生态节能型干混砂浆的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种生态节能型干混砂浆，主要原料为石灰石机制砂和工业废渣粉，工业废渣粉包括矿粉和粉煤灰。本发明采用工业废渣粉和常见石灰石砂为原料，节能环保，且获得的干混砂浆性能好。
【专利说明】
生态节能型干混砂浆
技术领域
[0001 ]本发明涉及技术砂浆领域，尤其是一种生态节能型干混砂浆。
【背景技术】
[0002] 干粉砂浆(dry-mix)又称干粉料、干混砂浆、干粉建材或干拌砂浆等。它是由无机 胶粘剂、有机胶粘剂、骨料、填料与添加剂等原料，按科学配料、精确计算和工业化生产制成 的多品种多用途的预混粉体，作为商品供应。在施工现场只需加入一定量的调和水，经均匀 混合即可使用。
[0003] 与在施工现场拌制砂浆的传统方法相比较，使用干粉砂浆在提高施工效率、保证 施工质量、保护环境与节约原材料等方面有明显的效果，因而自20世纪60年代以来，干粉砂 浆在欧美发达国家得以蓬勃发展，广泛使用，并推向亚洲、大洋洲与拉美国家。
[0004] 我国干粉砂浆的发展趋势：20世纪末，我国开始由国外引进干粉砂浆技术，并结合 国内原材料来源，对多种不同用途干粉砂浆的配方作了调整，在实际工程应用中已见成效， 可以说我国干粉砂浆的推广应用正方兴未艾，2005年全国主要地区干粉砂浆生产基本情况 见表1: 表1 2005年全国主要地区干粉砂浆生产基本情况
从目前的发展趋势来看，今后我国在干粉砂浆方面的发展主要集中在以下几点： (1)发展以利用工业废料和地方材料为主要原材料的干粉砂浆品种。粉煤灰、矿渣、废 石粉、炼油废渣、膨润土等的利用，不但能够降低干粉砂浆的成本，改善砂浆性能，而且有利 于保护环境，节约资源。如何利用好这些工业废料是一个非常重要的课题。
[0005] (2)开发适合新工程需要的新品种。只有开发出全面的、符合市场需要的所有砂浆 品种，才能使其范围不受限制，为其顺利推广创造有利条件。随着专用砂浆、特种砂浆的出 现，不仅带动干粉砂浆的发展，也为推动其他产业的发展创造条件。
[0006] (3)开发自己的生产工艺。目前干粉砂浆的生产工艺我国还不成熟，一般生产企业 生产线都是从国外引进的，其投资一条生产线一般在2000~3000万元人民币，价格昂贵。只 有开发出符合我国国情的生产工艺，才能为全面建设干粉砂浆企业创造条件，不但降低投 资成本，而且降低了生产成本。
[0007] (4)与墙体材料相协调。国家一直在致力于推广使用新型墙体材料，所以开发出与 当前使用的主要块体材料相配套的专用砂浆是必须的。
[0008] 据有关资料表明，原有砂浆在新型墙体材料的使用过程中集中表现出来的问题 有： ①砂浆施工性能不好，砌块在砌筑过程中吸水过多，在干燥过程中砌块失水发生二次 干缩导致墙体出现开裂;砂浆砌筑不饱满，出现空洞等质量问题。
[0009] ②砂浆在干燥固化后的黏结力在新型墙体材料中因截面尺寸与黏土砖的不同而 出现黏结力不足的现象，导致墙体在变形应力的影响下易开裂。
【发明内容】
[0010] 本发明针对现有技术的不足，提出一种生态节能型干混砂浆，组成环保，性能好。
[0011] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案:一种生态节能型干混砂浆，主 要原料为石灰石机制砂和工业废渣粉，工业废渣粉包括矿粉和粉煤灰。
[0012] 进一步地，还包括水泥，工业废渣粉的含量与水泥等量，矿粉与粉煤灰等量。
[0013] 进一步地，还包括添加剂，添加剂包括高保水聚合物，高保水聚合物的质量百分含 量为10%。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用工业废渣粉和常见石灰石砂为原料， 节能环保，且获得的干混砂浆性能好。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的聚合物掺量对砂浆早期收缩应变图； 图2为掺入与未掺入聚合物的砂浆SHM图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应 对本发明的保护范围有任何的限制作用。
[0017] -、本项目以石灰石质机制砂及工业废渣粉为主要原料制备干混砂浆，选择的工 业废渣粉为矿粉和粉煤灰。
[0018] 矿粉主要化学组分为0&0、5丨02)1203小620 3等，其用作干混砂浆的掺合料能改善 提高干混砂浆的综合性能。其作用表现在:改善胶凝材料物理级配，对C1-的物理吸附作用， 增进后期强度，提高抗渗和抗腐蚀能力，这一性质对高温季节混凝土的输送和施工有利。还 可改善干混砂浆的孔结构，降低孔隙率并减少了最大孔径尺寸，使干混砂浆形成密实充填 结构和细观层次的自紧密堆积体系。矿粉质量技术指标要求见表10: 表10矿粉质量及技术指标
粉煤灰的性质及其在砂浆中的作用：粉煤灰的活性效应，是指砂浆中粉煤灰的活性成 分(如Si02、A1203等)所产生的化学反应，也称火山灰效应。粉煤灰的活性主要指火山灰物 质参与石灰，水泥矿物以及硅酸盐水泥之间水化反应的能力，即粉煤灰中的活性Si02、 A1203成分与水泥水化析出的Ca(0H)2之间进行化学反应的能力。粉煤灰的活性效应有利于 吸纳水泥浆体一集料界面区富集的Ca(0H)2,同时活性反应物CSH凝胶还可以填充界面区孔 隙，从而改善了水泥浆体一集料界面结构。粉煤灰质量及技术指标见表11: 表11粉煤灰质量及技术指标
工业废渣粉替代水泥制备研究 根据JGJ/T 98-2001《砌筑砂浆配合比设计规程》，可以计算出不同等级强度的砂浆所 需要的水泥、砂子和用水量范围，见表12: 表12砌筑砂浆基本配合比材料用量
依据规程中粉煤灰掺量可占胶凝材料的15%-25%，实验中选取工业废渣粉替代50%水泥 的最高掺量，粉煤灰、矿粉各掺25%，以M5和M7.5普通砌筑砂浆为例，干混配制配比如下表 13： 表13干混砌筑砂浆配合比
经混合搅拌均匀后检测各性能指标，并对比国标结果如下表14: 普通砌筑M5.0技术指标： 表14 M5和M7.5砂浆性能
由此得出，当工业废渣粉替代率达到50%时，所生产干混砂浆产品性能优于国家标准要 求。
[0019] 二、添加剂中包含高保水聚合物:羟丙基甲基纤维素、聚丙烯纤维、淀粉醚； 1、聚合物具有较强的吸水能力，同时也具有较好的保水性能，将其与外加剂一起添加 到砂浆中，可成为性能优良的内养护剂，对砂浆内部进行养护，提高砂浆内部相对湿度，减 少砂衆内部干燥而产生的自收缩，从而抑制砂衆开裂倾向。根据我国建筑节能技术要求和 行业发展的趋势，结合目前预拌砂浆应用时普遍出现的问题，参照国家标准GB/T 25181-2010和行业标准JG/T 230-2007的相关规定进行预拌砂浆的收缩性能研究。
[0020] 水泥浆体由于收缩产生的应变主要发生在早期，7天以后的应变相对平稳。故重点 研究砂浆ld、7d的收缩性能，通过对聚合物内养护预拌砂浆的早期收缩性能测试，以前7d圆 环试件的收缩应变值为指标，研究内养护剂对预拌砂浆体积稳定性的影响。其中收缩性能 主要参考《ASTM水泥砂浆和混凝土环式限制收缩开裂测试标准方法》进行测试。
[0021 ]根据实验室的前期实验工作成果，使用的高保水聚合物吸水是自身重量的14倍， 初步得出了最初的M5预拌砂浆配合比，如表15所示。
[0022] 表15 M5预拌砂浆基本配合比
选取石粉含量为14%，其中机制砂石粉含量为27.1%，可计算出细砂(粒径在0-1.18_) 为 4310\14%/27.1%=22268，中砂(粒径在1.18-2.36臟)为4310-2226=20848，稠化粉掺量为 0.04%，高保水聚合物掺量分别为用水量的5%、10%、15%、20%时，按照上表的配合比，配5000g 料，换算如表16: 表16试验砂浆配比
依据前面介绍的实验方法，测试ld-7d圆环试件的收缩应变值，分析聚合物各掺量对预 拌砂浆收缩性能的影响程度，确定最佳掺量。聚合物掺量对砂浆早期收缩应变的影响如下 表17: 表17聚合物掺量对砂浆早期收缩应变的影响
由图1可知，随着聚合物掺量的增加，预拌砂浆的Id收缩应变变化不明显，7d收缩应变 值先减小后增大;聚合物掺量对Id的收缩影响不大，对7d的收缩影响较明显。Id收缩变化规 律可能与砂浆所处密闭体系有关，早期浆体中水分充足，所以聚合物掺量的多少并不会显 著影响砂浆的体积收缩;而7d水化程度较大，随着水化程度的提高，当聚合物掺量较小时， 在砂浆水化及水分散失的过程中，砂浆内部相对湿度降低，聚合物无法足量"补充"相对湿 度，砂浆因自身毛细管收缩仍存在收缩;当聚合物掺量过大时，引入的多余凝胶占据了砂浆 原有空间，形成大毛细孔，导致砂浆收缩增大。因此当聚合物掺量适宜时，对抑制收缩效果 明显。聚合物掺量为10%时，预拌砂浆收缩应变值最小，其ld、7d收缩应变值分别为-11με、_ 87με，为最佳掺量。
[0023]再按照砂浆制备规程和建筑砂浆基本性能试验标准，测试10%聚合物掺量时砂浆 的稠度、保水率、密度、7d强度和28d强度等指标。结果如表18: 表18聚合物掺量10%时砂浆性能 由上表中结果可知，掺聚合物的砂浆C组比
不掺的A组流动性、保水性和力学性能均要 好，密度也略增加，聚合物的加入可以提高砂浆的力学性能和流变性能。
[0024] 、聚合物内养护预拌砂浆微观结构研究 物质的宏观性能往往由物质内部的微观结构决定，根据聚合物内养护预拌砂浆的收缩 应变值，对未掺和掺入聚合物的预拌砂浆进行微观分析，将之前制作的砂浆试样按照标准 条件养护，进行7d龄期的SEM分析，结果如图2所示。
[0025] 由图2可以看出，预拌砂浆水化7d后的微观结构均相对致密，未掺入聚合物样图中 可以发现大量的纤维状C-S-H凝胶和较多的块状、立方片状的0 &(0!〇2晶体，在C-S-H凝胶周 围还存在少量的AFt。掺入聚合物样图中可以明显发现大面积的纤维状的C-S-H凝胶，排列 紧密，包裹着少量的片状的Ca(0H) 2,使得胶凝体系的结构更加致密;砂浆的强度主要依靠 硅酸盐水泥体系水化硬化的水泥石，水化程度越高，体系微观结构越致密，预拌砂浆的强度 越尚。
[0026] 3、聚合物内养护预拌砂浆孔结构分析 砂浆的内部孔隙结构是保证其耐久性的前提，孔隙率越低对其耐久性越有利。本研究 主要采用压汞法(简称MIP)分析砂浆净浆试样的总孔隙率、总比表面积和总孔容。根据孔 隙大小对耐久性的影响划分为四类，分别是无害孔d<20nm、少害孔d在20~50nm、有害孔d 在50~200nm和多害孔d>200nm。参照基本配合比，做砂浆净浆试验，具体配合比见下表19: 表19砂浆净浆配合比
针对上述2组试样28d龄期做了 MIP测试，结果见表20。
[0027] 表20砂浆的孔结构参数
由上表可知未掺聚合物的试样孔隙率比掺有聚合物的孔隙率要小，掺加聚合物的比未 掺加的在200nm以上的多害孔减少一倍，50-200nm的少害孔也明显减少，20nm以下的无害孔 增多，总体上看，掺加聚合物比未掺加聚合物有向小的孔径变化趋势，说明聚合物有使砂浆 微孔化的趋势。
[0028]采用鱼峰自制的石灰石质机制砂、S75级矿粉和Π 级粉煤灰，经过反复试配试验确 定产业化的最优配比，目前已经实现工业化生产并应用于山湾新农村、石烂路保障房、金鹅 福地等项目的内墙砌筑及抹灰，现场抽取样品测定干混砂浆产品性能，结果如表21所示： 表21干混砂浆产业化配比及性能
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种生态节能型干混砂浆，其特征在于：主要原料为石灰石机制砂和工业废渣粉，工 业废渣粉包括矿粉和粉煤灰。2. 如权利要求1所述生态节能型干混砂浆，其特征在于:还包括水泥，工业废渣粉的含 量与水泥等量，矿粉与粉煤灰等量。3. 如权利要求2所述生态节能型干混砂浆，其特征在于:还包括添加剂，添加剂包括高 保水聚合物，高保水聚合物的质量百分含量为10%。
【文档编号】C04B28/00GK106045395SQ201610369440
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】龙祖业, 杨义, 黄崇奕, 李绍新, 潘仁爱, 唐明, 张芳
【申请人】广西鱼峰混凝土有限公司