4. 0-6. 3重量份；石粉的含量可以為0-17. 5重量份，更優為0-12. 5重量份；細骨料的含量可以為105-138重量份，更優為109-125重量份，細骨料的細度模數優選為1. 88。所述水泥為矽酸鹽水泥；所述無機結合材料為矽灰或粉煤灰；所述石粉為石灰石 粉；所述膨脹劑為氧化鈣類、硫鋁酸鈣類或硫鋁酸鈣-氧化鈣複合類；所述高效減水劑為 萘磺酸鹽類、甲基丙烯酸鹽類或聚羧酸類；所述引氣劑為烷基苯磺酸鹽類、非離子表面活性 劑、烷基酚環氧乙烷縮合物類或木質磺酸鹽類；所述消泡劑為二氧化矽-礦物油類、乙醇 類、聚醚類的合成物或天然物質提煉物；所述塑性調整劑為木質磺酸鈣或羥基丙甲基纖維 素類；所述細骨料為人工砂或天然砂。為了實現上述目的，本發明還提供一種砂漿漿體，該砂漿漿體包括本發明的砂漿粉體，以及40-47重量份的拌和水。為了實現上述目的，本發明還提供一種製備本發明的砂漿漿體的方法，該方法包 括將組成所述砂漿粉體的成分混合均勻，形成砂漿粉體；在高速攪拌器中加入拌和水；在45-90秒內、在720-1300轉/分的攪拌速度下，在所述高速攪拌器中的所述拌 和水中持續加入所述砂漿粉體；加入所述砂漿粉體完畢後，持續攪拌90-180秒。本發明提供的砂漿粉體、砂漿漿體及其製備方法，實現砂漿的高流動性、無收縮性 以及自密性填充。
具體實施例方式下面結合具體實施例進一步說明本發明實施例的技術方案。本發明提供的砂漿粉體可以包括100重量份的水泥、7. 1-27. 8重量份的無機結 合材料、0. 12-5. 56重量份的減水劑、0. 12-5. 56重量份的引氣劑、0. 12-2. 78重量份的消泡 劑和0. 12-2. 78重量份的塑性調整劑。進一步的，該砂漿粉體還可以包括2. 8-7. 1重量份的膨脹劑，0-23. 8重量份的石 粉；更進一步的，該砂漿粉體還可以包括101-145重量份的細骨料，該細骨料的細度模數 為 1. 14-2. 36。其中，水泥可以是普通的矽酸鹽水泥。水泥是基本的水硬性材料，主要包含矽酸二 鈣(2Ca0 · SiO3縮寫為C2S)、矽酸三鈣(3Ca0 · SiO3縮寫為C3S)、鋁酸三鈣(3Ca0 · Al2O3縮 寫為C2A)、鐵鋁酸四鈣(4CaO · Al2O3 · Fe2O3縮寫為C4AF)等礦物質。由於其中含有C2S, C3S 等礦物質，使得水泥與一定量水和骨料混合後會凝固生成水泥混凝土硬化物。然而單純的 水泥混凝土由於自身存在多種缺陷，例如新拌砂漿(Fresh)的性狀、變形與流動性的抵抗 (Consistency)，以及流動性、分離、泌水和填充性等工作性能(Workability)低下，使得固 化後的水泥混凝土的耐久性差。無機結合材料可以為矽灰或粉煤灰，其中主要成份為Si02。無機結合材料是指具 有活性(潛在水化性)的材料。其他具有活性(潛在水化性)的材料，例如粒化高爐礦渣 粉、火山灰質粉等，也可作為無機結合材料使用。在水泥的含量為100重量份的前提下，無 機結合材料的含量可以為11. 5-24. 0重量份，優選的為15. 0-20. 0重量份。無機結合材料是一種潛在性的水硬性材料，幾乎不直接和水發生水化作用，但是
5在有水分的情況下，水泥和水的水化反應生成物氫氧化鈣和無機結合材料進行反應，生成 不溶性的硬化物。無機結合材料和水泥按比例混合組成膠凝材料。在砂漿中，膠凝材料含量過少會 會降低砂漿硬化物的力學強度和密實度，不利於抗炭化、抗化學腐蝕等耐久性要求，膠凝材 料含量過多則會造成砂漿硬化物溫度應力裂紋、乾燥收縮裂紋等缺陷。此外，膠凝材料含量 過多還會導致水泥含量增加，水化反應生成物的鹼量也會增加，由此不利於抗鹼-集料反應。無機結合材料主要用於降低單位水量和水膠比(水膠比為水與膠凝材料的重量 比)，提高砂漿硬化物的長期強度，減少乾燥收縮，降低水化熱，提高砂漿硬化物的耐久性， 還可提高新拌砂漿的流動性。在水膠比相同的情況下，無機結合材料的加入量過少可能會 造成發生溫度應力裂紋，也不利於抗鹼_集料反應，無機結合材料的加入量過多則會降低 早期強度。並且由於無機結合材料在混凝土硬化物的強度增長過程中會逐漸消耗部分鹼， 所以使炭化反應加快，對耐久性不利。減水劑可以為萘磺酸鹽類、甲基丙烯酸鹽類或聚羧酸類。在水泥的含量為100重 量份的前提下，減水劑的含量還可以為0. 37-3. 88重量份，優選的為0. 45-2. 78重量份。在 砂漿中加入減水劑是為了減少水/水泥比，在相同流動度的情況下起到降低單位水量，降 低乾燥收縮的傾向，提高耐久性的作用。其中，減水劑包括高效減水劑和緩凝高效減水劑，緩凝高效減水劑可以推遲凝固 時間，起到延長操作時間的作用。在大體積混凝土等有可能出現澆築隔層、溫度應力裂紋傾 向的混凝土配料時使用緩凝高效減水劑，或者在高氣溫下的混凝土澆築時使用緩凝高效減 水劑。引氣劑可以為烷基苯磺酸鹽類、非離子表面活性劑、烷基酚環氧乙烷縮合物類或 木質磺酸鹽類。在水泥的含量為100重量份的前提下，引氣劑的含量還可以為0.35-3. 65 重量份，優選的為0.63-0. 75重量份。在砂漿中加入引氣劑是為了向混凝土中導入直徑 為25-250μπι的微小氣泡、使混凝土中的氣體含量達到3. 5-4. 5%,以提高混凝土材料的 耐凍性、耐炭化性、抗鹼_集料反應、抗氯離子滲透腐蝕性、減少混凝土泌水和離析、提高新 拌混凝土的均質性、可塑性、流動性和水密性。一般來說，加入引氣劑後的引氣型混凝土 (air-entrained concrete，稱為AE混凝土)強度會下降，在相同水/水泥比的情況下，空 氣量每增加1 %，混凝土的抗壓強度就會減少4 6 %，但因為流動性有所提高，所以在相同 流動度的情況下，可減少水/水泥比。這樣，在單位水泥量不變的情況下，減少單位水量，就 能使其強度得到彌補，從而使耐久性得到增強。消泡劑可以為二氧化矽-礦物油類、乙醇類、聚醚類的合成物或天然物質提煉物。 在水泥的含量為100重量份的前提下，消泡劑的含量還可以為0. 84-2. 25重量份，優選的 為1.63-1. 75重量份。在砂漿中加入消泡劑是為了消除在攪拌過程中帶入的空氣所形成 的粗大氣泡，以避免因空氣的捲入而使強度和耐久性降低。但是消泡劑對由引氣劑導入的 25-250 μ m的微小氣泡則沒有影響。塑性調整劑可以為木質磺酸鈣或羥基丙甲基纖維素類。在水泥的含量為100重量 份的前提下，塑性調整劑的含量還可以為0. 46-1. 78重量份，優選的為0. 75-0. 88重量份。 從水泥和水發生水化作用起，到初凝開始後，有時會目測到明顯的體積減小(自我收縮)，這種現象在高流動、高強度混凝土的澆築中比較常見；為了儘可能避免這種現象出現，本發 明加入了塑性調整劑，為了調整新拌混凝土砂漿凝固前的體積，以增加混凝土砂漿與鋼筋、 粗骨料的結合度。石粉可以為石灰石粉，其中主要成份為CaC03。在水泥的含量為100重量份的前提 下，石粉的含量還可以為0-17. 5重量份，優選的為0-12. 5重量份。在砂漿中加入石粉是為 了降低砂漿的離析和泌水，提高砂漿的可泵性。石粉是作為非活性材料添加的，旨在改善新拌混凝土的工作性能，與混凝土的二 次反應(潛在性水化反應)無關，主要是提高新拌混凝土的保水性，防止離析、泌水，提高泵 送性。是否添加石粉或添加多少，視其他材料的細度和水灰比而定。石粉的加入量過多會 造成砂漿粉體量過多，稠度增加，流動度減少，還會加大自我收縮和乾燥收縮的傾向。膨脹劑可以為氧化鈣類膨脹劑、硫鋁酸鈣類膨脹劑或硫鋁酸鈣_氧化鈣複合類膨 脹劑。在水泥的含量為100重量份的前提下，膨脹劑的含量還可以為3. 3-6. 8重量份，優選 的為4. 0-6. 3重量份。在砂漿中加入膨脹劑是為了補償因乾燥收縮等體積變化帶來的體積 減小，並增加砂漿和粗骨料、鋼筋間的結合強度。此處所述的體積減小指的是固化後因乾燥 收縮而引起的的體積減小。細骨料可以為人工砂或天然砂。在水泥的含量為100重量份的前提下，細骨料的 含量還可以為105-138重量份，優選的為109-125重量份。細骨料的細度模數為1. 14-2. 36， 優選的為1. 88，為連續級配。細骨料加入量由工作性能最佳時的單位水量經過試驗來確定。 細骨料的加入量過少會使新拌砂漿的粘度下降，加入量過多會使單位水量增加，在相同強 度的情況下，單位水泥量(膠凝材料)也會增加，從而導致乾燥收縮增加。本發明提供的砂漿粉體，在與拌和水混合均勻後，可以得到高流動性、無收縮、且 自密性填充的砂漿漿體。本發明還提供一種砂漿漿體，該砂漿漿體包括上述本發明提供的砂漿粉體，以及 拌和水。其中，在水泥的含量為100重量份的前提下，拌和水的含量為40-47重量份，優選 的為42-45重量份。拌和水可以是一般的自來水。其中，拌和水的加入量由單位水量、水膠比、水/材料比(水/材料比為水與砂漿 粉體的重量比)通過計算來確定，水膠比由設計強度、水密性和耐久性來確定。單位水量和 水/材料比對砂漿流動性、離析、泌水、乾燥收縮、力學強度、抗碳化、抗收縮裂紋等幾乎所 有指標的影響極大，其中單位水量對抗乾燥收縮的影響特別明顯。在不影響作業流動性的 範圍內，本發明儘量減少了單位水量。本發明提供的砂漿粉體、砂漿漿體及其製備方法，該砂漿可用於預置粗骨料混凝 土的注入填充砂漿，還可用於PC混凝土(預應力混凝土)的填充材料，又可用於道路、橋 梁、涵洞、水壩、大型機器設備的底座等的填充澆築。本發明旨在提高混凝土砂漿自身的流動性，使其在密集的鋼筋設置條件下和複雜 形狀的模箱內也能順利澆築填充成型，且具有力學性能好，耐久性高的特性，並無需振搗、 施工方便、節省時間和費用，適用於各種混凝土構造物的澆築和修補。本發明還提供一種製備上述砂漿漿體的方法，該方法可以包括以下步驟步驟1、將組成上述砂漿漿體中的砂漿粉體的各個成分按預設比例混合均勻，形成 砂漿粉體；其中該預設比例參見上述砂漿粉體中的描述，在此不再贅述。
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步驟2、在高速攪拌器中加入預設比例的拌和水；其中該拌和水的比例也參見上 述砂漿漿體中的描述，在此不再贅述。步驟3、在45-90秒內、在720-1300轉/分的攪拌速度下，在高速攪拌器中的拌和 水中持續均勻加入步驟1中形成的砂漿粉體。其中，優選的，持續加入砂漿粉體的時間為lmin，攪拌速度為1200轉/分。步驟4、在步驟3中加入砂漿粉體完畢後，高速攪拌器再持續攪拌90-180秒。實驗例按照表1中所示的各組分的種類和含量進行以下操作，以得到比較例1-4和實驗 例1-9中的砂漿漿體按各組分的含量進行備料、計量，並將各組分(除了拌和水)放入乾粉混拌機中攪 拌混合均勻，得到砂漿粉體；選擇適當體積的容器，在該容器中先加入相應重量份的拌和水，然後啟動位於該 容器中的高速攪拌器，轉速為1200轉/分；在60秒內、1200轉/分的轉速下，持續向該容器中的拌和水中添加相應重量份的 砂漿粉體，添加完畢後，持續攪拌120秒，得到砂漿漿體。在得到各個實驗例的砂漿漿體後，利用現有的標準方法對比較例1-4和實驗例 1-9的砂漿漿體及其硬化物的各種性質進行測試，測試結果如表1所示。表 1
項目雄 例1雌 例2雄 例3雄 例4實驗 例1實驗 例2實驗 例3實驗 例4實驗 例5實驗 例6實驗 例7實驗 例8實臉 例9股 凝 材 料普通矽 酸鹽水 泥100100100100100100100100100100100100100無機結 合材料11.410.710.810.87.127.820.015.014.47.47.17.17.1石灰石粉0.00.00.00.023.88.312.50.00.07.10.02.411.9膨脹劑0.00.05.95.93.62.84.06.36.93.64.33.67.1減水劑0.000.940.940.940.125.562.000.452.780.123.570.124.76引氣劑0.000.000.000.120.125.560.750.632.780.124.760.124.76消泡劑0.000.000.000.000.122.781.751.632.780.120.240.120.24塑性調棚0.000.000.000.000.122.780.750.882.780.241.430.241.19細骨料 (FM1.14-236)111112118118102122109125145119117124101^it223223235235237278251250278238238238238 參照表1，由漏鬥流下值、SL擴展值的測試結果可知，本發明實驗例1-9的砂漿的 流動性高於比較例1-4中的砂漿的流動性；由漏鬥流下值、SL擴展值、填充性的測試結果可 知，與比較例1-4相比，本發明實驗例1-9的砂漿的填充性好，可以實現自密性填充；由膨脹 收縮率的測試結果可知，與比較例1-4相比，本發明實驗例1-9的砂漿可以實現無收縮。並 且通過表1的數據可知，本發明提供的砂漿在實現高流動性、自密性填充、無收縮的同時， 還具有較高的抗折強度和抗壓強度，並且沒有出現離析和泌水現象。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡 管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替 換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精 神和範圍。
權利要求
一種砂漿粉體，其特徵在於，包括水泥，100重量份；無機結合材料，7.1 27.8重量份；減水劑，0.12 5.56重量份；引氣劑，0.12 5.56重量份；消泡劑，0.12 2.78重量份；塑性調整劑，0.12 2.78重量份。
2.根據權利要求1所述的砂漿粉體，其特徵在於， 所述無機結合材料的含量為11. 5-24. 0重量份；或者 所述減水劑的含量為0. 37-3. 88重量份；或者 所述引氣劑的含量為0. 35-3. 65重量份；或者 所述消泡劑的含量為0. 84-2. 25重量份；或者所述塑性調整劑的含量為0. 46-1. 78重量份。
3.根據權利要求1所述的砂漿粉體，其特徵在於，還包括 膨脹劑，2. 8-7. 1重量份；石粉，0-23. 8重量份。
4.根據權利要求3所述的砂漿粉體，其特徵在於，還包括細骨料，101-145重量份，所述細骨料的細度模數為1. 14-2. 36。
5.根據權利要求4所述的砂漿粉體，其特徵在於， 所述膨脹劑的含量為3. 3-6. 8重量份；或者 所述石粉的含量為0-17. 5重量份；或者所述細骨料的含量為105-138重量份，所述細骨料的細度模數為1. 45-2. 06。
6.根據權利要求1-5任一所述的砂漿粉體，其特徵在於， 所述水泥為矽酸鹽水泥；所述無機結合材料為矽灰或粉煤灰； 所述石粉為石灰石粉；所述膨脹劑為氧化鈣類、硫鋁酸鈣類或硫鋁酸鈣-氧化鈣複合類； 所述高效減水劑為萘磺酸鹽類、甲基丙烯酸鹽類或聚羧酸類； 所述引氣劑為烷基苯磺酸鹽類、非離子表面活性劑、烷基酚環氧乙烷縮合物類或木質 磺酸鹽類；所述消泡劑為二氧化矽-礦物油類、乙醇類、聚醚類的合成物或天然物質提煉物； 所述塑性調整劑為木質磺酸鈣或羥基丙甲基纖維素類； 所述細骨料為人工砂或天然砂。
7.一種砂漿漿體，其特徵在於，包括如權利要求4或5所述的砂漿粉體，以及40-47重 量份的拌和水。
8.一種製備權利要求7所述的砂漿漿體的方法，其特徵在於，包括 將組成所述砂漿粉體的成分混合均勻，形成砂漿粉體；在高速攪拌器中加入拌和水；在45-90秒內、在720-1300轉/分的攪拌速度下，在所述高速攪拌器中的所述拌和水中持續加入所述砂漿粉體；加入所述砂漿粉體完畢後，持續攪拌90-180秒。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，在所述高速攪拌器中的所述拌和水中持 續加入所述砂漿粉體的時間為lmin。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其特徵在於，所述攪拌速度為1200轉/分。
全文摘要
本發明提供一種砂漿粉體、砂漿漿體及其製備方法，該砂漿粉體包括水泥，100重量份；無機結合材料，7.1-27.8重量份；減水劑，0.12-5.56重量份；引氣劑，0.12-5.56重量份；消泡劑，0.12-2.78重量份；塑性調整劑，0.12-2.78重量份。本發明可以實現砂漿的高流動性、無收縮性以及自密性填充。
文檔編號C04B28/00GK101921089SQ201010224360
公開日2010年12月22日 申請日期2010年7月7日 優先權日2010年7月7日
發明者包立新, 王飛宇 申請人:王飛宇;包立新