1.本发明建筑材料技术领域，具体涉及一种自密实速凝干粉砂浆及其制备方法。
背景技术：
2.干粉砂浆，是指经干燥筛分处理的骨料(如石英砂)、无机胶凝材料(如水泥)和添加剂(如聚合物)等按一定比例进行物理混合而成的一种颗粒状或粉状，以袋装或散装的形式运至工地，加水拌和后即可直接使用的物料。又称作砂浆干粉料、干混砂浆、干拌粉，有些建筑黏合剂也属于此类。干粉砂浆在建筑业中以薄层发挥粘结、衬垫、防护和装饰作用，建筑和装修工程应用极为广泛。
3.干粉砂浆的性能比较好，干粉砂浆解决了传统工艺配制砂浆配比难以把握导致影响质量的问题，计量十分准确，质量可靠。因为不同用途砂浆对材料的抗收缩、抗龟裂、保温、防潮等特性的要求不同，且施工要求的和易性、保水性、凝固时间也不同。这些特性是需要按照科学配方严格配制才能实现的，只有干粉砂浆的生产过程可满足这一要求。因为计量精确、质量保证，所以使用干粉砂浆后的工程质量都明显提高、工期明显缩短、用工量减少。再就是使用方便，就像食用方便面一样，随取随用，加水15～20％左右，搅拌20～30min即成，余下的干粉作备用，有3个月的保质期，但试验中放置了6个月，强度也没有明显变化。
4.根据当前我国在干粉砂浆方面发展的情况来看，其在以下几个方面存在缺陷：
①
成本较高，由于产品成本的抬高，使用过程中在施工方遇到较大的阻力，受施工方当前经济利益的影响较为突出。但从综合经济效益来看，干粉砂浆的材料成本可以从节约材料和提高施工效率以及降低维护费用中得到弥补；
②
技术不成熟，由于还缺少完整的相应规范供给生产、施工时使用，制约了干粉砂浆在工程中的推广。且没有相应的技术保障引导施工，施工技术还不成熟等也在不同程度的影响其发展；
③
砂浆品种不丰富，国外已经开发了逾千种的干粉砂浆品种，而我国则还不到百种，因此在使用中出现砂浆不配套、不满足功能的现象，给砂浆的推广使用带来极为不利的影响；
④
投资大，干粉砂浆生产线一次性投资大，一般企业难以承受，因此干粉砂浆生产企业相对贫乏。再者，由于干粉砂浆的技术含量高，在利用地方材料上有一定的难度，给干粉砂浆的全面推广带来困难。
技术实现要素：
5.基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种自密实速凝干粉砂浆及其制备方法，本发明制备的干粉砂浆可大幅度降低对原材料品质波动的敏感性，显著降低混凝土的收缩率，提高混凝土或水泥基材与原有界面粘结性能，适用于桥梁、道路、民用建筑及修补加固领域。
6.为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种自密实速凝干粉砂浆，所述干粉砂浆由以下组分按重量份数计混合制成：水泥100份、石英砂200～400份、减水剂1～2份、消泡剂0.5～1.0份、可再分散乳胶粉1～3份、黏度调节剂1～5份、pp纤维0.1～0.3份、硼泥掺合料15～30份、速凝剂1～5份。
8.为了更好的实现本发明，进一步的，所述水泥为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥按5～10:1的比例混合而成，其中硅酸盐水泥强度等级为42.5mpa，硫铝酸盐水泥强度等级为42.5mpa。
9.为了更好的实现本发明，进一步的，所述减水剂为固体聚羧酸减水剂；所述消泡剂为主要成分为聚醚改性聚硅氧烷的固体消泡剂；所述可再分散乳胶粉为改性淀粉、生物胶、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和聚酰胺高分子吸水树脂中的一种或多种；所述黏度调节剂为有机膨润土、表面浸渍硅微粉、沸石粉的一种或多种。
10.为了更好的实现本发明，进一步的，所述硼泥掺合料是将硼泥烘干至恒重后磨粉，再经高温煅烧，高温煅烧的温度为600℃～700℃，煅烧时间为2～4小时，将碳酸镁全部分解为氧化镁的硼泥掺合料。
11.为了更好的实现本发明，进一步的，所述速凝剂为铝矾土、纯碱和生石灰按质量比1:1:0.5～0.8混合，高温500～700℃煅烧2～4h后，磨细过200目的粉状物。
12.本发明还提供一种自密实速凝干粉砂浆的制备方法，包括以下步骤：
13.步骤一、原料准备：按照重量份分别称取各原料，备用；
14.步骤二、将硼泥烘干至恒重，然后用球磨机进行粉磨，并过筛形成硼泥细粉，将硼泥细粉高温煅烧，使硼泥细粉中的碳酸镁全部分解为氧化镁，制成硼泥掺合料，并将制备好的硼泥掺合料密封备用；
15.步骤三、将硅酸盐水泥粉、硫铝酸盐水泥粉和硼泥掺合料在混合机中混合搅拌，混合均匀后依次加入减水剂、消泡剂、可再分散乳胶粉、黏度调节剂和pp纤维进行混合搅拌，混合均匀，得到水泥粉浆；
16.步骤四、将石英砂进行过筛分级，取中砂烘干备用；
17.步骤五、将水泥粉浆和相应比例的石英砂在混合机中混合搅拌，混合好后加入速凝剂继续混合，混合均匀后得到自密实速凝干粉砂浆；
18.步骤六、自密实速凝干粉砂浆在在搅拌站或施工现场按比例称取干粉砂浆、粗骨料和水，采用强制式搅拌机搅拌均匀即可使用。
19.为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤二中，硼泥在105～125℃条件下烘干24小时至恒重，烘干的硼泥置于球磨机内粉磨2～4h，并通过200目方孔筛形成硼泥细粉，将硼泥细粉置于马弗炉内，在600～700℃条件下煅烧2～4小时，硼泥细粉中的碳酸镁能够全部分解为氧化镁。
20.为了更好的实现本发明，进一步的，步骤三中硅酸盐水泥粉、硫铝酸盐水泥粉和硼泥掺合料混合搅拌时间为1～2h，混合结束后，直接依次加入减水剂、消泡剂、可再分散乳胶粉、黏度调节剂和pp纤维进行再次搅拌混合，时间为1～2h。
21.为了更好的实现本发明，进一步的，步骤四中选取的石英砂标准为中砂，其颗粒直径为0.25～0.5mm，细度模数为2.3～3.0，烘干至水分8.0％以下。
22.为了更好的实现本发明，进一步的，步骤五中水泥粉浆和石英砂在搅拌机中混合搅拌1～2h后加入速凝剂，再次混合1～2h，混合均匀后即可分装。
23.有益效果
24.本发明的有益效果如下：
25.1、本发明利用自密实速凝干粉砂浆的创新形式解决了自密实混凝土对骨料含水
率的敏感性，提升了自密实混凝土的稳健性。利用多元胶凝组分设计、不同颗粒粒度优化、气泡细化技术、稳泡技术来提高建筑自密实混凝土灌注质量，减少表面浮浆层、消灭表面泡沫层，从而降低由自密实混凝土不稳定现场揭板而造成的自密实混凝土损耗。
26.2、本发明制备的自密实速凝干粉砂浆加入的可再分散乳胶粉具有提高施工性能、改善流动性能、增加触变与抗垂性、改进内聚力、延长开放时间、增强保水性等特点，与大量的其它粉状的物质配料，用搅拌机充分混合，之后加水溶解，则此时可以溶解，而不抱团凝结，由于每个细微的小角落，只有一点点粉末，遇水就会马上溶解从而提高拉伸强度、增加抗弯折强度、减小弹性模量、增加材料密实度。
27.3、本发明制备的自密实速凝干粉砂浆加入工业固体废弃物硼泥，硼泥是工业上利用硼镁(铁)矿生产硼砂时排出的废渣，每生产1吨硼砂约排4～5吨硼泥。硼泥呈碱性；化学组成为：mgo、sio2、fe2o3、b2o3、cao和al2o3。主要矿物组成为镁橄榄石和碳酸镁，其中mgo含量为25～40％，sio2含量为15～30％，b2o3含量为1.5～4％。硼泥中含有较多的非晶质颗粒，具有一定的火山灰活性，可作为水泥基材料的掺合料，而碳酸镁在高温煅烧条件下可分解为氧化镁，氧化镁在水泥水化过程中形成氢氧化镁，氢氧化镁与空气中的二氧化碳发生反应生成碱式碳酸镁，从而发生微量的体积膨胀，此时可部分抵消水泥石的收缩，从而减小材料的收缩率，作为建筑或道路的建设和修补材料应用时具有良好的界面粘结性能，特别是在使用1-2年后该材料与原材料间的仍有良好的界面粘结性能；同时本发明拓宽了硼泥的利用途径，降低了生产成本，对于固体废弃物资源化利用具有重要的借鉴意义。
28.4、本发明制备的自密实速凝干粉砂浆可提升混凝土的稳健性，降低了由于骨料含水率波动而引起自密实混凝土工作性能偏离现场灌注要求；具有高粘聚性，保证流动及停放过程中不发生离析现象；高保水性，保证硬化过程表面无泌水；高流动性，保证能自流密实成型；高强度、高抗冻、高抗渗；硬化过程不收缩，具有微膨胀作用；与旧混凝土粘结强度高；凝结硬化过程抗震动干扰强，在公路及铁路桥梁等加固中可不中断交通施工。同时制造工艺简单，可以现场搅拌，拓展了自密实混凝土的适用范围；自密实干粉砂浆采用散装车或袋装汽车运输，实现了绿色环保施工。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
30.实施例1
31.本实施例提供一种自密实速凝干粉砂浆，所述干粉砂浆由以下组分按重量份数计混合制成：硅酸盐水泥90份、硫铝酸盐水泥按10份、石英砂200份、减水剂1份、消泡剂0.5份、可再分散乳胶粉1份、黏度调节剂1份、pp纤维0.1份、硼泥掺合料15份、速凝剂1份。
32.其中可再分散乳胶粉为羧甲基纤维素；黏度调节剂为有机膨润土；速凝剂为铝矾土、纯碱和生石灰按质量比1:1:0.5混合，高温500℃煅烧2h后，磨细过200目的粉状物。
33.本实施例还提供一种自密实速凝干粉砂浆的制备方法，包括以下步骤：
34.步骤一、原料准备：按照重量份分别称取各原料，备用；
35.步骤二、硼泥在105℃条件下烘干24小时至恒重，烘干的硼泥置于球磨机内粉磨2h，并通过200目方孔筛形成硼泥细粉，将硼泥细粉置于马弗炉内，在600℃条件下煅烧2小时，硼泥细粉中的碳酸镁能够全部分解为氧化镁，制成硼泥掺合料，并将制备好的硼泥掺合
料密封备用；
36.步骤三、将硅酸盐水泥粉、硫铝酸盐水泥粉和硼泥掺合料在混合机中混合搅拌1h，混合均匀后依次加入减水剂、消泡剂、可再分散乳胶粉、黏度调节剂和pp纤维进行混合搅拌1h，混合均匀，得到水泥粉浆；
37.步骤四、将石英砂进行过筛分级，选取中砂，其颗粒直径为0.25～0.5mm，细度模数为2.3～3.0，烘干至水分8.0％以下备用。
38.步骤五、将水泥粉浆和相应比例的石英砂在混合机中混合搅拌1h，混合好后加入速凝剂继续混合1h，混合均匀后得到自密实速凝干粉砂浆；
39.步骤六、自密实速凝干粉砂浆在在搅拌站或施工现场按比例称取干粉砂浆、粗骨料和水，采用强制式搅拌机搅拌均匀即可使用。
40.实施例2
41.本实施例提供一种自密实速凝干粉砂浆，所述干粉砂浆由以下组分按重量份数计混合制成：硅酸盐水泥90份、硫铝酸盐水泥按10份、石英砂400份、减水剂2份、消泡剂1.0份、可再分散乳胶粉3份、黏度调节剂5份、pp纤维0.3份、硼泥掺合料30份、速凝剂5份。
42.其中可再分散乳胶粉为羟丙基甲基纤维素；黏度调节剂为沸石粉；速凝剂为铝矾土、纯碱和生石灰按质量比1:1:0.8混合，高温700℃煅烧4h后，磨细过200目的粉状物。
43.本实施例还提供一种自密实速凝干粉砂浆的制备方法，包括以下步骤：
44.步骤一、原料准备：按照重量份分别称取各原料，备用；
45.步骤二、硼泥在125℃条件下烘干24小时至恒重，烘干的硼泥置于球磨机内粉磨4h，并通过200目方孔筛形成硼泥细粉，将硼泥细粉置于马弗炉内，在700℃条件下煅烧4小时，硼泥细粉中的碳酸镁能够全部分解为氧化镁，制成硼泥掺合料，并将制备好的硼泥掺合料密封备用；
46.步骤三、将硅酸盐水泥粉、硫铝酸盐水泥粉和硼泥掺合料在混合机中混合搅拌2h，混合均匀后依次加入减水剂、消泡剂、可再分散乳胶粉、黏度调节剂和pp纤维进行混合搅拌2h，混合均匀，得到水泥粉浆；
47.步骤四、将石英砂进行过筛分级，选取中砂，其颗粒直径为0.25～0.5mm，细度模数为2.3～3.0，烘干至水分8.0％以下备用。
48.步骤五、将水泥粉浆和相应比例的石英砂在混合机中混合搅拌1h，混合好后加入速凝剂继续混合1～2h，混合均匀后得到自密实速凝干粉砂浆；
49.步骤六、自密实速凝干粉砂浆在在搅拌站或施工现场按比例称取干粉砂浆、粗骨料和水，采用强制式搅拌机搅拌均匀即可使用。
50.实施例3
51.本实施例提供一种自密实速凝干粉砂浆，所述干粉砂浆由以下组分按重量份数计混合制成：硅酸盐水泥80份、硫铝酸盐水泥按16份、石英砂250份、减水剂1.5份、消泡剂0.6份、可再分散乳胶粉1.5份、黏度调节剂2份、pp纤维0.2份、硼泥掺合料18份、速凝剂2份。
52.其中可再分散乳胶粉为改性淀粉和生物胶1:1混合物；黏度调节剂为有机膨润土；速凝剂为铝矾土、纯碱和生石灰按质量比1:1:0.6混合，高温600℃煅烧3h后，磨细过200目的粉状物。
53.本实施例还提供一种自密实速凝干粉砂浆的制备方法，包括以下步骤：
54.步骤一、原料准备：按照重量份分别称取各原料，备用；
55.步骤二、硼泥在115℃条件下烘干24小时至恒重，烘干的硼泥置于球磨机内粉磨3h，并通过200目方孔筛形成硼泥细粉，将硼泥细粉置于马弗炉内，在650℃条件下煅烧3小时，硼泥细粉中的碳酸镁能够全部分解为氧化镁，制成硼泥掺合料，并将制备好的硼泥掺合料密封备用；
56.步骤三、将硅酸盐水泥粉、硫铝酸盐水泥粉和硼泥掺合料在混合机中混合搅拌1h，混合均匀后依次加入减水剂、消泡剂、可再分散乳胶粉、黏度调节剂和pp纤维进行混合搅拌1h，混合均匀，得到水泥粉浆；
57.步骤四、将石英砂进行过筛分级，选取中砂，其颗粒直径为0.25～0.5mm，细度模数为2.3～3.0，烘干至水分8.0％以下备用。
58.步骤五、将水泥粉浆和相应比例的石英砂在混合机中混合搅拌1h，混合好后加入速凝剂继续混合2h，混合均匀后得到自密实速凝干粉砂浆；
59.步骤六、自密实速凝干粉砂浆在在搅拌站或施工现场按比例称取干粉砂浆、粗骨料和水，采用强制式搅拌机搅拌均匀即可使用。
60.实施例4
61.本实施例提供一种自密实速凝干粉砂浆，所述干粉砂浆由以下组分按重量份数计混合制成：硅酸盐水泥70份、硫铝酸盐水泥按10份、石英砂300份、减水剂1.5份、消泡剂0.8份、可再分散乳胶粉2份、黏度调节剂3份、pp纤维0.2份、硼泥掺合料20份、速凝剂3份。
62.其中可再分散乳胶粉为羧甲基纤维素；黏度调节剂为有机膨润土；速凝剂为铝矾土、纯碱和生石灰按质量比1:1:0.6混合，高温600℃煅烧3h后，磨细过200目的粉状物。
63.本实施例还提供一种自密实速凝干粉砂浆的制备方法，包括以下步骤：
64.步骤一、原料准备：按照重量份分别称取各原料，备用；
65.步骤二、硼泥在120℃条件下烘干24小时至恒重，烘干的硼泥置于球磨机内粉磨3h，并通过200目方孔筛形成硼泥细粉，将硼泥细粉置于马弗炉内，在650℃条件下煅烧3小时，硼泥细粉中的碳酸镁能够全部分解为氧化镁，制成硼泥掺合料，并将制备好的硼泥掺合料密封备用；
66.步骤三、将硅酸盐水泥粉、硫铝酸盐水泥粉和硼泥掺合料在混合机中混合搅拌1.5h，混合均匀后依次加入减水剂、消泡剂、可再分散乳胶粉、黏度调节剂和pp纤维进行混合搅拌1.5h，混合均匀，得到水泥粉浆；
67.步骤四、将石英砂进行过筛分级，选取中砂，其颗粒直径为0.25～0.5mm，细度模数为2.3～3.0，烘干至水分8.0％以下备用。
68.步骤五、将水泥粉浆和相应比例的石英砂在混合机中混合搅拌1h，混合好后加入速凝剂继续混合1h，混合均匀后得到自密实速凝干粉砂浆；
69.步骤六、自密实速凝干粉砂浆在在搅拌站或施工现场按比例称取干粉砂浆、粗骨料和水，采用强制式搅拌机搅拌均匀即可使用。
70.实施例5
71.本实施例提供一种自密实速凝干粉砂浆，所述干粉砂浆由以下组分按重量份数计混合制成：硅酸盐水泥88份、硫铝酸盐水泥按12份、石英砂350份、减水剂2份、消泡剂0.8份、可再分散乳胶粉3份、黏度调节剂4份、pp纤维0.3份、硼泥掺合料25份、速凝剂4份。
72.其中可再分散乳胶粉为聚酰胺高分子吸水树脂；黏度调节剂为有机膨润土和表面浸渍硅微粉1:1混合物；速凝剂为铝矾土、纯碱和生石灰按质量比1:1:0.6混合，高温550℃煅烧4h后，磨细过200目的粉状物。
73.本实施例还提供一种自密实速凝干粉砂浆的制备方法，包括以下步骤：
74.步骤一、原料准备：按照重量份分别称取各原料，备用；
75.步骤二、硼泥在125℃条件下烘干24小时至恒重，烘干的硼泥置于球磨机内粉磨2h，并通过200目方孔筛形成硼泥细粉，将硼泥细粉置于马弗炉内，在650℃条件下煅烧4小时，硼泥细粉中的碳酸镁能够全部分解为氧化镁，制成硼泥掺合料，并将制备好的硼泥掺合料密封备用；
76.步骤三、将硅酸盐水泥粉、硫铝酸盐水泥粉和硼泥掺合料在混合机中混合搅拌2h，混合均匀后依次加入减水剂、消泡剂、可再分散乳胶粉、黏度调节剂和pp纤维进行混合搅拌2h，混合均匀，得到水泥粉浆；
77.步骤四、将石英砂进行过筛分级，选取中砂，其颗粒直径为0.25～0.5mm，细度模数为2.3～3.0，烘干至水分8.0％以下备用。
78.步骤五、将水泥粉浆和相应比例的石英砂在混合机中混合搅拌2h，混合好后加入速凝剂继续混合2h，混合均匀后得到自密实速凝干粉砂浆；
79.步骤六、自密实速凝干粉砂浆在在搅拌站或施工现场按比例称取干粉砂浆、粗骨料和水，采用强制式搅拌机搅拌均匀即可使用。
80.对上述实施例1至5中制备的自密实速凝干粉砂浆进行性能测试，以实施例1中所述配比的物料基础上去除硼泥掺合料组分制备的干粉砂浆为对照材料。
81.测试方法一：分别称取样品和对照100kg，加入20kg自来水搅拌均匀，形成水砂浆，根据《建筑砂浆基本性能试验方法》jgj70-90中相关规定，测试砂浆抗压强度和收缩率，结果见下表1：
82.表1加入20kg水的强度和收缩率
83.样品编号28天抗压强度mpa28天收缩率％360天收缩率％收缩率增加％对照42.20.1420.16616.9实施例140.60.1040.1083.8实施例241.50.9800.9844.1实施例342.50.1100.1165.5实施例440.90.1080.1134.6实施例541.80.1140.1205.3
84.从上述测试结果可知，在28天抗压强度基本相同的情况下，本实施例材料砂浆样品28天的收缩率低于对照材料砂浆，而从28天短龄期到360天长龄期，对照材料砂浆的收缩率增加高于实施例收缩率，这说明了本实施例所制备的干粉砂浆能够显著抑制在长龄期下的收缩率。
85.测试方法二：分别称取样品和对照100kg，加入18kg自来水搅拌均匀，形成水砂浆，根据《建筑砂浆基本性能试验方法》jgj70-90中相关规定，测试砂浆抗压强度和收缩率，结果见下表2：
86.表12加入18kg水的强度和收缩率
87.样品编号28天抗压强度mpa28天收缩率％360天收缩率％收缩率增加％对照50.20.1020.11613.7实施例147.60.0840.0862.3实施例250.30.0750.0784.0实施例349.50.0890.0956.7实施例448.80.0900.0944.4实施例549.10.0870.0925.7
88.从上述测试结果可知，在28天抗压强度基本相同的情况下，本实施例材料砂浆样品28天的收缩率低于对照材料砂浆，而从28天短龄期到360天长龄期，对照材料砂浆的收缩率增加高于实施例收缩率，这说明了本实施例所制备的干粉砂浆能够显著抑制在长龄期下的收缩率。
89.测试方法三：分别称取样品和对照100kg，加入16kg自来水搅拌均匀，形成水砂浆，根据《建筑砂浆基本性能试验方法》jgj70-90中相关规定，测试砂浆抗压强度和收缩率，结果见下表2：
90.表12加入16kg水的强度和收缩率
91.样品编号28天抗压强度mpa28天收缩率％360天收缩率％收缩率增加％对照46.20.1230.13812.2实施例144.00.0820.0842.4实施例246.10.0710.0744.2实施例345.70.0890.0945.6实施例445.30.0790.0823.8实施例544.80.0860.0904.7
92.从上述测试结果可知，在28天抗压强度基本相同的情况下，本实施例材料砂浆样品28天的收缩率低于对照材料砂浆，而从28天短龄期到360天长龄期，对照材料砂浆的收缩率增加高于实施例收缩率，这说明了本实施例所制备的干粉砂浆能够显著抑制在长龄期下的收缩率。
93.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。