本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种自流平砂浆及其制备方法与应用。
背景技术：
近年来，水泥基自流平砂浆因具有高流动性、自平整性、施工快、劳动强度低等优点而常用于写字楼、公寓、商场、学校、医院、工厂、停车场、船舶等混凝土地面。水泥基自流平砂浆在未来十大最有潜力的干混砂浆及其外加剂的市场应用中排列第三位。水泥基自流平砂浆的性能应该满足高工作性能、快速干燥、快速硬化、收缩补偿、高平整度等要求，使得自流平砂浆成为一种技术含量高、技术环节比较复杂的产品，因而被工程界人士称为“最复杂的产品”。一般来说，水泥基自流平砂浆都是基于一种能够形成钙矾石的三元复合系统，这是因为水泥基自流平砂浆要求快硬、结合水量高、以及低收缩性的要求，而钙矾石的形成具有形成速度快、高结合水能力、以及补偿收缩的性能。但是，三元复合系统的自流平砂浆的稳定性很难控制，在实际应用过程中，容易出现开裂、空鼓等问题。
利用工业固体废弃物主要集中在建筑材料行业，每年消耗的大宗工业固体废弃物占工业固废利用总量的70份左右。随着基础建设的发展，河砂等天然资源越来越紧缺，从而也造成其价格越来越高，工业固体废弃物在建筑材料中的利用既具有经济效益，更会产生较大的环境效益和社会效益。
现有技术中，自流平砂浆的性能(尤其是稳定性)很难达到使用标准；进一步的，由于自流平砂浆的组成成分均采用天然优质材料制备而成，成本较高。如何获得性能(尤其是稳定性)优良，且成本较低、绿色环保的自流平砂浆是本领域人员急需解决的难题。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提出一种(三元胶凝体系)自流平砂浆；所述自流平砂浆具有高稳定性；同时，本发明提供的自流平砂浆中掺入了大量固体废弃物，既不影响其高稳定性能，还大幅度降低了自流平砂浆的成本，使其绿色环保。
具体而言，所述自流平砂浆的原料包括：胶凝材料、固体废弃物、功能性组份，所述胶凝材料占所述自流平砂浆的20～40％；
其中，所述胶凝材料包括硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、石膏；所述硫铝酸盐水泥与所述硅酸盐水泥、所述石膏的质量比为4～6：2～4：1～3。
本发明通过硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、石膏组成三元胶凝体系，进而获得稳定性极佳的自流平砂浆。此外，固体废弃物被用于建筑材料主要是依据工业固废的形态效应、微集料效应、火山灰效应以及化学组成和矿物组成；其中，微集料效应和火山灰效应作用最为明显，微集料效应作为集料或者填充料，火山效应作为辅助胶凝材料，二者相互配合从而提高建筑材料的耐久性能。
作为优选，所述自流平砂浆包括如下重量份的原料：胶凝材料20～40份、固体废弃物58～75份、功能性组份1～5份。
作为优选，所述固体废弃物包括集料和粉料；所述集料与所述粉料的质量比为4～6：1～3；
作为优选，所述功能性组份包括减水剂、缓凝剂、保水剂、增粘剂、消泡剂；所述减水剂与所述缓凝剂、所述保水剂、所述增粘剂、所述消泡剂的质量比为13～25：4～8：8～14：80～150：1～4。
作为优选，所述硫铝酸盐水泥的3d抗压强度≥42.5mpa；优选所述硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥熟料(尤为理想)。
作为优选，所述硅酸盐水泥为i型硅酸盐水泥或ii型硅酸盐水泥；优选为i型硅酸盐水泥。
作为优选，所述石膏为天然半水石膏或脱硫半水石膏；优选为天然半水石膏。
作为优选，所述集料的粒径小于0.5mm；优选所述集料为尾矿砂和/或废石机制砂；作为较佳的技术方案，所述集料的级配为连续级配或分段级配(尤为理想)；作为最佳的技术方案，所述集料为分段级配的尾矿砂。
作为优选，所述粉料选自粉煤灰、钢渣、石灰石粉、粒化高炉矿渣中的一种或几种；优选为粉煤灰和石灰石粉；作为较佳的技术方案，所述粉料的比表面积≥400m2/kg。
作为优选，所述减水剂选自醚类聚羧酸减水剂、酯类聚羧酸减水剂中的一种或几种。
作为优选，所述缓凝剂选自酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠中的一种或几种。
作为优选，所述保水剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。
作为优选，所述增强剂选自醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉中的一种或几种。
作为优选，所述消泡剂选自聚醚类消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚醚改性硅中的一种或几种。
作为优选，所述减水剂、所述缓凝剂、所述保水剂、所述增粘剂、所述消泡剂均为粉体
作为本发明的较佳技术方案，所述自流平砂浆包括如下重量份的原料：
胶凝材料25～40份
固体废弃物58～74份
功能性组份1～2份；
其中，所述凝胶材料包括如下重量份的组份：
硫铝酸盐水泥12～20份
硅酸盐水泥7～12份
天然半水石膏5～8份；
所述固体废弃物包括如下重量份的组份：
尾矿砂40～52份
粉煤灰12～16份
石灰石粉5～7份；
所述功能性组份包括如下重量份的组份：
本发明同时提供上述自流平砂浆的制备方法，依次加入固体废弃物、胶凝材料、功能性组份，混合均匀。
本发明还提供上述自流平砂浆在建筑材料中的应用。
作为优选，在使用所述自流平砂浆时，将水加入所述自流平砂浆中，混合均匀；所述水占所述自流平砂浆总质量的15～25％；进一步地，所述水占所述自流平砂浆总质量的20～23％。
本发明提供的自流平砂浆能够利用固体废弃物的前提在于三元胶凝体系的高稳定性，而三元胶凝体系由硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、以及石膏构成；硫铝酸盐水泥+硅酸盐水泥+石膏的主要反应产物为钙矾石，钙矾石具有形成速度快、高结合水能力、以及补偿收缩的性能。但是，钙矾石生成的时间不同对三元胶凝体系的材料性能产生不同的效果，在塑性阶段形成的钙矾石只是填充和骨架作用，到了弹塑性阶段才能形成膨胀，补偿收缩，在硬化阶段形成的钙矾石、即延迟钙矾石会造成水泥基材料产生开裂；同时，不同比例的三元胶凝体系钙矾石生成数量、结晶度、尺寸、微观形貌等均不同，均会影响其稳定性。本发明通过大量的试验研究和实验测试确定了三元胶凝体系中硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和石膏的比例，找出稳定区域，从而获得高稳定性的自流平砂浆。
本发明的自流平砂浆包括固体废弃物(包括集料和粉料)；集料主要起骨架支撑作用，合理的级配组合能够提高自流平砂浆的工作性、力学性能和耐久性能；粉料主要提高自流平砂浆工作性能和后期强度、耐久性性能。本发明的自流平砂浆还包括功能性组份，其主要通过减水、缓凝、保水、增粘及消泡等功能的叠加，提升自流平砂浆整体性能。
如此，本发明通过筛选和组合得到的自流平砂浆，通过各组份间的协同增效，在提高了其稳定性的基础上进一步降低了成本，使其绿色环保；实验证明，本发明提供的自流平砂浆性能优异，完全满足jc/t985-2017《地面用水泥基自流平砂浆》性能要求，具体见表1；
表1自流平砂浆性能
本发明的有益效果：
(1)本发明通过硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和石膏的用量比能够生成结晶度高、尺寸粗大的钙矾石，进而保证三元胶凝体系自流平砂浆的高稳定性。
(2)基于三元胶凝体系自流平砂浆的高稳定性，可以提高固体废弃物的掺加比例，即提高固体废弃物的综合利用率，还大幅度降低了自流平砂浆的成本。
(3)本发明的自流平砂浆，一方面综合利用固体废弃物，另一方面节省劳动力、节约成本、极佳舒适性。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例中所涉及的快硬硫铝酸盐水泥购自唐山北极熊有限公司，3d抗压强度为52.9mpa，3d抗折强度为8.6mpa，28d抗压强度为57.0mpa，28d抗折强度为8.7mpa。
实施例中所涉及的硅酸盐水泥由北京金隅琉水环保科技有限公司提供，3d抗压强度为25.3mpa，3d抗折强度为4.8mpa，28d抗压强度为52.8mpa，28d抗折强度为8.6mpa。
实施例中所涉及的天然半水石膏由北京金隅砂浆有限公司提供，2h抗压强度为20.8mpa，抗折强度为6.5mpa。
实施例中所涉及的铁尾矿砂由北京金隅砂浆有限公司承德分公司提供，该尾矿细砂中天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40的放射性比活度同时满足ira≤1.0和ir≤1.0；尾矿砂由0≤粒径＜0.25mm、0.25mm≤粒径＜0.50mm两个级配组成，两个级配按照4:6进行组合。
实施例中所涉及的粉煤灰由北京金隅混凝土有限公司提供，该粉煤灰为为ⅰ级粉煤灰，比表面积为450m2/kg；石灰石粉由冀东砂石骨料有限公司提供，该石灰石粉比表面积为420m2/kg。
实施例中所涉及的减水剂购自苏州兴邦化学建材有限公司；缓凝剂购自北京市通广精细化工公司；保水剂购自山东苏诺克化工有限公司；增粘剂购自瓦克化学(中国)有限公司；消泡剂购自苏州兴邦化学建材有限公司。
以上减水剂、缓凝剂、保水剂、增粘剂和消泡剂均为粉体。
以下实施例及对比例的性能检测方法按jc/t985-2017《地面用水泥基自流平砂浆》测试方法进行。
实施例1～3
实施例1～3提供一种自流平砂浆，其原料组成见表2所示；
表2实施例1～3的自流平砂浆的原料组成
所述自流平砂浆的制备方法如下：依次加入固体废弃物、胶凝材料、功能性组份，边加入边混合，最后充分混合均匀。
所述自流平砂浆的性能测试如下：将所述自流平砂浆与水(以自流平砂浆总质量计)进行搅拌3～5min，静置1min后测试其性能，其各项性能如表3所示。
表3实施例1～3的自流平砂浆的性能
对比例1～3
对比例1～3提供一种自流平砂浆，与实施例1～3的区别在于：快硬硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、天然半水石膏的质量比不同；其原料组成见表4所示；
表4对比例1～3的自流平砂浆的原料组成
所述自流平砂浆的制备方法与性能测试方法均同实施例1～3；其各项性能如表5所示；
表5对比例1～3的自流平砂浆的性能
对比例4
本对比例提供一种自流平砂浆，与实施例1的区别在于：将快硬硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和天然半水石膏替换为普通硅酸盐水泥，将尾矿砂替换为天然砂；其原料组成见表6所示；
表6对比例4的自流平砂浆的原料组成
所述自流平砂浆的制备方法与性能测试方法均同实施例1；其各项性能如表7所示；
表7对比例4的自流平砂浆的性能
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。