一种掺入废玻璃的耐磨自流平水泥砂浆及其制备方法

摘要

本发明提供一种掺入废玻璃的耐磨自流平水泥砂浆及其制备方法，其制备原料按重量配比包含下述成分，湿磨玻璃浆料7‑19份、普通硅酸盐水泥31‑43份、铜渣10‑20份，天然砂140‑160份、添加剂0.5‑1.5份。其中，将废弃玻璃为原料粉碎成玻璃粉，分别与水和酒精溶液混合，并在行星式球磨机中进行混合研磨，得到所需的湿磨玻璃浆料，再将普通硅酸盐水泥、天然砂、铜渣、湿磨玻璃浆料、添加剂混合搅拌均匀，以0.5的水胶比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，制得掺入湿磨废玻璃的耐磨自流平水泥砂浆材料。本发明成本低，所制备的耐磨自流平水泥砂浆流动性好，耐磨性高，凝结时间快且强度高，易于施工可缩短工期。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种掺入废玻璃的耐磨自流平水泥砂浆及其制备方法。

背景技术

自流平材料是20世纪70年代发展起来，具有良好的流动性及稳定性、施工简便速度快、劳动强度低、光洁平整、强度高、流平层厚度薄等优点，可广泛适用于工业厂房、停车场以及家庭居室地面等，已经成为一种发展前景看好的建材产品。

水泥基自流平以水泥为基础材料，在生产过程中水泥的能耗消耗较大，且水泥具有收缩性，易出现开裂现象。砂浆凝结速度慢，早期强度低，会影响施工效率。因此，在使用水泥基自流平砂浆时需优化和改善这类问题。公开号为CN107324746A的专利申请介绍了一种新型自流平砂浆材料，将天然半水石膏、工业固副石膏进行改性与粉煤灰和水泥改性复合而成，但该方法对于改性剂的制备工艺复杂且前期施工准备较长，不利于实际建筑施工工程。公开号为CN107673711A的专利申请介绍了一种以机制砂为细骨料配制的地面用自流平砂浆，但该方法仅是对于水泥砂浆中的砂做了改进，并未解决水泥凝结速度慢，早期强度低等问题。公开号为CN110156372A的专利申请介绍了通过加入聚丙烯酸酯乳液和不同长径比的纤维等添加剂来制备一种自流平地面砂浆，但该方法所制备的添加剂不环保，且制备过程复杂。

目前，在人们日常生活中玻璃制品被大量使用，废弃玻璃则成为城市固体垃圾的重要组成成分。我国每年都会产生大量的废弃玻璃，未被回收利用的废弃玻璃直接被掩埋于地下，但玻璃成分稳定且难降解，造成长期的土地资源浪费。大量研究将废弃玻璃用于制备再生建筑材料，已成为一个将废弃玻璃变废为宝的有效途径。将玻璃制成玻璃粉末可避免玻璃大粒径所带来的碱骨料反应膨胀破坏现象，同时可促进玻璃的火山灰效应，提高砂浆的流动度，强度和耐久性，缩短凝结时间。改善水泥基自流平砂浆性能的同时起到节约能源保护环境的作用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明拟提供一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆的方法，使用废弃玻璃替代部分水泥，提高废弃玻璃回收率的同时减少水泥的用量，制备出一种流动性好，稳定性强，凝结时间短，强度高，施工简便的耐磨自流平水泥砂浆。

本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种掺入废玻璃的耐磨自流平水泥砂浆，其特征在于：包括如下重量份数的各组分：湿磨玻璃浆料7-19份、普通硅酸盐水泥31-43份、铜渣10-20份，天然砂140-160份、添加剂0.5-1.5份。

所掺入的废弃玻璃为钠钙硅酸盐玻璃。

所述湿磨废玻璃浆料中的玻璃浆料分别为微米级玻璃浆料和纳米级玻璃浆料。

所述湿磨废玻璃浆料中的微米级玻璃浆料的粒径为2.10-8.10μm，纳米级玻璃浆料的粒径为0.32-0.73μm。

所述铜渣在体系中用作粗骨料，并按砂料总量的10％替代部分天然砂，与天然砂复合得到复合集料砂。

所述添加剂原料按重量百分比计包括：聚羧酸减水剂0.2-0.5份、消泡剂0.15-0.5份、胶粉0.13-0.4份和缓凝剂0.02-0.1份。

所述聚羧酸减水剂为聚羧酸类减水剂，消泡剂为有机硅类消泡剂，胶粉为聚合物树脂类胶粉，缓凝剂为羟基羧酸类缓凝剂。

所述各组材料按重量百分比混合后的水料重量比为0.5。

一种掺入废玻璃的耐磨自流平水泥砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、取废玻璃经破碎机破碎为粒径小于2mm以下，再放入球磨机中进行粉碎，粉碎成粒径为20-25μm的玻璃粉末；

步骤2、按重量份数计，称取60-80份上述粒径为20-25μm的玻璃粉和60-80份的水或酒精溶液，混合倒入反应釜中，在行星式球磨机中进行混合研磨，转动速度为350-450r/min，研磨20-60min钟后，玻璃粉与水混合研磨得到湿磨微米级玻璃浆料，玻璃粉与酒精溶液混合研磨得到湿磨纳米级玻璃浆料。

步骤3、按重量份数计，称取上述湿磨微米级玻璃浆料5-15份、湿磨纳米级玻璃浆料2-4份、普通硅酸盐水泥31-43份、铜渣10-20份，天然砂140-160份、聚羧酸减水剂0.2-0.5份、消泡剂0.15-0.5份、胶粉0.13-0.4份和缓凝剂0.02-0.1份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

本发明具有如下优点：

1.本发明制备的掺入废玻璃耐磨自流平水泥砂浆，倒在地面免振捣压实，无需人工抹平，浆料在自重作用下流动形成平整表面，可减少施工工作量，节约施工成本，提高施工质量。

2.本发明制备的掺入废玻璃耐磨自流平水泥砂浆，掺入的纳米级湿磨玻璃浆料，玻璃粉细度足够小，具有较高的早期活性，可在早期发生火山灰效应，粒径较大一些的微米级玻璃粉在早期活性较低，但在后期具有较高的火山灰活性，使水泥水化反应更加完全，不同细度的玻璃粉颗粒将填充于水泥颗粒之间的空隙，增加了浆体与骨料界面的粘结强度，使得浆体更加密实，可大幅度提高自流平水泥砂浆的早期和后期强度。

3.本发明制备的掺入废玻璃耐磨自流平水泥砂浆，掺入的微米级湿磨玻璃浆料，玻璃粉颗粒表面光滑且具有非亲水性，可提高浆料的流动度，不同颗粒级配的玻璃粉混合，填充在粉料与骨料之间，改善水泥颗粒级配和粒径分布，使自流平水泥砂浆具有良好的流动性，此外，湿磨处置可对玻璃颗粒进行整形，极大提高了砂浆的流动性能。

4.本发明制备的掺入废玻璃耐磨自流平水泥砂浆，掺入铜渣作为骨料，使得自流平水泥砂浆具有良好的耐磨性，有效减小自流平水泥砂浆的收缩性，可极大提高抗压抗折效果。

5.本发明制备的掺入废玻璃耐磨自流平水泥砂浆，使用废弃玻璃替代部分水泥作胶凝材料，使用铜渣替代部分天然砂作骨料，使废弃玻璃和固废铜渣变废为宝，提高了废弃玻璃的回收率，消耗了铜渣这类固体废弃物，同时减少了水泥和天然砂的用量，减少生产水泥过程中消耗的大量能源，减少使用天然砂这类稀缺资源，起到节约能源保护环境的作用。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

玻璃浆料制备例1：

步骤一，取废弃玻璃瓶，放入球磨机中进行粉碎，粉碎成粒径为20-25μm的玻璃粉末；

步骤二，按重量份数计，称取60-80份上述粒径为20-25μm的玻璃粉和60-80份的水，玻璃粉和水按1:1的比例混合倒入反应釜中，在行星式球磨机中进行混合研磨，转动速度为350-450r/min，研磨20min钟后取出，得到湿磨微米级玻璃浆料。

步骤三，按重量份数计，称取60-80份上述粒径为20-25μm的玻璃粉和60-80份的酒精溶液，玻璃粉和酒精溶液按1:1的比例混合倒入反应釜中，在行星式球磨机中进行混合研磨，转动速度为350-450r/min，研磨20min钟后取出，得到湿磨纳米级玻璃浆料。

玻璃浆料制备例2：

步骤一，取废弃玻璃瓶，放入球磨机中进行粉碎，粉碎成粒径为20-25μm的玻璃粉末；

步骤二，按重量份数计，称取60-80份上述粒径为20-25μm的玻璃粉和60-80份的水，玻璃粉和水按1:1的比例混合倒入反应釜中，在行星式球磨机中进行混合研磨，转动速度为350-450r/min，研磨40min钟后取出，得到湿磨微米级玻璃浆料。

步骤三，按重量份数计，称取60-80份上述粒径为20-25μm的玻璃粉和60-80份的酒精溶液，玻璃粉和酒精溶液按1:1的比例混合倒入反应釜中，在行星式球磨机中进行混合研磨，转动速度为350-450r/min，研磨40min钟后取出，得到湿磨纳米级玻璃浆料。

玻璃浆料制备例3：

步骤一，取废弃玻璃瓶，放入球磨机中进行粉碎，粉碎成粒径为20-25μm的玻璃粉末；

步骤二，按重量份数计，称取60-80份上述粒径为20-25μm的玻璃粉和60-80份的水，玻璃粉和水按1:1的比例混合倒入反应釜中，在行星式球磨机中进行混合研磨，转动速度为350-450r/min，研磨60min钟后取出，得到湿磨微米级玻璃浆料。

步骤三，按重量份数计，称取60-80份上述粒径为20-25μm的玻璃粉和60-80份的酒精溶液，玻璃粉和酒精溶液按1:1的比例混合倒入反应釜中，在行星式球磨机中进行混合研磨，转动速度为350-450r/min，研磨60min钟后取出，得到湿磨纳米级玻璃浆料。

实施例1：

本发明的一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆，各组分按重量份数计，称取上述玻璃浆料制备例1中的湿磨纳米级玻璃浆料2份、湿磨纳米级玻璃浆料5份、普通硅酸盐水泥43份、铜渣15份、天然砂135份、聚羧酸减水剂0.2份、消泡剂0.15份、胶粉0.13份和缓凝剂0.02份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

实施例2：

本发明的一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆，各组分按重量份数计，称取上述玻璃浆料制备例1中的湿磨纳米级玻璃浆料3份、湿磨纳米级玻璃浆料10份、普通硅酸盐水泥37份、铜渣15份、天然砂135份、聚羧酸减水剂0.4份、消泡剂0.3份、胶粉0.24份和缓凝剂0.06份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

实施例3：

本发明的一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆，各组分按重量份数计，称取上述玻璃浆料制备例1中的湿磨纳米级玻璃浆料4份、湿磨纳米级玻璃浆料15份、普通硅酸盐水泥31份、铜渣15份、天然砂135份、聚羧酸减水剂0.5份、消泡剂0.5份、胶粉0.4份和缓凝剂0.1份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

实施例4：

本发明的一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆，各组分按重量份数计，称取上述玻璃浆料制备例2中的湿磨纳米级玻璃浆料2份、湿磨纳米级玻璃浆料5份、普通硅酸盐水泥43份、铜渣15份、天然砂135份、聚羧酸减水剂0.2份、消泡剂0.15份、胶粉0.13份和缓凝剂0.02份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

实施例5：

本发明的一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆，各组分按重量份数计，称取上述玻璃浆料制备例2中的湿磨纳米级玻璃浆料3份、湿磨纳米级玻璃浆料10份、普通硅酸盐水泥37份、铜渣15份、天然砂135份、聚羧酸减水剂0.4份、消泡剂0.3份、胶粉0.24份和缓凝剂0.06份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

实施例6：

本发明的一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆，各组分按重量份数计，称取上述玻璃浆料制备例2中的湿磨纳米级玻璃浆料4份、湿磨纳米级玻璃浆料15份、普通硅酸盐水泥31份、铜渣15份、天然砂135份、聚羧酸减水剂0.5份、消泡剂0.5份、胶粉0.4份和缓凝剂0.1份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

实施例7：

本发明的一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆，各组分按重量份数计，称取上述玻璃浆料制备例3中的湿磨纳米级玻璃浆料2份、湿磨纳米级玻璃浆料5份、普通硅酸盐水泥43份、铜渣15份、天然砂135份、聚羧酸减水剂0.2份、消泡剂0.15份、胶粉0.13份和缓凝剂0.02份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

实施例8：

本发明的一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆，各组分按重量份数计，称取上述玻璃浆料制备例3中的湿磨纳米级玻璃浆料3份、湿磨纳米级玻璃浆料10份、普通硅酸盐水泥37份、铜渣15份、天然砂135份、聚羧酸减水剂0.4份、消泡剂0.3份、胶粉0.24份和缓凝剂0.06份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

实施例9：

本发明的一种掺入废玻璃制备耐磨自流平水泥砂浆，各组分按重量份数计，称取上述玻璃浆料制备例3中的湿磨纳米级玻璃浆料4份、湿磨纳米级玻璃浆料15份、普通硅酸盐水泥31份、铜渣15份、天然砂135份、聚羧酸减水剂0.5份、消泡剂0.5份、胶粉0.4份和缓凝剂0.1份，混合倒入搅拌锅中，以0.5的水料重量比加水并在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，得到掺入废玻璃的水泥砂浆材料。

下表1为上述实施例1-9中各组分及其重量分数，表2为上述实施例1-9中性能测试结果。

表1实施例1-9中各组分及其重量份数

表2实施例1-9性能测试结果

本发明制备的掺入废玻璃耐磨自流平水泥砂浆，将各组分材料按重量比混合并按比例加水在砂浆搅拌机中进行混合搅拌，随后出料，即可直接使用，生产工艺简单，节约施工成本，提高施工质量。本发明将废弃玻璃掺入到水泥基自流平砂浆中，由于玻璃粉呈无规则状且表面光滑，同时具有非亲水性和较低的吸水率，不同颗粒级配的微米级和纳米级玻璃粉有效填充在粉料与骨料之间，可改善浆料的流动度，提高自流平砂浆的流动性，具有较好的流平性。

本发明所制备的湿磨玻璃浆料分为微米级玻璃浆料和纳米级玻璃浆料，以不同的湿磨时间得到不同粒径大小的玻璃浆料，随着湿磨时间的增加，玻璃颗粒的粒径减小，可避免玻璃大粒径时所产生的碱骨料反应。微米级玻璃浆料的玻璃颗粒粒径稍大，早期活性不高，但后期具有较高的火山灰效应，可提高砂浆的后期强度。纳米级玻璃浆料的玻璃颗粒细度极小，细小颗粒可迅速溶解于水中，促进玻璃粉中的活性氧化物与水泥水化产生的氢氧化钙进行二次水化反应，生成具有凝胶性的水化硅酸钙，在早期发生较高的火山灰活性效应，提高砂浆的早期强度。不同细度的玻璃粉颗粒填充于水泥颗粒之间的空隙，改善水泥颗粒级配和粒径分布，增加了浆体与骨料界面的粘结强度，使得浆体更加密实，流动性更好，缩短水泥砂浆的凝结时间，提高水泥砂浆的强度和耐久性。

本发明将铜渣作为骨料替代部分天然砂掺入到水泥基自流平砂浆中，可提高自流平砂浆的表面耐磨性，有效减小自流平水泥砂浆的收缩性，极大提高砂浆的抗压抗折效果。本发明中用所制备的湿磨玻璃浆料按不同的比例替代部分水泥，将铜渣替代部分天然砂，提高废弃玻璃的回收率和铜渣固废利用率，同时减少水泥用量和减少天然砂这类稀缺资源的用量，起到节约能源保护环境的作用。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。