CN118515463A - 一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆及其制备方法，属于水泥基材料技术领域。本发明的硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆，包括以下质量份数的原料：胶凝材料20～40份、细骨料60～80份、含有硫氰酸盐的钙矾石生长控制剂1～3.04份、保水剂0.005～0.015份、减水剂0.4～0.8份和可再分散乳胶粉0.4～0.6份；胶凝材料为硫铝摩尔比为(1.45～1.65)：1，硫和铝铁的总摩尔比为(1.05～1.35)：1的材料。本发明的微膨胀水泥基自流平砂浆是一种通过钙矾石生长控制剂调节凝结时间的砂浆，具有早强高强、凝结可控、体积稳定性好等优点，可以满足快速施工、加速生产效率等要求。
Description
技术领域
本发明涉及水泥基材料技术领域，特别是涉及一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆及其制备方法。
背景技术
水泥基自流平砂浆(SLM)是以无机胶凝材料为主，加入细骨料，并使用可再分散乳胶粉和各种化学添加剂进行改性，通过一定的生产工艺均匀混合成的粉状产品。它是一种高度开发的即用型干混合物，只需在现场与一定量的水混合使用即可，SLM主要用于翻新旧建筑中不平整的基底或为新建筑的最终地板创造平坦光滑的地面。为满足施工要求，SLM应在流动状态下具备优异的流动性并在硬化状态下具备快速硬化、早期强度高、体积稳定等特性。
近年来，由硅酸盐水泥(PC)、硫铝酸盐水泥(SAC)、石膏(CS)组成的水泥基自流平砂浆因具有快速凝结、高早期强度等特性，受到了广泛的关注，但该水泥基自流平砂浆需要使用大量的化学外加剂和大体积的水泥，因此，成本较高且相容性差；水泥的蒸发作用和水化反应会导致体积收缩、表面开裂，影响砂浆的耐久性；并且存在凝结时间难以调控，工作性能差等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。本发明的微膨胀水泥基自流平砂浆具有早强高强、凝结可控、体积稳定性好等特性，并且具有优良工作性能及力学性能，可以满足快速施工的要求，并且可以加速生产效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明的技术方案之一：一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆，包括以下质量份数的原料：胶凝材料20～40份、细骨料60～80份、含有硫氰酸盐的钙矾石生长控制剂1～3.04份、保水剂0.005～0.015份、减水剂0.4～0.8份和可再分散乳胶粉0.4～0.6份；
所述胶凝材料为硫铝(S/Al)摩尔比为(1.45～1.65)：1，硫和铝铁(S/(Al+Fe))的总摩尔比为(1.05～1.35)：1的材料；
所述胶凝材料的原料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥熟料和石膏。
进一步地，所述含有硫氰酸盐的钙矾石生长控制剂包括钙矾石生长延缓剂0.01～0.04质量份和钙矾石生长促进剂1～3质量份；所述钙矾石生长促进剂包括硫氰酸盐。
进一步地，所述钙矾石生长延缓剂包括有机磷酸类。
进一步优选地，所述硫氰酸盐为硫氰酸钠和/或硫氰酸钙。
进一步地，所述细骨料包括标准砂；所述保水剂包括羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)；所述减水剂包括聚羧酸减水剂。
本发明的技术方案之二：一种上述硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
将原料和水搅拌混合均匀，得到所述硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆。
本发明的技术方案之三：一种上述硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆在建筑领域的应用。
本发明的技术主要构思在于：通过硅酸盐水泥、硫铝酸盐和石膏复配使用时的掺量比调整硫铝摩尔比(S/Al)、硫铝铁摩尔比(S/(Al+Fe))，从而确定了S/Al摩尔比在1.45～1.65，且S/(Al+Fe)摩尔比在1.05～1.35之间，获得的微膨胀水泥基自流平砂浆的综合性能最好；通过添加钙矾石生长控制剂，解决了化学外加剂与硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的相容性差的问题，可以使微膨胀水泥基自流平砂浆的凝结时间满足施工时间的要求。并且钙矾石生长控制剂能够改变水泥的溶解进程，进而调控水化过程中钙矾石(AFt)的生成时间、生长速度，硅酸盐水泥水化的主要水化产物C-S-H凝胶具有较大的收缩性，AFt具有体积膨胀性，两者在水化过程中若有恰当的比例，则水泥石会有较好的体积稳定性，并且由于水泥石结构更加致密，也具有早强高强的力学性能。
本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明的微膨胀水泥基自流平砂浆的尺寸变化率在0.02～0.05之间，初凝时间为50～90min，1d抗压强度≥10Mpa，28d抗压强度≥50MPa，各项物理性能指标均好于市面上绝大多数的自流平砂浆产品。
(2)本发明的微膨胀水泥基自流平砂浆是一种通过钙矾石生长控制剂调节凝结时间的砂浆，具有早强高强、凝结可控、体积稳定性好等优点，可以满足快速施工、加速生产效率等要求。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
以下实施例所述的“份”均为“质量份”。
本发明采用的材料化学组成如下：
表1XRF成分分析(wt.％)
实施例1
一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆的制备方法：
硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆，由以下质量份数的原料组成：胶凝材料25份、标准砂75份、钙矾石生长控制剂1.01份、保水剂(羟丙基甲基纤维素醚)0.01份、减水剂(聚羧酸减水剂)0.4份和可再分散乳胶粉0.6份；
胶凝材料为硅酸盐水泥22.5份、硫铝酸盐水泥熟料1.5份、天然硬石膏1份组成的S/Al摩尔比为1.45：1且S/(Al+Fe)摩尔比为1.05：1的三元胶凝材料体系；
钙矾石生长控制剂由钙矾石生长延缓剂(乙膦酸)0.01份和钙矾石生长促进剂(硫氰酸钙)1份组成。
制备方法：
(1)将除标准砂以外的原料干混充分，然后加水(水灰比为0.5)，在砂浆搅拌机中进行混合，搅拌程序为：在低速下慢搅30s，加标准砂快搅30s后，停90s将粘附在壁内粉料刮入料浆中，再快搅60s，得到微膨胀水泥基自流平砂浆(PC-SAC复合水泥基自流平砂浆)。
根据建材标准JC/T985-2017测试本实施例制备的微膨胀水泥基自流平砂浆的初始及20min后流动度及凝结时间，结果见表2。
(2)将微膨胀水泥基自流平砂浆倒入模具中共成型，尺寸为40mm×40mm×160mm，立即置于标准养护箱内养护，8h后脱模并置于水中，在20±1℃的条件下养护1d、3d、7d、28d，并在额定荷载为300kN的压力机下进行强度测试，加载速率为2400N/s，结果见表2。
根据建材标准JC/T985-2017测定本实施例的微膨胀水泥基自流平砂浆的膨胀性能，结果见表2。
实施例2
一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆的制备方法：
硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆，由以下质量份数的原料组成：胶凝材料25份、标准砂75份、钙矾石生长控制剂1.02份、保水剂(羟丙基甲基纤维素醚)0.01份、减水剂(聚羧酸减水剂)0.8份和可再分散乳胶粉0.4份；
胶凝材料为硅酸盐水泥20份、硫铝酸盐水泥熟料3份、天然硬石膏2份组成的S/Al摩尔比为1.5：1且S/(Al+Fe)摩尔比为1.15：1的三元胶凝材料体系；
钙矾石生长控制剂由钙矾石生长延缓剂(乙膦酸)0.02份和钙矾石生长促进剂(硫氰酸钙)1份组成。
制备方法：
(1)将除标准砂以外的原料干混充分，然后加水(水灰比为0.5)，在砂浆搅拌机中进行混合，搅拌程序为：在低速下慢搅30s，加标准砂快搅30s后，停90s将粘附在壁内粉料刮入料浆中，再快搅60s，得到微膨胀水泥基自流平砂浆(PC-SAC复合水泥基自流平砂浆)。
根据建材标准JC/T985-2017测试本实施例制备的微膨胀水泥基自流平砂浆的初始及20min后流动度及凝结时间，结果见表2。
(2)将微膨胀水泥基自流平砂浆倒入模具中共成型，尺寸为40mm×40mm×160mm，立即置于标准养护箱内养护，8h后脱模并置于水中，在20±1℃的条件下养护1d、3d、7d、28d，并在额定荷载为300kN的压力机下进行强度测试，加载速率为2400N/s，结果见表2。
根据建材标准JC/T985-2017测定本实施例的微膨胀水泥基自流平砂浆的膨胀性能，结果见表2。
实施例3
一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆的制备方法：
硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆，由以下质量份数的原料组成：胶凝材料25份、标准砂75份、钙矾石生长控制剂1.03份、保水剂(羟丙基甲基纤维素醚)0.01份、减水剂(聚羧酸减水剂)0.6份和可再分散乳胶粉0.5份；
胶凝材料为硅酸盐水泥18.75份、硫铝酸盐水泥熟料3.75份、天然硬石膏2.5份组成的S/Al摩尔比为1.6：1且S/(Al+Fe)摩尔比为1.25：1的三元胶凝材料体系；
钙矾石生长控制剂由钙矾石生长延缓剂(乙膦酸)0.03份和钙矾石生长促进剂(硫氰酸钠)1份组成。
制备方法：
(1)将除标准砂以外的原料干混充分，然后加水(水灰比为0.5)，在砂浆搅拌机中进行混合，搅拌程序为：在低速下慢搅30s，加标准砂快搅30s后，停90s将粘附在壁内粉料刮入料浆中，再快搅60s，得到微膨胀水泥基自流平砂浆(PC-SAC复合水泥基自流平砂浆)。
根据建材标准JC/T985-2017测试本实施例制备的微膨胀水泥基自流平砂浆的初始及20min后流动度及凝结时间，结果见表2。
(2)将微膨胀水泥基自流平砂浆倒入模具中共成型，尺寸为40mm×40mm×160mm，立即置于标准养护箱内养护，8h后脱模并置于水中，在20±1℃的条件下养护1d、3d、7d、28d，并在额定荷载为300kN的压力机下进行强度测试，加载速率为2400N/s，结果见表2。
根据建材标准JC/T985-2017测定本实施例的微膨胀水泥基自流平砂浆的膨胀性能，结果见表2。
实施例4
一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆的制备方法：
硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆，由以下质量份数的原料组成：胶凝材料25份、标准砂75份、钙矾石生长控制剂1.04份、保水剂(羟丙基甲基纤维素醚)0.01份、减水剂(聚羧酸减水剂)0.6份和可再分散乳胶粉0.5份；
胶凝材料为硅酸盐水泥16.25份、硫铝酸盐水泥熟料5.25份、天然硬石膏3.5份组成的S/Al摩尔比为1.65：1且S/(Al+Fe)摩尔比为1.35：1的三元胶凝材料体系；
钙矾石生长控制剂由钙矾石生长延缓剂(乙膦酸)0.04份和钙矾石生长促进剂(硫氰酸钠)1份组成。
制备方法：
(1)将除标准砂以外的原料干混充分，然后加水(水灰比为0.5)，在砂浆搅拌机中进行混合，搅拌程序为：在低速下慢搅30s，加标准砂快搅30s，快搅30s后，停90s将粘附在壁内粉料刮入料浆中，再快搅60s，得到微膨胀水泥基自流平砂浆(PC-SAC复合水泥基自流平砂浆)。
根据建材标准JC/T985-2017测试本实施例制备的微膨胀水泥基自流平砂浆的初始及20min后流动度及凝结时间，结果见表2。
(2)将微膨胀水泥基自流平砂浆倒入模具中共成型，尺寸为40mm×40mm×160mm，立即置于标准养护箱内养护，8h后脱模并置于水中，在20±1℃的条件下养护1d、3d、7d、28d，并在额定荷载为300kN的压力机下进行强度测试，加载速率为2400N/s，结果见表2。
根据建材标准JC/T985-2017测定本实施例的微膨胀水泥基自流平砂浆的膨胀性能，结果见表2。
对比例1
同实施例1，区别仅在于，胶凝材料为硅酸盐水泥23.75份、硫铝酸盐水泥熟料0.75、天然硬石膏0.5份组成的S/Al摩尔比为1.35：1且S/(Al+Fe)摩尔比为0.95：1的三元胶凝材料体系。
对比例2
同实施例1，区别仅在于，胶凝材料为硅酸盐水泥15份、硫铝酸盐水泥熟料6份、天然硬石膏4份组成的S/Al摩尔比为1.75：1且S/(Al+Fe)摩尔比为1.45：1的三元胶凝材料体系。
表2PC-SAC复合水泥基自流平砂浆的物理性能
从表2可以看出，所有实施例的力学强度均高于对比例，其中实施例2的砂浆在1d的力学性能最好，为13.12Mpa。实施例4的砂浆在28d的力学性能最好，为56.10Mpa。实施例4初终凝时间间隔较长，便于操作，工作性能最佳，并且实施例4砂浆在28d的自由膨胀率最低，体积稳定性最好。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆，其特征在于，包括以下质量份数的原料：胶凝材料20～40份、细骨料60～80份、含有硫氰酸盐的钙矾石生长控制剂1～3.04份、保水剂0.005～0.015份、减水剂0.4～0.8份和可再分散乳胶粉0.4～0.6份；
所述胶凝材料为硫铝摩尔比为(1.45～1.65)：1，硫和铝铁的总摩尔比为(1.05～1.35)：1的材料；
所述胶凝材料的原料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥熟料和石膏。
2.根据权利要求1所述的微膨胀水泥基自流平砂浆，其特征在于，所述含有硫氰酸盐的钙矾石生长控制剂包括钙矾石生长延缓剂0.01～0.04质量份和钙矾石生长促进剂1～3质量份；所述钙矾石生长促进剂包括硫氰酸盐。
3.根据权利要求2所述的微膨胀水泥基自流平砂浆，其特征在于，所述钙矾石生长延缓剂包括有机磷酸盐。
4.根据权利要求1所述的微膨胀水泥基自流平砂浆，其特征在于，所述细骨料包括标准砂；所述保水剂包括羟丙基甲基纤维素醚；所述减水剂包括聚羧酸减水剂。
5.一种权利要求1～4任一项所述的硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原料和水搅拌混合均匀，得到所述硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆。
6.一种权利要求1～4任一项所述的硫氰酸盐调控的微膨胀水泥基自流平砂浆在建筑领域的应用。
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