CN116283082A - 一种自流平砂浆及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种自流平砂浆及其制备方法和应用。该自流平砂浆，包含水泥、粉煤灰、石英砂、石灰石粉、超缓凝型减水剂和水；超缓凝型减水剂包含聚羧酸减水剂、柠檬酸和膦丁烷三羧酸。本发明提供的自流平砂浆在环境温度为20～40℃范围内，砂浆的凝结时间为7～12天，稳定且复现性强。将自流平砂浆应用于新旧混凝土之间，因砂浆的超缓凝特性，在新混凝土达到温峰后砂浆硬化前的这段时间，将可释放约200～300με新浇筑混凝土约束应力，能够大大降低新浇筑混凝土的开裂风险。且其28天抗折强度、抗压强度高，不会改变混凝土结构的受力状态。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种自流平砂浆及其制备方法和应用。
背景技术
混凝土是基础设施建设中用量最大的一类材料。在大型工程的施工中一般会采用大体积混凝土进行浇筑。在提高工程建造效率的同时，常常也难以避免的存在大体积混凝土温度裂缝的问题。
大体积混凝土的温度裂缝，按其约束形式一般分为自约束应力裂缝和外约束应力裂缝两类。自约束应力裂缝一般因混凝土内表温差过大，混凝土内部降温慢产生压应力、外部降温快产生拉应力而导致。这种裂缝一般只有在气温骤降等极端气温天气下才会出现，所以其不是温度裂缝的主要形式。温度裂缝的主要形式是外约束应力裂缝。外约束应力裂缝一般是因混凝土的温降收缩和干燥收缩等体积变形受到基础或旧混凝土的强约束，导致混凝土内部的拉应力超过了混凝土的极限抗拉强度而产生。目前，针对外约束应力裂缝的控制，主流的控裂方法主要有“抗”和“放”两类。即以抵抗混凝土温度应力为主和以释放混凝土温度应力为主。释放混凝土温度应力主要是改善混凝土的外部约束条件，尽量减小其他结构对混凝土的约束作用。通常的做法就是在新旧混凝土之前铺设滑动层，如聚乙烯薄膜、油毛毡和沥青砂等。常规的滑动层做法，因引入了一种非水泥基低弹性模量的材料，有可能会导致新旧混凝土之间出现弱结合层，从而影响结构的整体性。因此，有必要研究一种水泥基的刚性结合材料(如超缓凝的自流平砂浆)，在能释放大体积混凝土的温度应力的同时，还能保证施工便利。
目前市面上的超缓凝的自流平砂浆，一般是在减水剂中加入缓凝组分以延长砂浆的凝结时间。但是往往存在工作性能差、凝结时间不够或者过长、抗压强度低等系列问题，无法解决良好地释放新浇筑混凝土约束应力等问题。
因此，亟需提供一种自流平砂浆，既能够控制其凝结时间、提高其抗压强度，又能较好地释放新浇筑混凝土的约束应力，从而降低新浇筑混凝土的开裂风险。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种自流平砂浆及其制备方法和应用。本发明提供的自流平砂浆，能够控制其凝结的时间、提高其抗压强度，用于分层施工的大体积混凝土的浇筑时，能够良好地释放新浇筑混凝土约束应力，降低新浇筑混凝土的开裂风险。
本发明第一方面提供了一种自流平砂浆。
具体地，一种自流平砂浆，包含砂浆基料和超缓凝型减水剂；所述超缓凝型减水剂包含聚羧酸减水剂、柠檬酸和膦丁烷三羧酸。
优选地，在所述超缓凝型减水剂中，所述聚羧酸减水剂与柠檬酸、膦丁烷三羧酸的质量比为(5～7)：(0.5～1.5)：(0.5～2.5)；进一步优选地，在所述超缓凝型减水剂中，所述聚羧酸减水剂与柠檬酸、膦丁烷三羧酸的质量比为(5～7)：(0.5～1)：(0.5～2.5)。
优选地，所述砂浆基料包含水泥、粉煤灰、石英砂、石灰石粉和水。
优选地，按重量份计，所述自流平砂浆，包含22～32份水泥、13～23份粉煤灰、20～60份石英砂、5～25份石灰石粉、2～8份超缓凝型减水剂和5～15份水；进一步优选地，按重量份计，所述自流平砂浆，包含25～30份水泥、15～20份粉煤灰、35～60份石英砂、12～25份石灰石粉、2～6份超缓凝型减水剂和5～15份水。
优选地，所述石英砂包含30～70目的石英砂和70～100目的石英砂。
优选地，所述30～70目的石英砂与所述70～100目的石英砂的质量比为1：(0.5～2)；进一步优选地，所述30～70目的石英砂与所述70～100目的石英砂的质量比为1：1。
优选地，所述砂浆基料还包括熟石灰和/或乳胶粉。乳胶粉能够进一步改善自流平砂浆的流动性能，并对强度起到促进作用。通过在所述自流平砂浆中加入适量的熟石灰，能够保证体系内有足够的钙、铝和硫来形成钙钒石，进而提高砂浆的抗折和抗压强度。
优选地，所述乳胶粉选自醋酸乙烯酯和/或叔碳酸乙烯酯共聚物树脂。
优选地，所述自砂浆基料还包括消泡剂和稳定剂。消泡剂不仅可以减少含气量提高最终后期强度，还可以获得均匀、光滑和坚固的表面；稳定剂(尤其是选用纤维素醚)能够防止砂浆的离析和表皮的形成，从而避免对表面性能造成负面影响。
优选地，所述稳定剂为纤维素醚。
优选地，按重量份计，所述砂浆基料包括0.5～2.5份乳胶粉、0.50～1.50份熟石灰、0.2～0.6份消泡剂和0.02～0.20份稳定剂；进一步按重量份计，所述砂浆基料还包括1.0～2.5份乳胶粉、1.00～1.50份熟石灰、0.2～0.6份消泡剂和0.05～0.20份稳定剂。
优选地，所述自流平砂浆在20～40℃下的初凝时间为7～12天；所述自流平砂浆的初始流动度和20min流动度大于130mm；所述自流平砂浆的28天抗折强度大于5.5MPa，抗压强度大于30MPa。
本发明第二方面提供了一种自流平砂浆的制备方法。
具体地，一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
将各组分混合，搅拌，制得自流平砂浆。
本发明第三方面提供了上述自流平砂浆在混凝土浇注中的应用。
具体地，上述自流平砂浆在混凝土浇注中的应用，所述混凝土浇注的步骤为：
将所述自流平砂浆布设在经水润湿后的旧混凝土的顶部，然后浇筑新混凝土，当所述新混凝土的强度达到拆模要求时，拆除模板。
优选地，所述润湿的过程在新混凝土浇筑前6h内完成。
优选地，在布设所述自流平砂浆时，所述旧混凝土的顶部无明水。
优选地，所述混凝土浇注为多层混凝土浇注。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的自流平砂浆，以水泥、粉煤灰、石英砂、石灰石粉、超缓凝型减水剂为主要组分，超缓凝型减水剂以聚羧酸减水剂复配柠檬酸、膦丁烷三羧酸得到，其减水率高、收缩率小。所述自流平砂浆在环境温度为20～40℃范围内，砂浆的凝结时间为7～12天，稳定且复现性强。将所述自流平砂浆应用于新旧混凝土之间，因砂浆的超缓凝特性(凝结时间为7～12天)，在新混凝土达到温峰后(一般为30～48h)砂浆硬化前的这段时间(约5～7天时间)，将可释放约200～300με新浇筑混凝土约束应力，能够大大降低新浇筑混凝土的开裂风险。且本发明提供的自流平砂浆28天抗折强度、抗压强度高，不会改变混凝土结构的受力状态。
(2)本发明提供的自流平砂浆，以石英砂和石灰石粉作为矿物填料，石英砂与石灰石粉的配合使用，能够更好地满足颗粒级配需要，在提高自流平砂浆的工作性能的同时，也能提高砂浆凝固后的密实性。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例或对比例中所用的乳胶粉为美国瀚森AXILATTM HP 8029可再分散乳胶粉；纤维素醚为美国赫克力士MHPC400纤维素醚；消泡剂为美国瀚森AXILATTM DF770DD粉末消泡剂；聚羧酸减水剂为瑞士西卡540P聚羧酸减水剂；SY超缓凝剂为购买于武汉三源特种建材的SY-HL型缓凝剂；SH超缓凝剂为购买于中交四航的HSP-V聚羧酸高性能减水剂。其余原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
一种自流平砂浆，按重量份计，由表1所示的组分组成。
表1实施例1的自流平砂浆的组分配比
| 组分 | 用量(份) |
| 水泥 | 270 |
| 粉煤灰 | 180 |
| 石英砂 | 485 |
| 石灰石粉 | 189 |
| 乳胶粉 | 18 |
| 纤维素醚 | 1 |
| 消泡剂 | 4 |
| 熟石灰 | 12 |
| 聚羧酸减水剂 | 20 |
| 柠檬酸 | 3.5 |
| 膦丁烷三羧酸 | 3.5 |
| 水 | 81 |
一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取各组分，混合，采用砂浆搅拌机搅拌2min；砂浆搅拌完成后静置4min，制得。
实施例2
一种自流平砂浆，按重量份计，由表2所示的组分组成。
表2实施例2的自流平砂浆的组分配比
| 组分 | 用量(份) |
| 水泥 | 270 |
| 粉煤灰 | 180 |
| 石英砂 | 485 |
| 石灰石粉 | 189 |
| 乳胶粉 | 18 |
| 纤维素醚 | 1 |
| 消泡剂 | 4 |
| 熟石灰 | 12 |
| 聚羧酸减水剂 | 20 |
| 柠檬酸 | 5 |
| 膦丁烷三羧酸 | 2 |
| 水 | 81 |
一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取各组分，混合，采用砂浆搅拌机搅拌2min；砂浆搅拌完成后静置4min，制得。
实施例3
一种自流平砂浆，按重量份计，由表3所示的组分组成。
表3实施例3的自流平砂浆的组分配比
一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取各组分，混合，采用砂浆搅拌机搅拌2min；砂浆搅拌完成后静置4min，制得。
实施例4
一种自流平砂浆，按重量份计，由表4所示的组分组成。
表4实施例4的自流平砂浆的组分配比
一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取各组分，混合，采用砂浆搅拌机搅拌2min；砂浆搅拌完成后静置4min，制得。
对比例1
一种自流平砂浆，按重量份计，由表5所示的组分组成。
表5对比例1的自流平砂浆的组分配比
| 组分 | 用量(份) |
| 水泥 | 270 |
| 粉煤灰 | 180 |
| 石英砂 | 485 |
| 石灰石粉 | 189 |
| 乳胶粉 | 18 |
| 纤维素醚 | 1 |
| 消泡剂 | 4 |
| 熟石灰 | 12 |
| 聚羧酸减水剂 | 20 |
| 水 | 81 |
一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取各组分，混合，采用砂浆搅拌机搅拌2min；砂浆搅拌完成后静置4min，制得。
对比例2
一种自流平砂浆，按重量份计，由表6所示的组分组成。
表6对比例2的自流平砂浆的组分配比
一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取各组分，混合，采用砂浆搅拌机搅拌2min；砂浆搅拌完成后静置4min，制得。
对比例3
一种自流平砂浆，按重量份计，由表7所示的组分组成。
表7对比例3的自流平砂浆的组分配比
| 组分 | 用量(份) |
| 水泥 | 270 |
| 粉煤灰 | 180 |
| 石英砂 | 485 |
| 石灰石粉 | 189 |
| 乳胶粉 | 18 |
| 纤维素醚 | 1 |
| 消泡剂 | 4 |
| 熟石灰 | 12 |
| 聚羧酸减水剂 | 20 |
| 膦丁烷三羧酸 | 7 |
| 水 | 81 |
一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取各组分，混合，采用砂浆搅拌机搅拌2min；砂浆搅拌完成后静置4min，制得。
对比例4
一种自流平砂浆，按重量份计，由表8所示的组分组成。
表8对比例4的自流平砂浆的组分配比
| 组分 | 用量(份) |
| 水泥 | 270 |
| 粉煤灰 | 180 |
| 石英砂 | 485 |
| 石灰石粉 | 189 |
| 乳胶粉 | 18 |
| 纤维素醚 | 1 |
| 消泡剂 | 4 |
| 熟石灰 | 12 |
| 聚羧酸减水剂 | 20 |
| SY超缓凝剂 | 7 |
| 水 | 81 |
一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取各组分，混合，采用砂浆搅拌机搅拌2min；砂浆搅拌完成后静置4min，制得。
对比例5
一种自流平砂浆，按重量份计，由表9所示的组分组成。
表9对比例5的自流平砂浆的组分配比
一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：
称取各组分，混合，采用砂浆搅拌机搅拌2min；砂浆搅拌完成后静置4min，制得。
应用例
将实施例1～3和对比例1～5制备的自流平砂浆应用于新旧混凝土的分层界面之间。具体应用方法，包括以下步骤：
(1)在浇筑自流平砂浆之前，用水润湿旧混凝土的表面，并确保在浇筑自流平砂浆前，旧混凝土的顶部无明水；
2)浇筑自流平砂浆后，采用蛇形布料方式进行布料；
3)自流平砂浆浇筑完成后，浇筑20cm厚的新混凝土，并采用平板振捣器振捣；当新混凝土的强度达到拆模要求时，拆除模板。
产品效果测试
将实施例1～4和对比例1～5制备的自流平砂浆分别进行胶砂试验，参照现行行业标准《地面用水泥基自流平砂浆》(JCT 985-2017)进行物理性能的测试，测试结果见表10所示。
表10物理性能测试结果
从表10中测试结果可知，柠檬酸的缓凝效果较膦丁烷三羧酸更好，但单独使用会影响自流平砂浆的28天抗折和抗压强度。本发明实施例通过聚羧酸减水剂配合柠檬酸、膦丁烷三羧酸使用，能够使自流平砂浆的初始流动度(mm)在135～160之间，20min流动度(mm)在130～150之间，自流平砂浆在20～40℃下的初凝时间为7～12天；28天抗折强度大于5.5MPa，抗压强度大于30MPa。自流平砂浆的自流平性能优异，便于施工，且缓凝时间能够控制在7～12天，将其用于分层施工的大体积混凝土的浇筑时，能够良好地释放新浇筑混凝土约束应力，降低新浇筑混凝土的开裂风险，具备良好的工程应用条件。由对比例1～3可知，当缺少柠檬酸或膦丁烷三羧酸的一种或多种时，初凝时间无法控制在7～12天内，初始流动速度慢，不便于施工，将其用于分层施工的大体积混凝土的浇筑时，无法良好地释放新浇筑混凝土约束应力。由对比例4、5可知，当使用SH超缓凝剂和SY超缓凝剂替代柠檬酸和膦丁烷三羧酸时，制备的自流平砂浆的自流平性能下降明显，凝结时间稳定性变差，对比例4中SY超缓凝剂还大大降低了砂浆的抗折和抗压强度。
Claims (10)
1.一种自流平砂浆，其特征在于，包含砂浆基料和超缓凝型减水剂；所述超缓凝型减水剂包含聚羧酸减水剂、柠檬酸和膦丁烷三羧酸。
2.根据权利要求1所述的自流平砂浆，其特征在于，在所述超缓凝型减水剂中，所述聚羧酸减水剂与柠檬酸、膦丁烷三羧酸的质量比为(5～7)：(0.5～1.5)：(0.5～2.5)；优选地，在所述超缓凝型减水剂中，所述聚羧酸减水剂与柠檬酸、膦丁烷三羧酸的质量比为(5～7)：(0.5～1)：(0.5～2.5)。
3.根据权利要求1或2所述的自流平砂浆，其特征在于，所述砂浆基料包含水泥、粉煤灰、石英砂、石灰石粉和水。
4.根据权利要求3所述的自流平砂浆，其特征在于，按重量份计，所述自流平砂浆包含22～32份水泥、13～23份粉煤灰、20～60份石英砂、5～25份石灰石粉、2～8份超缓凝型减水剂和5～15份水。
5.根据权利要求4所述的自流平砂浆，其特征在于，按重量份计，所述自流平砂浆，包含25～30份水泥、15～20份粉煤灰、35～60份石英砂、12～25份石灰石粉、2～6份超缓凝型减水剂和5～15份水。
6.根据权利要求3所述的自流平砂浆，其特征在于，所述砂浆基料还包括熟石灰和/或乳胶粉。
7.根据权利要求6所述的自流平砂浆，其特征在于，所述砂浆基料还包括消泡剂和稳定剂。
8.根据权利要求7所述的自流平砂浆，其特征在于，按重量份计，所述砂浆基料包括0.5～2.5份乳胶粉、0.50～1.50份熟石灰、0.2～0.6份消泡剂和0.02～0.20份稳定剂。
9.权利要求1～8中任一项所述的自流平砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将各组分混合，搅拌，制得自流平砂浆。
10.权利要求1～8中任一项所述的自流平砂浆在混凝土浇注中的应用，其特征在于，所述混凝土浇注的步骤为：
将所述自流平砂浆布设在经水润湿后的旧混凝土的顶部，然后浇筑新混凝土，当所述新混凝土的强度达到拆模要求时，拆除模板。
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- 2023-02-16 CN CN202310122096.8A patent/CN116283082A/zh active Pending
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