掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆及其制备方法
【专利摘要】掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆及其制备方法，属于建筑材料领域。由水泥：混合骨料：植物纤维：石灰膏：水以重量比为=1：8～12:0.12～0.80：0.8～1.3：1.2～1.5混合组成；混合骨料为玻璃珠和天然细砂混合物，其中玻璃珠所占质量比例为70%～85%；玻璃珠采用以碎玻璃等为原料的可再生玻璃珠，直径3.5～5mm的玻璃珠，细砂为天然砂子，最大粒径通过1.5mm筛孔；植物纤维包括麻刀纤维、竹纤维、棉杆纤维等柔韧性好、阻滞性好的天然植物纤维；石灰膏为石灰石熟化后产物。本发明具有成本低、材料环保易得、分布广泛、耗能少的优点。该方法操作简单，易于施工。
【专利说明】掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于村镇建筑上部结构与基础之间砌筑的隔震层砂浆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]砂衆作为一种土木工程材料,在土木建筑中被广泛应用于砌筑、抹灰或装饰工程中。其主要原料为水泥、砂,水和其它外加剂。
[0003]基础隔震的原理在于在基础和上部结构之间增设水平刚度很小的支承元件，使得上部结构的自振周期延长，远离地震作用的卓越周期，从而减小地震作用对上部结构的影响，减轻震灾，保护人们的生命和财产安全。基础隔震技术虽然已高层建筑中得到了应用，并出现了多种结构形式，在历次地震中发挥了很好地消震减灾作用。但因其造价不菲，施工工艺复杂，因而不适合在村镇低矮建筑中推广。而实际地震中，村镇建筑的受损情况往往是最为严重的。
[0004]因此，研发一种经济实用、造价低廉、施工简便的隔震形式对于抗震减灾具有十分重要的实践意义和社会经济价值。
【发明内容】
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[0005]本发明的目的在于寻求一种强度适宜，抗剪切性能良好的砂浆作为基础隔震层，应用于村镇建筑中，以解决村镇建筑抗震性能薄弱，破坏严重的问题。当小震发生时，结构和基础隔震层能依靠自身抗剪性能抵御地震作用；当中震发生时，掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆隔震层被剪坏，其隔震功能被激发，剪坏的隔震层砂浆包含的玻璃珠在地震作用下发生滚动，在滚`动过程中依靠滚动摩擦耗散地震能量，达到保护上部结构的目的，以避免对上部结构造成更大的震害；同时在滚动过程中，隔震层砂浆包含的植物纤维能够一方面能相对地限制玻璃珠的滚动，亦即使增加滚动的阻力，从而使隔震层能更有效的发挥隔震层的耗能作用；另一方面，隔震层掺加的植物纤维在限制玻璃珠滚动的同时，能减小整体结构的震动幅度，减小结构的水平位移，达到良好的抗震减灾目的。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆，其特征在于它由混合骨料、水泥、石灰膏、植物纤维和水以一定比例混合搅拌而成，其重量比为水泥:混合骨料:植物纤维:石灰膏:水=1: (8~12): (0.12~0.80): (0.8~
1.3):(1.2~1.5);混合骨料为玻璃珠和天然细砂，其中玻璃珠所占质量比例为70%~85%。
[0007]所述的玻璃珠采用以碎玻璃等为原料加工而成的可再生玻璃珠，玻璃珠直径为
3.5~5mm，具有原材料易得，可回收再利用，环保、经济的优点。
[0008]所述的细砂采用天然河沙，材料具有分布广泛，方便选用的特点。细砂最大粒径通过2.5mm筛孔。
[0009]所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5R。
[0010]所述石灰膏为生石灰(CaO)熟化后膏状产物，有效成分为Ca(0H)2。熟化石灰膏具有增加砂浆和易性和保水性，但不对砂浆强度造成显著影响。石灰膏也可用火山灰、工业矿渣粉等替代。
[0011]所述植物纤维包括麻纤维(麻刀)、竹纤维、棉杆纤维等柔韧性好、阻滞性好的天然植物纤维。适宜情况下，所述植物纤维应破碎为长度25mm~40mm小单元，以更好的发挥其在所述砂浆滑动状态下的阻滞作用。
[0012]上述掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆的制备方法，其特征在于它包括如下步骤:
[0013]I)按各原料质量比例水泥:混合骨料:植物纤维:石灰膏:水=1:(8~12):(0.12~0.80): (0.8~1.3): (1.2~1.5)，混合骨料中玻璃珠质量百分数为70%~85%，置备所述砂浆的用料；
[0014]2)采用下述方法之一制备砂浆:①将混合骨料、水泥、石灰膏、破碎均匀的植物纤维加水搅拌均匀，得掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆；②将混合骨料、水泥、石灰膏、破碎均匀的植物纤维充分搅匀后再加水搅拌得掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆。
[0015]细砂和玻璃珠在砂浆中起到的、骨料填充的作用；石灰膏也具有一定的水硬性，具有胶结作用，代替一定的水泥，节约水泥用量，同时降低砂浆的分层度和提高其保水性。
[0016]与现有商品砂浆相比，本发明具有如下益果:
[0017]1、以玻璃珠为主要搀和骨料，实现了对废旧玻璃的回收再利用，实现了资源的重复可持续利用，是对现有资源的一种节约保护。
[0018]2、以本发明作为一种建筑的基础隔震层，具有隔震效果显著，施工简单，经济代价小的优点，尤其适用于村镇建筑`中推广。
[0019]实验表明，使用掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度砂浆作为基础隔震层的房屋，地震作用下上部结构的加速度反应比普通房屋的加速度反应降低35%-58%，并且隔震房屋的频率衰减远比普通房屋地震作用下的频率衰减慢得多，而频率衰减越快，结构抗震能力越弱，结构损伤越严重。由此可见，以本发明作为一种隔震元件隔震效果显著
[0020]3、原料分布广泛、环保易得，产品成本低廉，便于市场推广。
[0021]4、该方法工艺简单、易于施工。
【具体实施方式】
[0022]为更好地理解本发明，下面结合一些实例具体阐释本发明的内容。
[0023]实施例1:
[0024]一种掺玻璃珠骨料和麻纤维的低强度复合砂浆及制备方法，它包括如下步骤:
[0025]I)按各原料质量比例水泥:混合骨料:麻纤维:石灰膏:7jC =1:8:0.12:0.8:1.2，混合骨料中玻璃珠质量比例为70%，得各原料百分数为:水泥9.0%、砂子21.6%、玻璃珠50.3%、麻纤维1.1%、石灰膏7.2%、水10.8%，称取水泥、细砂、玻璃珠、麻纤维、石灰膏、水；
[0026]所述细砂采用天然河沙，材料分布广泛，方便选用；细砂最大粒径通过2.5mm筛孔；细砂技术特性应符合相应技术规程；砂子保持洁净，按批量取样检查，合格后方能使用；
[0027]所述石灰膏为生石灰(CaO)熟化后膏状产物，有效成分为Ca(OH)2，应熟化后应陈伏两星期后使用。
[0028]所述麻纤维(麻刀)要求柔韧性好、抗拉强度优良。适宜情况下，所述麻纤维应破碎为长度25mm~40mm小单元，以更好的发挥其在所述砂浆滑动状态下的阻滞作用。
[0029]2)将混合骨料、水泥、石灰膏、破碎均匀的植物纤维加水搅拌均匀得到掺玻璃珠骨料和麻纤维的低强度复合砂浆。
[0030]实施例2:
[0031]一种掺玻璃珠骨料和麻纤维的低强度复合砂浆及制备方法，它包括如下步骤:
[0032]I)按各原料质量比例水泥:混合骨料:麻纤维:石灰膏:7jC =1:12:0.80:1.3:1.5，混合骨料中玻璃珠质量比例为85%，得各原料百分数为:水泥6.1%、砂子10.9%、玻璃珠61.4%、麻纤维4.8%、石灰膏7.8%、水9.0%，称取水泥、细砂、玻璃珠、麻纤维、石灰膏、水；
[0033]所述细砂采用天然河沙，材料分布广泛，方便选用；细砂最大粒径通过2.5mm筛孔；细砂技术特性应符合相应技术规程；砂子保持洁净，按批量取样检查，合格后方能使用；
[0034]所述石灰膏为生石灰(CaO)熟化后膏状产物，有效成分为Ca(OH)2，应熟化后应陈伏两星期后使用。
[0035]所述麻纤维(麻刀)要求柔韧性好、抗拉强度优良。适宜情况下，所述麻纤维应破碎为长度25mm~40mm小单元，以更好的发挥其在所述砂浆滑动状态下的阻滞作用。
[0036]2)将混合骨料、水泥、石灰膏、破碎均匀的麻纤维充分搅匀后再加水搅拌得掺玻璃珠骨料和麻纤维的低强度复合砂浆。
[0037]实施例3:
[0038]一种掺玻璃珠骨料和麻纤维的低强度复合砂浆及制备方法，它包括如下步骤:
[0039]I)按各原料质量比例水泥:混合骨料:麻纤维:石灰膏:水=1:10:0.30:1.1:1.4，混合骨料中玻璃珠质量比例为80%，得各原料百分数为:水泥7.2%、砂子14.5%、玻璃珠58.0%、麻纤维2.2%、石灰膏8.0%、水10.1%，称取水泥、细砂、玻璃珠、麻纤维、石灰膏、水；
[0040]所述细砂采用天然河沙，材料分布广泛，方便选用；细砂最大粒径通过2.5mm筛孔；细砂技术特性应符合相应技术规程；砂子保持洁净，按批量取样检查，合格后方能使用；
[0041]所述石灰膏为生石灰(CaO)熟化后膏状产物，有效成分为Ca(OH)2，应熟化后应陈伏两星期后使用。
[0042]所述麻纤维(麻刀)要求柔韧性好、抗拉强度优良。适宜情况下，所述麻纤维应破碎为长度25mm~40mm小单元，以更好的发挥其在所述砂浆滑动状态下的阻滞作用。
[0043]2)将混合骨料、水泥、石灰膏、破碎均匀的麻纤维充分搅匀后再加水搅拌得掺玻璃珠骨料和麻纤维的低强度复合砂浆。
[0044]实施例4:
[0045]一种掺玻璃珠骨料和竹纤维的低强度复合砂浆及制备方法，它包括如下步骤:
[0046]I)按各原料质量比例水泥:混合骨料:竹纤维:`石灰膏:水=1:9:0.14:0.9:1.3，混合骨料中玻璃珠质量比例为78%，得各原料百分数为:水泥8.1%、砂子16.0%、玻璃珠56.9%、竹纤维1.1%、石灰膏7.3%、水10.6%，称取水泥、细砂、玻璃珠、竹纤维、石灰膏、水；
[0047]所述细砂采用天然河沙，材料分布广泛，方便选用；细砂最大粒径通过2.5mm筛孔；细砂技术特性应符合相应技术规程；砂子保持洁净，按批量取样检查，合格后方能使用；
[0048]所述石灰膏为生石灰(CaO)熟化后膏状产物，有效成分为Ca(OH)2,应熟化后应陈伏两星期后使用。
[0049]所述竹纤维要求柔韧性好、抗拉强度优良。适宜情况下，所述竹纤维应破碎为长度25mm~40mm小单元，以更好的发挥其在所述砂浆滑动状态下的阻滞作用。
[0050]2)将混合骨料、水泥、石灰膏、破碎均匀竹纤维充分搅匀后再加水搅拌得掺玻璃珠骨料和竹纤维的低强度复合砂浆。
[0051]实施例5:
[0052]一种掺玻璃珠骨料和棉杆纤维的低强度复合砂浆及制备方法，它包括如下步骤:
[0053]I)按各原料质量比例水泥:混合骨料:棉杆纤维:石灰膏:7jC =1:12:0.80:1.3:
1.5，混合骨料中玻璃珠质量比例为85%，得各原料百分数为:水泥6.1%、砂子10.9%、玻璃珠61.4%、棉杆纤维4.8%、石灰骨7.8%、水9.0%,称取水泥、细砂、玻璃珠、棉杆纤维、石灰骨、水；
[0054]所述细砂采用天然河沙，材料分布广泛，方便选用；细砂最大粒径通过2.5mm筛孔；细砂技术特性应符合相应技术规程；砂子保持洁净，按批量取样检查，合格后方能使用；
[0055]所述石灰膏为生石灰(CaO)熟化后膏状产物，有效成分为Ca(OH)2，应熟化后应陈伏两星期后使用。`
[0056]所述棉杆纤维要求柔韧性好、抗拉强度优良。适宜情况下，所述棉杆纤维应破碎为长度25mm~40mm小单元，以更好的发挥其在所述砂浆滑动状态下的阻滞作用。
[0057]2)将混合骨料、水泥、石灰膏、破碎均匀的棉杆纤维加水搅拌均匀得到掺玻璃珠骨料和棉杆纤维的低强度复合砂浆。
[0058]实验表明，使用掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度砂浆作为基础隔震层的房屋，地震作用下上部结构的加速度反应比普通房屋的加速度反应降低35%-58%，并且隔震房屋的频率衰减远比普通房屋地震作用下的频率衰减慢得多，而频率衰减越快，结构抗震能力越弱，结构损伤越严重。以上是本发明的一些典型实施例，本发明的实施不限于此。本发明所列举的各原料均能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
【权利要求】
1.掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆，其特征在于它由混合骨料、水泥、石灰膏、植物纤维和水以一定比例混合搅拌而成，其质量比例为水泥:混合骨料:植物纤维:石灰膏:水=1:(8~12): (0.12~0.80): (0.8~1.3):(1.2~1.5);混合骨料为玻璃珠和天然细砂，其中玻璃珠所占质量比例为70%~85%。
2.根据权利要求1所述的掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆，其特征在于:所述玻璃珠采用以废旧玻璃等为原料加工而成的可再生玻璃珠，玻璃珠直径为3.5~5_。
3.根据权利要求1所述的掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆，其特征在于:所述细砂为天然河沙，细砂最大粒径通过2.5mm筛孔。
4.根据权利要求1所述的掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆，其特征在于:所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5R。
5.根据权利要求1所述的掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆，其特征在于:所述石灰膏为生石灰(CaO)熟化后膏状产物，有效成分为Ca(0H)2。
6.根据权利要求1所述的掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆，其特征在于:所述植物纤维包括麻纤维或麻刀、竹纤维、棉杆纤维，所述植物纤维应破碎为长度25mm~40mm小单元。
7.根据权利要求1所述的掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆的制备方法，其特征在于包括如下步骤: 1)按各原料质量比例水泥:混合骨料:植物纤维:石灰膏:水=1:8~12:0.12~0.80:0.8~1.3:1.2~1.5，混合骨料中玻璃珠质量百分数为70%~85%，置备所述需用材料； 2)采用下述方法之一制备砂浆:①将混合骨料、水泥、石灰膏、破碎均匀的植物纤维加水搅拌均匀，得掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆；②将混合骨料、水泥、石灰膏、破碎均匀的植物纤维充分搅拌均匀后，再加水搅拌，得掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂浆。
8.权利要求1所述的掺玻璃珠骨料和植物纤维的低强度复合砂衆用于村镇建筑上部结构与基础之间砌筑的隔震层砂浆。
【文档编号】C04B28/10GK103803923SQ201310728708
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】曹万林, 张玉山, 叶炜 申请人:北京工业大学