CN107935518B - 一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其由普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水制成。在本申请的环保型高掺量钢渣自流平砂浆中，利用工业副品钢渣完全取代天然矿物和河砂，且利用由硫酸铝、硫酸钠、氯化钙和氢氧化钙配制合成的复合激发剂来调节所得自流平砂浆的流动性能和抗压强度。本申请还提供一种制备环保型高掺量钢渣自流平砂浆的方法。本申请的有益效果在于所得环保型高掺量钢渣自流平砂浆流动性好，开放时间长，强度较高，适用于地面找平，地面垫层，地面终饰层的自流找平及旧地面、起砂地面及施工不合格地面修补。

Description

一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆及其制备方法

技术领域

本申请涉及建筑材料技术领域。具体来说，本申请涉及一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆以及所述环保型高掺量钢渣自流平砂浆的制备方法。

背景技术

钢渣是在炼钢过程中用石灰去除杂质而生成的大量固态废弃物，其呈灰褐色，有微孔，质密。钢渣主要由SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO、MnO、CaO、P₂O₅和Fe等成分组成，虽然因具体钢厂的原材料和冶炼工艺不同会导致化学成分产生波动，但是钢渣的主要化学成分基本相同。目前大量钢渣主要以堆放的方式处理，堆放不仅占用大量土地，而且污染附近的土壤、水体和大气。

传统的水泥砂浆地面的施工过程中，在砂浆拌制好后，要采用人工摊铺、刮平、抹面等工序。这种多层施工法的后果是，地面面层与混凝土基层的粘结强度较低，地面面层由于水泥用量过多，产生大量裂缝，导致其抗渗性能降低，耐磨性不足及光洁度不佳。随着水泥基材料科学技术的进步，自流平砂浆应运而生。

自流平砂浆最大的优点是具有良好的自流平性，当将其拌匀成流动性符合要求的浆体浇筑于楼地面上时，其在自重作用下自行流平铺展，硬化后形成平整光洁、耐磨性优良的整体地面面层，克服了普通水泥砂浆施工后平整度难以控制等一系列质量通病。

但是目前自流平砂浆生产成本较高，尚无法完全克服后期收缩开裂的难题，且也常会出现面层硬化后表面不十分平整、易起粉的现象，制约了我国自流平砂浆的生产和推广应用步伐。如何充分利用工业副产品代替天然矿物原料与河砂，减少不可再生资源的过度消耗，具有重要的社会价值与实际意义。

为此，本领域迫切需要开发一种利用钢渣替代天然矿物原料的环保型高掺量钢渣自流平砂浆以及所述环保型高掺量钢渣自流平砂浆的制备方法。

发明内容

本申请之目的在于提供一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，从而解决上述现有技术中的技术问题。本申请的环保型高掺量钢渣自流平砂浆由普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水制成。在本申请的环保型高掺量钢渣自流平砂浆中，利用工业副品钢渣完全取代天然矿物和河砂，且利用由硫酸铝、硫酸钠、氯化钙和氢氧化钙配制合成的复合激发剂来调节所得自流平砂浆的流动性能和抗压强度。

本申请之目的还在于提供一种制备环保型高掺量钢渣自流平砂浆的方法。

本申请的环保型高掺量钢渣自流平砂浆制备工艺简单，具有流动性好、凝结硬化快、水化热低、早期强度高、后期强度增进快、收缩变形小、硬化后表面光滑平整和不开裂等优点，既适用于新地面的施工，也可用于修补已经磨损、起砂甚至损坏的地面，并可用于各类地坪基层的自找平，产品生产应用后将产生很好的经济效益和社会效益。

掺入钢渣取代河砂或人工石英砂所制备的自流平砂浆，具有流动性好、凝结硬化快、水化热低、早期强度高、后期强度增进快、收缩变形小、硬化后表面光滑平整和不开裂等优点。同时，掺入钢渣能够降低自流平砂浆的生产成本，有效利用钢渣，减轻环境负荷，提高固体废弃物的综合利用率。

为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其可由下述组分制成：普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水。

在第一方面的一种实施方式中，以重量份数为基准计，环保型高掺量钢渣自流平砂浆各组分的重量比为：

在第一方面的一种实施方式中，以重量份数为基准计，环保型高掺量钢渣自流平砂浆各组分的重量比为：

在第一方面的一种实施方式中，所述普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥，所述高铝水泥为CA-50高铝水泥。

在第一方面的一种实施方式中，所述石膏为无水石膏与α型半水石膏。

在第一方面的一种实施方式中，所述钢渣微粉的粒径范围为10μm-25μm，氮吸附法测定的比表面积为350m²/kg-500m²/kg。

在第一方面的一种实施方式中，所述钢渣砂的粒径范围为0.2-0.6mm。

在第一方面的一种实施方式中，所述复合激发剂为硫酸铝、硫酸钠、氯化钙和氢氧化钙按1：1：1：1的质量比例配制而成。

在第一方面的一种实施方式中，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，木质素磺酸钠盐减水剂，萘系高效减水剂，脂肪族高效减水剂，氨基高效减水剂中的至少一种。

在第一方面的一种实施方式中，所述稳定剂为羟甲基丙基纤维素醚。

在第一方面的一种实施方式中，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

在第一方面的一种实施方式中，所述水为自来水。

在第二方面中，本申请提供一种制备如第一方面所述的环保型高掺量钢渣自流平砂浆的方法，所述方法可包括下述步骤：

S1：按照预定重量比称取普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水；以及

S2：依次向混料机中加入通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水，然后充分搅拌混合均匀，得到所述环保型高掺量钢渣自流平砂浆。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于本申请的环保型高掺量钢渣自流平砂浆流动性好，开放时间长，强度较高，适用于地面找平，地面垫层，地面终饰层的自流找平及旧地面、起砂地面及施工不合格地面修补。

具体实施方式

除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。在适用的情况下，本申请中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

本申请中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子量，熔体指数等)是100至1000，意味着明确列举了所有的单个数值，例如100，101,102等，以及所有的子范围，例如100到166,155到170,198到200等。对于包含小于1的数值或者包含大于1的分数(例如1.1，1.5等)的范围，则适当地将1个单位看作0.0001，0.001，0.01或者0.1。对于包含小于10(例如1到5)的个位数的范围，通常将1个单位看作0.1.这些仅仅是想要表达的内容的具体示例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认为清楚记载在本申请中。本申请内的数值范围尤其提供了各种共聚单体在丙烯酸酯共聚物中的含量，各种组分在光刻胶组合物中的含量，合成丙烯酸酯时的温度，以及这些组分的各种特征和性质。

关于化学化合物使用时，除非明确地说明，否则单数包括所有的异构形式，反之亦然(例如，“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外，除非明确地说明，否则用“一个”，“一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。

术语“包含”，“包括”，“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过程的存在，且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本申请中披露无关。为消除任何疑问，除非明确说明，否则本申请中所有使用术语“包含”，“包括”，或“具有”的组合物可以包含任何附加的添加剂、辅料或化合物。相反，出来对操作性能所必要的那些，术语“基本上由……组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由……组成”不包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。

在第一方面中，本申请涉及一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其可由下述组分制成：普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水。

在第二方面中，本申请涉及一种制备如第一方面所述的环保型高掺量钢渣自流平砂浆的方法，所述方法可包括下述步骤：

S1：按照预定重量比称取普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水；以及

S2：依次向混料机中加入通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水，然后充分搅拌混合均匀，得到所述环保型高掺量钢渣自流平砂浆。

在一种具体实施方式中，本申请提供一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，由普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水组成，各组分的重量比为：

进一步地，所述的一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，各组份较佳的重量比为：

本发明中，所述普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥。

本发明中，所述高铝水泥为CA-50高铝水泥。

本发明中，所述石膏为无水石膏与α型半水石膏。

本发明中，所述钢渣微粉为转炉钢渣粉磨而成，其粒径范围为(10-25)μm，氮吸附法测定的比表面积为(350-500)m²/kg。

本发明中，所述钢渣砂为转炉钢渣经烘干、筛分，其粒径范围为(0.2-0.6)mm。

本发明中，所述复合激发剂为硫酸铝、硫酸钠、氯化钙和氢氧化钙按1：1：1：1的质量比例配制而成。

本发明中，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。

本发明中，所述稳定剂为羟甲基丙基纤维素醚。

本发明中，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

本发明中，所述水为饮用自来水。

本发明提出的一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆的制备方法，具体步骤如下：

按前述重量比例称取普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水，投入搅拌机，通过机械搅拌均匀后，即得所需产品。

本发明中，普通硅酸盐水泥和高铝水泥作为主要的胶凝组分。普通硅酸盐水泥凝结速度一般，早期强度较低、后期强度增长显著；高铝水泥水化热大，放热快且集中，凝结速度快，早期强度高，且结构致密，抗渗性、抗腐蚀性优良，但后期强度增长不太明显。将两种水泥配合使用，可以达到优势互补的效果。

使用工业副产品钢渣作为自流平砂浆的填料，其总掺量高达54％以上，大大降低了砂浆成本，有效利用了废物资源，达到了经济和环境双重效益。钢渣微粉的掺入促进了砂浆的流动性，提高了砂浆的后期强度。钢渣砂的掺入使胶凝材料和骨料粘结更好，提高了砂浆的强度，使砂浆具有良好的稳定性，不离析、不泌水。

发明人还令人惊讶地发现掺入复合激发剂可以提高浆体液相碱度，促进钢渣玻璃体中硅-铝-钙稳定结构的解体，加快水化产物的形成，从而改善钢渣微粉的活性。在一种具体实施方式中，所述复合激发剂为硫酸铝、硫酸钠、氯化钙和氢氧化钙按1：1：1：1的质量比例配制而成。

掺入减水剂可以降低体系用水量，使砂浆在较低水胶比下也能具有理想的流动性，无需外力而仅靠浆体自身重力就可自动展开流平。

稳定剂起着保水、增稠和改善施工性能等作用。良好的保水性能确保砂浆不会由于缺水和水泥水化不完全而导致起砂、起粉和强度降低；增稠效果使得自流平砂浆新拌阶段的结构强度大大增强；掺入稳定剂还可减轻砂浆的泌水现象。

掺入消泡剂能减少砂浆中的气泡，有助于提高砂浆的表面平整度和光滑度。

实施例

下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚和完整的描述。如无特别说明，所用的试剂和原材料都可通过商业途径购买。

在下述实施例中，通过下述方法来制备环保型高掺量钢渣自流平砂浆，具体步骤如下：按配方比例称取所需要的原材料，在混料机中依次加入普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水，通过机械搅拌均匀后，即得所需产品。钢渣砂由钢铁厂转炉钢渣经烘干、筛分，取粒径范围为(0.2-0.6)mm的砂。

下面通过具体实施例进一步说明本申请。

实施例1

一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，按普通硅酸盐水泥100，高铝水泥25，石膏20，钢渣微粉50，钢渣砂150，复合激发剂1.00，减水剂0.05，稳定剂0.04，消泡剂0.02，水25的重量比配制而成。性能测试结果见表1。

实施例2

一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，按普通硅酸盐水泥100，高铝水泥40，石膏30，钢渣微粉100，钢渣砂175，复合激发剂2.00，减水剂0.15，稳定剂0.08，消泡剂0.05，水45的重量比配制而成。性能测试结果见表1。

实施例3

一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，按普通硅酸盐水泥100，高铝水泥60，石膏35，钢渣微粉160，钢渣砂210，复合激发剂3.00，减水剂2.50，稳定剂0.12，消泡剂0.08，水65的重量比配制而成。性能测试结果见表1。

表1实施例性能测试结果

利用以上三个实施例的配比得到的环保型高掺量钢渣自流平砂浆性能均能达到《JC/T 985-2017地面用水泥基自流平砂浆》性能要求，其中砂浆28天的抗压强度达到C40等级要求，砂浆28天的抗折强度达到F7等级要求。由以上实施例可见，本发明提出的一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆流动性好，开放时间长，强度较高，适用于地面找平，地面垫层，地面终饰层的自流找平及旧地面、起砂地面及施工不合格地面修补。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (9)

1.一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其特征在于，以重量份数为基准计，各组分的重量比为：

其中，所述复合激发剂为硫酸铝、硫酸钠、氯化钙和氢氧化钙按1：1：1：1的质量比例配制而成；

所述稳定剂为羟甲基丙基纤维素醚。

2.如权利要求1所述的一种环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其特征在于，以重量份数为基准计，各组分的重量比为：

3.如权利要求1-2中任一项所述的环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥，所述高铝水泥为CA-50高铝水泥。

4.如权利要求1-2中任一项所述的环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其特征在于，所述石膏为无水石膏与α型半水石膏。

5.如权利要求1-2中任一项所述的环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其特征在于，所述钢渣微粉的粒径范围为10μm-25μm，氮吸附法测定的比表面积为350m²/kg-500m²/kg。

6.如权利要求1-2中任一项所述的环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其特征在于，所述钢渣砂的粒径范围为0.2-0.6mm。

7.如权利要求1-2中任一项所述的环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂，木质素磺酸钠盐减水剂，萘系高效减水剂，脂肪族高效减水剂，氨基高效减水剂中的至少一种。

8.如权利要求1-2中任一项所述的环保型高掺量钢渣自流平砂浆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂；和/或所述水为自来水。

9.一种制备如权利要求1所述的环保型高掺量钢渣自流平砂浆的方法，所述方法包括下述步骤：

S1：按照预定重量比称取普通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水；以及

S2：依次向混料机中加入通硅酸盐水泥、高铝水泥、石膏、钢渣微粉、钢渣砂、复合激发剂、减水剂、稳定剂、消泡剂和水，然后充分搅拌混合均匀，得到所述环保型高掺量钢渣自流平砂浆。