专利名称：砂浆粉体、砂浆浆体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及建筑领域，尤其涉及一种砂浆粉体、砂浆浆体及其制备方法。
背景技术：
在土木建筑领域中，为了解决现有的普通水泥混凝土自身流动性差的缺陷，出现 了流态化混凝土技术。但是流态化混凝土技术中单位水量高，水灰比也高，还要求在现场根 据流动性要求加入流动化剂来调节流动性。这要求现场施工者具有相当的技术和经验，并 且由于单位水量和水灰比较高，所以固化后的强度和耐久性能也不理想。上世纪九十年代，日本混凝土工学协会(JCI)将东京大学土木研究室发明的一种 自我填充性优越，无需捣实的高性能混凝土定义为高流动混凝土。该高流动混凝土不仅流 动性高，还大大降低了混凝土单位水量和水灰比，提高了固化后的力学性能和耐久性，改善 了传统混凝土的浇筑工艺。但是高流动混凝土的自我收缩较大，不适合大体积混凝土和水 中混凝土的浇筑。预置粗骨料混凝土(pr印laced concrete)技术可解决高流动混凝土的自我收缩 率大的问题。但是预置粗骨料混凝土技术要求填充注入的砂浆有极大的流动性、无收缩性 和自我填充性。
发明内容
本发明的目的是提供一种砂浆粉体、砂浆浆体及其制备方法，以实现砂浆的高流 动性、无收缩性以及自密性填充。为了实现上述目的，本发明提供一种砂浆粉体，该砂浆粉体包括水泥，100重量份；无机结合材料，7. 1-27. 8重量份；减水剂，0. 12-5. 56重量份；引气剂，0. 12-5. 56重量份；消泡剂，0. 12-2. 78重量份；塑性调整剂，0. 12-2. 78重量份。进一步的，该砂浆粉体还包括膨胀剂，2. 8-7. 1重量份；石粉，0-23. 8重量份。更进一步的，该砂浆粉体还包括细骨料，101-145重量份，所述细骨料的细度模 数为 1. 14-2. 36。优选的，在水泥的含量为100重量份的前提下无机结合材料的含量可以为 11. 5-24. 0重量份，更优为15. 0-20. 0重量份；减水剂的含量可以为0. 37-3. 88重量份，更 优为0. 45-2. 78重量份；引气剂的含量可以为0. 35-3. 65重量份，更优为0. 63-0. 75重量 份；消泡剂的含量可以为0. 84-2. 25重量份，更优为1. 63-1. 75重量份；塑性调整剂的含量 可以为0. 46-1. 78重量份，更优为0. 75-0. 88重量份；膨胀剂的含量可以为3. 3-6. 8重量 份，更优为4. 0-6. 3重量份；石粉的含量可以为0-17. 5重量份，更优为0-12. 5重量份；细骨料的含量可以为105-138重量份，更优为109-125重量份，细骨料的细度模数优选为1. 88。所述水泥为硅酸盐水泥；所述无机结合材料为硅灰或粉煤灰；所述石粉为石灰石 粉；所述膨胀剂为氧化钙类、硫铝酸钙类或硫铝酸钙-氧化钙复合类；所述高效减水剂为 萘磺酸盐类、甲基丙烯酸盐类或聚羧酸类；所述引气剂为烷基苯磺酸盐类、非离子表面活性 剂、烷基酚环氧乙烷缩合物类或木质磺酸盐类；所述消泡剂为二氧化硅-矿物油类、乙醇 类、聚醚类的合成物或天然物质提炼物；所述塑性调整剂为木质磺酸钙或羟基丙甲基纤维 素类；所述细骨料为人工砂或天然砂。为了实现上述目的，本发明还提供一种砂浆浆体，该砂浆浆体包括本发明的砂浆粉体，以及40-47重量份的拌和水。为了实现上述目的，本发明还提供一种制备本发明的砂浆浆体的方法，该方法包 括将组成所述砂浆粉体的成分混合均勻，形成砂浆粉体；在高速搅拌器中加入拌和水；在45-90秒内、在720-1300转/分的搅拌速度下，在所述高速搅拌器中的所述拌 和水中持续加入所述砂浆粉体；加入所述砂浆粉体完毕后，持续搅拌90-180秒。本发明提供的砂浆粉体、砂浆浆体及其制备方法，实现砂浆的高流动性、无收缩性 以及自密性填充。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。本发明提供的砂浆粉体可以包括100重量份的水泥、7. 1-27. 8重量份的无机结 合材料、0. 12-5. 56重量份的减水剂、0. 12-5. 56重量份的引气剂、0. 12-2. 78重量份的消泡 剂和0. 12-2. 78重量份的塑性调整剂。进一步的，该砂浆粉体还可以包括2. 8-7. 1重量份的膨胀剂，0-23. 8重量份的石 粉；更进一步的，该砂浆粉体还可以包括101-145重量份的细骨料，该细骨料的细度模数 为 1. 14-2. 36。其中，水泥可以是普通的硅酸盐水泥。水泥是基本的水硬性材料，主要包含硅酸二 钙(2Ca0 · SiO3缩写为C2S)、硅酸三钙(3Ca0 · SiO3缩写为C3S)、铝酸三钙(3Ca0 · Al2O3缩 写为C2A)、铁铝酸四钙(4CaO · Al2O3 · Fe2O3缩写为C4AF)等矿物质。由于其中含有C2S, C3S 等矿物质，使得水泥与一定量水和骨料混合后会凝固生成水泥混凝土硬化物。然而单纯的 水泥混凝土由于自身存在多种缺陷，例如新拌砂浆(Fresh)的性状、变形与流动性的抵抗 (Consistency)，以及流动性、分离、泌水和填充性等工作性能(Workability)低下，使得固 化后的水泥混凝土的耐久性差。无机结合材料可以为硅灰或粉煤灰，其中主要成份为Si02。无机结合材料是指具 有活性(潜在水化性)的材料。其他具有活性(潜在水化性)的材料，例如粒化高炉矿渣 粉、火山灰质粉等，也可作为无机结合材料使用。在水泥的含量为100重量份的前提下，无 机结合材料的含量可以为11. 5-24. 0重量份，优选的为15. 0-20. 0重量份。无机结合材料是一种潜在性的水硬性材料，几乎不直接和水发生水化作用，但是
5在有水分的情况下，水泥和水的水化反应生成物氢氧化钙和无机结合材料进行反应，生成 不溶性的硬化物。无机结合材料和水泥按比例混合组成胶凝材料。在砂浆中，胶凝材料含量过少会 会降低砂浆硬化物的力学强度和密实度，不利于抗炭化、抗化学腐蚀等耐久性要求，胶凝材 料含量过多则会造成砂浆硬化物温度应力裂纹、干燥收缩裂纹等缺陷。此外，胶凝材料含量 过多还会导致水泥含量增加，水化反应生成物的碱量也会增加，由此不利于抗碱-集料反应。无机结合材料主要用于降低单位水量和水胶比(水胶比为水与胶凝材料的重量 比)，提高砂浆硬化物的长期强度，减少干燥收缩，降低水化热，提高砂浆硬化物的耐久性， 还可提高新拌砂浆的流动性。在水胶比相同的情况下，无机结合材料的加入量过少可能会 造成发生温度应力裂纹，也不利于抗碱_集料反应，无机结合材料的加入量过多则会降低 早期强度。并且由于无机结合材料在混凝土硬化物的强度增长过程中会逐渐消耗部分碱， 所以使炭化反应加快，对耐久性不利。减水剂可以为萘磺酸盐类、甲基丙烯酸盐类或聚羧酸类。在水泥的含量为100重 量份的前提下，减水剂的含量还可以为0. 37-3. 88重量份，优选的为0. 45-2. 78重量份。在 砂浆中加入减水剂是为了减少水/水泥比，在相同流动度的情况下起到降低单位水量，降 低干燥收缩的倾向，提高耐久性的作用。其中，减水剂包括高效减水剂和缓凝高效减水剂，缓凝高效减水剂可以推迟凝固 时间，起到延长操作时间的作用。在大体积混凝土等有可能出现浇筑隔层、温度应力裂纹倾 向的混凝土配料时使用缓凝高效减水剂，或者在高气温下的混凝土浇筑时使用缓凝高效减 水剂。引气剂可以为烷基苯磺酸盐类、非离子表面活性剂、烷基酚环氧乙烷缩合物类或 木质磺酸盐类。在水泥的含量为100重量份的前提下，引气剂的含量还可以为0.35-3. 65 重量份，优选的为0.63-0. 75重量份。在砂浆中加入引气剂是为了向混凝土中导入直径 为25-250μπι的微小气泡、使混凝土中的气体含量达到3. 5-4. 5%,以提高混凝土材料的 耐冻性、耐炭化性、抗碱_集料反应、抗氯离子渗透腐蚀性、减少混凝土泌水和离析、提高新 拌混凝土的均质性、可塑性、流动性和水密性。一般来说，加入引气剂后的引气型混凝土 (air-entrained concrete，称为AE混凝土)强度会下降，在相同水/水泥比的情况下，空 气量每增加1 %，混凝土的抗压强度就会减少4 6 %，但因为流动性有所提高，所以在相同 流动度的情况下，可减少水/水泥比。这样，在单位水泥量不变的情况下，减少单位水量，就 能使其强度得到弥补，从而使耐久性得到增强。消泡剂可以为二氧化硅-矿物油类、乙醇类、聚醚类的合成物或天然物质提炼物。 在水泥的含量为100重量份的前提下，消泡剂的含量还可以为0. 84-2. 25重量份，优选的 为1.63-1. 75重量份。在砂浆中加入消泡剂是为了消除在搅拌过程中带入的空气所形成 的粗大气泡，以避免因空气的卷入而使强度和耐久性降低。但是消泡剂对由引气剂导入的 25-250 μ m的微小气泡则没有影响。塑性调整剂可以为木质磺酸钙或羟基丙甲基纤维素类。在水泥的含量为100重量 份的前提下，塑性调整剂的含量还可以为0. 46-1. 78重量份，优选的为0. 75-0. 88重量份。 从水泥和水发生水化作用起，到初凝开始后，有时会目测到明显的体积减小(自我收缩)，这种现象在高流动、高强度混凝土的浇筑中比较常见；为了尽可能避免这种现象出现，本发 明加入了塑性调整剂，为了调整新拌混凝土砂浆凝固前的体积，以增加混凝土砂浆与钢筋、 粗骨料的结合度。石粉可以为石灰石粉，其中主要成份为CaC03。在水泥的含量为100重量份的前提 下，石粉的含量还可以为0-17. 5重量份，优选的为0-12. 5重量份。在砂浆中加入石粉是为 了降低砂浆的离析和泌水，提高砂浆的可泵性。石粉是作为非活性材料添加的，旨在改善新拌混凝土的工作性能，与混凝土的二 次反应(潜在性水化反应)无关，主要是提高新拌混凝土的保水性，防止离析、泌水，提高泵 送性。是否添加石粉或添加多少，视其他材料的细度和水灰比而定。石粉的加入量过多会 造成砂浆粉体量过多，稠度增加，流动度减少，还会加大自我收缩和干燥收缩的倾向。膨胀剂可以为氧化钙类膨胀剂、硫铝酸钙类膨胀剂或硫铝酸钙_氧化钙复合类膨 胀剂。在水泥的含量为100重量份的前提下，膨胀剂的含量还可以为3. 3-6. 8重量份，优选 的为4. 0-6. 3重量份。在砂浆中加入膨胀剂是为了补偿因干燥收缩等体积变化带来的体积 减小，并增加砂浆和粗骨料、钢筋间的结合强度。此处所述的体积减小指的是固化后因干燥 收缩而引起的的体积减小。细骨料可以为人工砂或天然砂。在水泥的含量为100重量份的前提下，细骨料的 含量还可以为105-138重量份，优选的为109-125重量份。细骨料的细度模数为1. 14-2. 36， 优选的为1. 88，为连续级配。细骨料加入量由工作性能最佳时的单位水量经过试验来确定。 细骨料的加入量过少会使新拌砂浆的粘度下降，加入量过多会使单位水量增加，在相同强 度的情况下，单位水泥量(胶凝材料)也会增加，从而导致干燥收缩增加。本发明提供的砂浆粉体，在与拌和水混合均勻后，可以得到高流动性、无收缩、且 自密性填充的砂浆浆体。本发明还提供一种砂浆浆体，该砂浆浆体包括上述本发明提供的砂浆粉体，以及 拌和水。其中，在水泥的含量为100重量份的前提下，拌和水的含量为40-47重量份，优选 的为42-45重量份。拌和水可以是一般的自来水。其中，拌和水的加入量由单位水量、水胶比、水/材料比(水/材料比为水与砂浆 粉体的重量比)通过计算来确定，水胶比由设计强度、水密性和耐久性来确定。单位水量和 水/材料比对砂浆流动性、离析、泌水、干燥收缩、力学强度、抗碳化、抗收缩裂纹等几乎所 有指标的影响极大，其中单位水量对抗干燥收缩的影响特别明显。在不影响作业流动性的 范围内，本发明尽量减少了单位水量。本发明提供的砂浆粉体、砂浆浆体及其制备方法，该砂浆可用于预置粗骨料混凝 土的注入填充砂浆，还可用于PC混凝土(预应力混凝土)的填充材料，又可用于道路、桥 梁、涵洞、水坝、大型机器设备的底座等的填充浇筑。本发明旨在提高混凝土砂浆自身的流动性，使其在密集的钢筋设置条件下和复杂 形状的模箱内也能顺利浇筑填充成型，且具有力学性能好，耐久性高的特性，并无需振捣、 施工方便、节省时间和费用，适用于各种混凝土构造物的浇筑和修补。本发明还提供一种制备上述砂浆浆体的方法，该方法可以包括以下步骤步骤1、将组成上述砂浆浆体中的砂浆粉体的各个成分按预设比例混合均勻，形成 砂浆粉体；其中该预设比例参见上述砂浆粉体中的描述，在此不再赘述。
7
步骤2、在高速搅拌器中加入预设比例的拌和水；其中该拌和水的比例也参见上 述砂浆浆体中的描述，在此不再赘述。步骤3、在45-90秒内、在720-1300转/分的搅拌速度下，在高速搅拌器中的拌和 水中持续均勻加入步骤1中形成的砂浆粉体。其中，优选的，持续加入砂浆粉体的时间为lmin，搅拌速度为1200转/分。步骤4、在步骤3中加入砂浆粉体完毕后，高速搅拌器再持续搅拌90-180秒。实验例按照表1中所示的各组分的种类和含量进行以下操作，以得到比较例1-4和实验 例1-9中的砂浆浆体按各组分的含量进行备料、计量，并将各组分(除了拌和水)放入干粉混拌机中搅 拌混合均勻，得到砂浆粉体；选择适当体积的容器，在该容器中先加入相应重量份的拌和水，然后启动位于该 容器中的高速搅拌器，转速为1200转/分；在60秒内、1200转/分的转速下，持续向该容器中的拌和水中添加相应重量份的 砂浆粉体，添加完毕后，持续搅拌120秒，得到砂浆浆体。在得到各个实验例的砂浆浆体后，利用现有的标准方法对比较例1-4和实验例 1-9的砂浆浆体及其硬化物的各种性质进行测试，测试结果如表1所示。表 1
项目雄 例1雌 例2雄 例3雄 例4实验 例1实验 例2实验 例3实验 例4实验 例5实驗 例6实验 例7实验 例8实臉 例9股 凝 材 料普通硅 酸盐水 泥100100100100100100100100100100100100100无机结 合材料11.410.710.810.87.127.820.015.014.47.47.17.17.1石灰石粉0.00.00.00.023.88.312.50.00.07.10.02.411.9膨胀剂0.00.05.95.93.62.84.06.36.93.64.33.67.1减水剂0.000.940.940.940.125.562.000.452.780.123.570.124.76引气剂0.000.000.000.120.125.560.750.632.780.124.760.124.76消泡剂0.000.000.000.000.122.781.751.632.780.120.240.120.24塑性调棚0.000.000.000.000.122.780.750.882.780.241.430.241.19细骨料 (FM1.14-236)111112118118102122109125145119117124101^it223223235235237278251250278238238238238 参照表1，由漏斗流下值、SL扩展值的测试结果可知，本发明实验例1-9的砂浆的 流动性高于比较例1-4中的砂浆的流动性；由漏斗流下值、SL扩展值、填充性的测试结果可 知，与比较例1-4相比，本发明实验例1-9的砂浆的填充性好，可以实现自密性填充；由膨胀 收缩率的测试结果可知，与比较例1-4相比，本发明实验例1-9的砂浆可以实现无收缩。并 且通过表1的数据可知，本发明提供的砂浆在实现高流动性、自密性填充、无收缩的同时， 还具有较高的抗折强度和抗压强度，并且没有出现离析和泌水现象。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然 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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
权利要求
一种砂浆粉体，其特征在于，包括水泥，100重量份；无机结合材料，7.1 27.8重量份；减水剂，0.12 5.56重量份；引气剂，0.12 5.56重量份；消泡剂，0.12 2.78重量份；塑性调整剂，0.12 2.78重量份。
2.根据权利要求1所述的砂浆粉体，其特征在于， 所述无机结合材料的含量为11. 5-24. 0重量份；或者 所述减水剂的含量为0. 37-3. 88重量份；或者 所述引气剂的含量为0. 35-3. 65重量份；或者 所述消泡剂的含量为0. 84-2. 25重量份；或者所述塑性调整剂的含量为0. 46-1. 78重量份。
3.根据权利要求1所述的砂浆粉体，其特征在于，还包括 膨胀剂，2. 8-7. 1重量份；石粉，0-23. 8重量份。
4.根据权利要求3所述的砂浆粉体，其特征在于，还包括细骨料，101-145重量份，所述细骨料的细度模数为1. 14-2. 36。
5.根据权利要求4所述的砂浆粉体，其特征在于， 所述膨胀剂的含量为3. 3-6. 8重量份；或者 所述石粉的含量为0-17. 5重量份；或者所述细骨料的含量为105-138重量份，所述细骨料的细度模数为1. 45-2. 06。
6.根据权利要求1-5任一所述的砂浆粉体，其特征在于， 所述水泥为硅酸盐水泥；所述无机结合材料为硅灰或粉煤灰； 所述石粉为石灰石粉；所述膨胀剂为氧化钙类、硫铝酸钙类或硫铝酸钙-氧化钙复合类； 所述高效减水剂为萘磺酸盐类、甲基丙烯酸盐类或聚羧酸类； 所述引气剂为烷基苯磺酸盐类、非离子表面活性剂、烷基酚环氧乙烷缩合物类或木质 磺酸盐类；所述消泡剂为二氧化硅-矿物油类、乙醇类、聚醚类的合成物或天然物质提炼物； 所述塑性调整剂为木质磺酸钙或羟基丙甲基纤维素类； 所述细骨料为人工砂或天然砂。
7.一种砂浆浆体，其特征在于，包括如权利要求4或5所述的砂浆粉体，以及40-47重 量份的拌和水。
8.一种制备权利要求7所述的砂浆浆体的方法，其特征在于，包括 将组成所述砂浆粉体的成分混合均勻，形成砂浆粉体；在高速搅拌器中加入拌和水；在45-90秒内、在720-1300转/分的搅拌速度下，在所述高速搅拌器中的所述拌和水中持续加入所述砂浆粉体；加入所述砂浆粉体完毕后，持续搅拌90-180秒。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述高速搅拌器中的所述拌和水中持 续加入所述砂浆粉体的时间为lmin。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述搅拌速度为1200转/分。
全文摘要
本发明提供一种砂浆粉体、砂浆浆体及其制备方法，该砂浆粉体包括水泥，100重量份；无机结合材料，7.1-27.8重量份；减水剂，0.12-5.56重量份；引气剂，0.12-5.56重量份；消泡剂，0.12-2.78重量份；塑性调整剂，0.12-2.78重量份。本发明可以实现砂浆的高流动性、无收缩性以及自密性填充。
文档编号C04B28/00GK101921089SQ201010224360
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者包立新, 王飞宇 申请人:王飞宇;包立新