CN101244915A

CN101244915A - 一种超塑化自流平抗裂砂浆

Info

Publication number: CN101244915A
Application number: CNA2008100471413A
Authority: CN
Inventors: 马保国; 张琴; 蹇守卫; 黄洪财; 朱艳超
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE; Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: CN101244915B

Abstract

本发明涉及一种超塑化自流平抗裂砂浆。一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征是在于它由水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂和水混合而成，水占总质量的质量百分比为20％～25％；各组份所占质量百分比如下：水泥25％～35％，细砂35％～45％，惰性粉状填料10％～20％，调凝剂8％～12％，微膨胀剂2％～4％，超塑化剂1.6％～2.8％，保水增稠剂0.04％～0.1％，抗裂纤维0.05％～0.1％，稳定剂0.1％～0.25％。本发明既具有自流平砂浆流动性好、自流平能力佳，凝固和干燥快，低收缩率，高耐磨的性能特点，也具有抗裂砂浆低温柔性、抗裂性、抗冲击性能好，粘结强度高，防水耐候的特点。可应用于自流平材料领域，也可应用于抗裂砂浆领域。

Description

一种超塑化自流平抗裂砂浆

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种超塑化自流平抗裂砂浆。

背景技术

自流平材料的研制始于北欧国家，20世纪70年代末在瑞典得到迅速发展。按主要基材的不同，自流平材料分为无机系和有机系2个大类，无机系自流平材料主要指石膏基和水泥基自流平材料，有机系自流平材料主要指环氧自流平材料。国内关于自流平砂浆的研究起步较晚，目前自流平砂浆主要限用于灌浆材料和地坪材料，对它的要求是必须具有非常好的流动性、自流平能力和自光滑能力，另外，它应该具有快速凝固和干燥的性能，能够与各种基底材料结合并且具有低收缩率、高抗压强度和良好的耐磨性。

近年来，随着国家墙体材料的革新和节能建筑推广应用工作的深入，外墙外保温体系日趋成熟，应用于现场施工的抗裂柔性抹面砂浆的性能也在不断完善。在前期的研究基础上，预制保温装饰一体化板逐渐发展起来。基于预制板的成型工艺要求和性能要求，对具有自流平材料性能，又具有抗裂砂浆性能的新型干粉砂浆的需求也被提出。

发明内容

本发明的目的在于提出一种流动性好、凝固和干燥快、低收缩率、抗裂性好、粘结强度高的超塑化自流平抗裂砂浆。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征是在于它由水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂和水混合而成，水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂所占质量百分比为75％～80％，水占质量百分比为20％～25％；

其中水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂各组份所占水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂的质量百分比如下：

水泥 25％～35％，

细砂 35％～45％，

惰性粉状填料 10％～20％，

调凝剂 8％～12％，

微膨胀剂 2％～4％，

超塑化剂 1.6％～2.8％，

保水增稠剂 0.04％～0.1％，

抗裂纤维 0.05％～0.1％，

稳定剂 0.1％～0.25％。

所述的水泥为强度等级为32.5或42.5硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥中的任意一种。

所述的细砂为70～140目河砂。

所述的惰性粉状填料CaCO₃含量≥95％，325目筛余≤0.1；如重钙粉、双飞粉或轻钙粉。

所述的调凝剂为促凝型水泥硬化速度调整剂；如快硬硫铝酸盐水泥、二水石膏、硬石膏。

所述的微膨胀剂为市售KH收缩补偿剂，其膨胀组分的主要化学成分为CaF₂ 6.4％(质量)，Al₂O₃ 18.0％(质量)，SO₃ 27.5％(质量)，CaO 40.0％(质量)，其它8.1％(质量)。

所述的超塑化剂是(一种聚合物粉末)醋酸乙烯-乙烯共聚物干粉、聚乙烯干粉、聚丙烯酸酯干粉中的任意一种或任意二种以上(含任意二种)的混合物，任意二种以上混合时为任意配比。

所述的保水增稠剂由无机材料-有机材料复合而成，无机材料与有机材料的质量比为(8～10)∶1，无机材料组分主要为Al₂O₃·SiO₃·H₂O，吸水量为其重量的2000％；有机材料组分主要为小分子醚类，吸水量达500～700倍。如甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基纤维素醚。

所述的抗裂纤维为聚丙烯纤维，耐碱玻璃纤维，尼龙纤维，动、植物纤维中的任意一种或任意二种以上(含任意二种)的混合物，任意二种以上混合时为任意配比，纤维长度为6～10mm。

所述的稳定剂为市售AFK-2稳定剂、市售酒石酸稳定剂或市售碳酸镁稳定剂。

本发明的有益效果：该超塑化自流平抗裂砂浆既具有自流平砂浆流动性好、自流平能力佳，凝固和干燥快，低收缩率的性能特点，也具有抗裂砂浆低温柔性、抗裂性，粘结强度高的特点。具体为：

1、抗裂性好

由于引入了纤维改善了砂浆内部结构，并且其本身与其他原料不发生反应，故与砂浆有良好的亲和性，可以迅速与其他原料混合，分布极其均匀、彻底。通过电子显微镜研究观察，在砂浆中形成一种均匀乱向分布的网络体系，使结构应力分散，从而产生有效的二级加强效果。

对于裂缝发生和发展的约束作用，线弹性力学理论认为：在砂浆内部原本就存在缺陷，欲提高强度，必须尽可能地减少缺陷的程度，提高韧性，降低内部裂缝端部的应力集中系数，其抗裂作用主要取决于纤维的平均间距。纤维在结构中作三维乱向分布的平均间距可用下式表示：

S = 12.5 d \sqrt{1.0 / V_{f}}

式中，S——纤维中心的平均距离；d、V_f——分别为纤维的直径与体积率。

理论和实验证明，当纤维的平均中心间距小于7.6mm时，其抗拉、抗弯初裂强度得以提高。

纤维的乱向分布大大削弱了砂浆的收缩应力。收缩能量被分散到砂浆中具有高强度低弹性模量的纤维丝上，纤维吸收了部分能量，极大地提高其柔韧性，抑制了微细裂缝的产生和发展，达到纤维抗裂的目的。同时纤维的引入，可以缓解温度变化引起的砂浆内部应力的作用，阻止微裂缝的扩展，因此具有温差补偿性抗裂作用。

纤维增强抗裂砂浆不仅具有优良的抗裂性能，其抗渗防水性能、抗冲击性能均明显优于普通砂浆。

2.低收缩性

为达到砂浆早期零收缩的目的，根据材料学原理，在原料中引入的有膨胀作用的微膨胀剂，由于在水化后生成大量膨胀性晶体，增加了砂浆体系中的晶体含量，产生体积膨胀，体内产生压应力和压应变，补偿了各类收缩变形，抵消或部分抵消了相应的拉应力，从而提高了整体的抗裂性。其产生膨胀的原因主要由三方面：

a、收缩补偿剂中组分X在水泥水化时钝化膜逐渐溶解，产生化学反应生成大量细小、均匀分布的封闭气泡，产生体积膨胀。X物质在水泥水化体系中反应较快，是使水泥石或砂浆早期膨胀的主要来源，产生的膨胀能较好的补偿砂浆早期的塑性收缩。

b、收缩补偿剂中组分Y在水泥水化时发生化学反应生成凝胶状物质，体积膨胀，填充水泥石中的空隙，使水泥石更为致密。

c、有硫铝酸钙水化物(钙钒石)的生成，其反应通式为：6Ca+3Al₂O₃+3SO₃+32H₂O→3CaO·Al₂O₃+3CaSO₄·32H₂O

试验表明，在经过纤维增强和材料补偿处理后的砂浆与普通自流平砂浆相比，平均收缩值由10/万降低到2/万，平均降低80％。

3.柔性好

由于引入超塑化剂，随着水泥水化的进行，其几乎全部包裹在骨料和水泥水化颗粒外面，填充水泥水化晶体形成的空隙中间(气孔除外)，在水泥浆与骨料间形成具有较高粘结力的膜，并堵塞砂浆内的孔隙。水泥水化和聚合物成膜同时进行，最后形成水泥浆与聚合物膜相互交织在一起的互穿网络结构。这种结构明显增加了水泥基材料的柔韧性。实验表明，与普通自流平砂浆相比，适当掺量的超塑化剂使超塑化自流平抗裂砂浆压折比降低50％以上，5％的弯曲变形也无裂纹产生，施工性能明显增强。

4、粘结强度高

保水增稠剂具有优异的分散和保水作用，一方面其分散能使超塑化剂有效而又十分均匀的分布在砂浆中，并包裹住所有的固态颗粒，且形成一层润湿膜，保住水分。另一方面其保水作用使包裹的水分在相当长的一段时间内才逐步释放，即使在炎热高温环境下，胶凝材料也有充足的水分和时间发生水化反应，从而保证了砂浆的粘结强度和抗压强度。

5、凝固和干燥快

由于引入了促凝型水泥硬化速度调整剂，可加快水泥砂浆的水化速度，缩短凝结时间。

6、流动性好

保水增稠剂中的小分子醚成分是经过醚化处理，具有优异的分散性。且所引入的超塑化剂降低了砂浆中水的表面张力及表面能，在砂浆拌合物搅拌过程中，产生大量微小、高度分散的不破灭气泡，引气量达5％左右，使整个状态的表面积增大，流动性好。

综上所述，利用材料学原理，设计的超塑化自流平抗裂砂浆具有自身收缩小、保水性能好、粘结强度高及抗裂性能优良等特点。

该超塑化自流平抗裂砂浆的测试结果表1所示。

表1超塑化自流平抗裂砂浆测试结果

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种超塑化自流平抗裂砂浆，它由水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂和水混合而成，水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂所占质量百分比为78％，水占质量百分比为22％；

水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；细砂为70目河砂；惰性粉状填料为重钙粉；调凝剂为孝感凤凰水泥厂生产快硬硫铝酸盐水泥；微膨胀剂为市售KH-1收缩补偿剂；超塑化剂由聚乙烯和醋酸乙烯-乙烯共聚物干粉复合而成，聚乙烯与醋酸乙烯-乙烯共聚物干粉的质量比为1∶1；保水增稠剂为甲基纤维素醚；抗裂纤维为聚丙烯纤维，纤维长度为6～10mm；稳定剂为市售AFK-2稳定剂；

水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂各组份所占(水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂的质量)质量百分比如下：

42.5级普通硅酸盐水泥30％，70目河砂38％，重钙粉17％，快硬硫铝酸盐水泥10.5％，收缩补偿剂2.3％，超塑化剂1.8％，甲基纤维素醚(粘度60000Pa·s)0.05％，聚丙烯纤维0.1％，市售AFK-2稳定剂0.25％。

上述一种超塑化自流平抗裂砂浆的制备：将水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂和水搅拌混合，得产品。

实施例2：

一种超塑化自流平抗裂砂浆，它由水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂和水混合而成，水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂所占质量百分比为79％，水占质量百分比为21％；

水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；细砂为70目河砂；惰性粉状填料为双飞粉；调凝剂为湖北应城二水石膏；微膨胀剂为市售KH-1收缩补偿剂；超塑化剂为醋酸乙烯-乙烯共聚物干粉；保水增稠剂为甲基纤维素醚；抗裂纤维为襄樊汇尔杰耐碱玻璃纤维，纤维长度为6～10mm；稳定剂为市售酒石酸稳定剂；

42.5级普通硅酸盐水泥29％，70目河砂42％，双飞粉15％，二水石膏9％，收缩补偿剂2.6％，超塑化剂2.2％，甲基纤维素醚(粘度100000Pa·s)0.06％，耐碱玻璃纤维0.04％，市售酒石酸稳定剂0.1％。

实施例3：

一种超塑化自流平抗裂砂浆，它由水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂和水混合而成，水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂所占质量百分比为76％，水占质量百分比为24％；

水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；细砂为70目河砂；惰性粉状填料为双飞粉；调凝剂为孝感凤凰水泥厂生产快硬硫铝酸盐水泥；微膨胀剂为市售KH-1收缩补偿剂；超塑化剂为聚乙烯干粉；保水增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；抗裂纤维为泰安同伴生产的尼龙纤维，纤维长度为6～10mm；稳定剂为市售碳酸镁稳定剂；

42.5级普通硅酸盐水泥32％，70目河砂40％，双飞粉12％，快硬硫铝酸盐水泥10％，收缩补偿剂3.8％，聚乙烯干粉2％，羟丙基甲基纤维素醚(粘度100000Pa·s)0.05％，尼龙纤维0.05％，市售碳酸镁稳定剂0.1％。

实施例4：

一种超塑化自流平抗裂砂浆，它由水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂和水混合而成，水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂所占质量百分比为80％，水占质量百分比为20％；

水泥为42.5硅酸盐水泥；细砂为70目河砂；惰性粉状填料为重钙粉；调凝剂为孝感凤凰水泥厂生产快硬硫铝酸盐水泥；微膨胀剂为市售KH-1收缩补偿剂；超塑化剂由聚丙烯酸酯干粉和醋酸乙烯-乙烯共聚物干粉复合而成，聚丙烯酸酯干粉与醋酸乙烯-乙烯共聚物干粉的质量比为1∶2；保水增稠剂为甲基纤维素醚；抗裂纤维为佛山宝力马提供的植物纤维，纤维长度为6～10mm；稳定剂为市售AFK-2稳定剂；

水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂各组份所占(水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂总质量)质量百分比如下：

42.5硅酸盐水泥25％，70目河砂45％，重钙粉14.21％，快硬硫铝酸盐水泥12％，收缩补偿剂2.0％，超塑化剂1.6％，甲基纤维素醚(粘度60000Pa·s)0.04％，植物纤维0.05％，市售AFK-2稳定剂0.1％。

实施例5：

一种超塑化自流平抗裂砂浆，它由水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂和水混合而成，水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂所占质量百分比为75％，水占质量百分比为25％；

水泥为矿渣硅酸盐水泥；细砂为140目河砂；惰性粉状填料为轻钙粉；调凝剂为硬石膏；微膨胀剂为市售KH—1收缩补偿剂；超塑化剂为聚乙烯干粉；保水增稠剂为羟乙基纤维素醚；抗裂纤维为泰安同伴生产尼龙纤维，纤维长度为6～10mm；稳定剂为市售碳酸镁稳定剂；

矿渣硅酸盐水泥35％，140目河砂35％，轻钙粉14.9％，硬石膏8％，收缩补偿剂4％，聚乙烯干粉2.8％，羟乙基纤维素醚(粘度100000Pa·s)0.1％，尼龙纤维0.1％，市售碳酸镁稳定剂0.1％。

Claims

1.一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征是在于它由水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维、稳定剂和水混合而成，水泥、细砂、惰性粉状填料、调凝剂、微膨胀剂、超塑化剂、保水增稠剂、抗裂纤维和稳定剂所占质量百分比为75％～80％，水占质量百分比为20％～25％；

水泥 25％～35％，

细砂 35％～45％，

惰性粉状填料 10％～20％，

调凝剂 8％～12％，

微膨胀剂 2％～4％，

超塑化剂 1.6％～2.8％，

保水增稠剂 0.04％～0.1％，

抗裂纤维 0.05％～0.1％，

稳定剂 0.1％～0.25％。

2.根据权利要求1所述的一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征在于：所述的水泥为强度等级为32.5或42.5硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征在于：所述的细砂为70～140目河砂。

4.根据权利要求1所述的一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征在于：所述的惰性粉状填料CaCO₃含量≥95％，325目筛余≤0.1。

5.根据权利要求1所述的一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征在于：所述的调凝剂为促凝型水泥硬化速度调整剂。

6.根据权利要求1所述的一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征在于：所述的微膨胀剂为市售KH收缩补偿剂，其膨胀组分的主要化学成分为CaF₂ 6.4％(质量)，Al₂O₃ 18.0％(质量)，SO₃ 27.5％(质量)，CaO 40.0％(质量)，其它8.1％(质量)。

7.根据权利要求1所述的一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征在于：所述的超塑化剂是醋酸乙烯-乙烯共聚物干粉、聚乙烯干粉、聚丙烯酸酯干粉中的任意一种或任意二种以上的混合物，任意二种以上混合时为任意配比。

8.根据权利要求1所述的一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征在于：所述的保水增稠剂由无机材料-有机材料复合而成，无机材料与有机材料的质量比为(8～10)∶1，无机材料组分主要为Al₂O₃·SiO₃·H₂O，吸水量为其重量的2000％；有机材料组分主要为小分子醚类，吸水量达500～700倍。

9.据权利要求1所述的一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征在于：所述的抗裂纤维为聚丙烯纤维，耐碱玻璃纤维，尼龙纤维，动、植物纤维中的任意一种或任意二种以上的混合物，任意二种以上混合时为任意配比，纤维长度为6～10mm。

10.据权利要求1所述的一种超塑化自流平抗裂砂浆，其特征在于：所述的稳定剂为市售AFK-2稳定剂、市售酒石酸稳定剂或市售碳酸镁稳定剂。