钢渣砂防水抗裂干混砂浆

摘要

本发明涉及用钢渣制备的防水抗开裂的建筑用砂浆。其组分及重量百分比：粒度≤4.75毫米的钢渣：55～80％，硅酸盐类水泥：15～40％，丙烯酸类胶粉：0.5～5％，保水剂：0.05～0.5％，木质纤维：0.1～1.0％，减水剂：0～0.5％，有机硅防水剂：0～0.5％。本发明涉及的防水抗裂砂浆与现有技术相比，本发明用钢渣部分或全部替代了天然砂制备建筑用防水抗裂干混砂浆，从而保护了自然生态及环境、使钢渣得以综合利用及提高其附加值，并且其能高效防水、整体抗裂，抗冲击性和柔韧性优良，施工和易性好，节能降耗、性能稳定、施工简单，并不含有毒有害物质。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑用砂浆，尤其属于用钢渣制备的防水抗开裂的建筑用砂浆。

背景技术

随着钢铁工业的发展，钢渣数量日益增多，若废弃不用则对环境造成的污染也就越严重。随着国际在环保方面的日益重视，变废为宝的研究途径也就显得极其重要。在早期，由于对钢渣的长期废弃不用而堆积成渣山，其不仅占用了大量土地，而且造成了严重的环境污染，因而，如何有效利用钢渣既带来经济效益，又不污染环境，就成了当前钢渣循环利用的重要方向。若将钢渣作基料应用于建筑工程，其不仅来源丰富，价格低廉，还能节约资源、能源、减少环境污染，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益，是一项废物资源化的技术，有利于促进国民经济可持续发展。既可解决各钢厂的难题，实现钢渣大宗、高附加值的利用，又适应了国家对生态建材的要求和可持续发展战略中资源与环境的合理利用与保护的相关政策，应用前景十分广阔。

建筑砂浆是土木工程中用量最大、用途较广的材料之一。目前建筑砂浆中占体积80％的集料取自天然砂。它的取材主要来源于挖掘河床，其导致改变了河床形貌，影响航运甚至需使河流改道等严重后果，不仅严重破坏了自然生态，而且加快了资源的消耗。长期以来，人类只注意到了砂浆为人类所用，给人类带来了方便和有利的一面，却忽略了砂浆给人类和地球环境带来负面影响的一面。因此，寻找一种适当的原材料来替代天然砂，既可节约不可再生的自然资源，又可以实现自然资源的可持续发展，这显然在环保型建筑材料的研究开发中具有重要的意义。即21世纪砂浆的发展方向应该是环保型砂浆。

在工业与民用建筑领域方面，保温配套抗裂砂浆是外墙外保温的一个重要组成部分，主要是作保温体系保护砂浆。主要是为了解决墙面空鼓、开裂、脱落等引起的墙体渗漏、透风、剥落等问题。但在实际施工过程中抗裂砂浆的吸水量指标是很多厂家漏检的项目，使得厂家为节约成本而使用未掺防水剂的抗裂砂浆，其结果是未加防水剂的保温系统，在遇水后大量泛碱，砂浆中的乳胶粉也再次乳化，致使保温层脆化。工地复检也不涉及该指标，使得防水抗裂砂浆在实际大面积应用中受到制约，但这是一个保证保温系统非常重要的环节，是国家干混砂浆推广使用必须注意的问题。

在交通、铁路和地下防水方面，采用刚性防水时往往由于水泥混凝土或砂浆的收缩而造成防水失败。因此通过引入具有膨胀组分的钢渣来达到微膨胀的目的，可有效防止水泥混凝土或砂浆的收缩，加之采用具有防水增柔的可再分散型丙烯酸系列胶粉，可进一步保障防水工程的有效性。

在上述背景下，本专利提出了利用钢渣砂替代天然砂配制防水抗裂砂浆的技术思路，为实现钢渣砂浆的安全、有效、大量应用提供技术指导，同时也对资源的高效利用、节约工程造价具有重要的切实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，解决用钢渣部分或全部替代天然砂来制备建筑用防水抗裂干混砂浆，从而保护自然生态及环境、使钢渣得以综合利用及提高其附加值的问题。

实现上述目的的技术措施：

钢渣砂防水抗裂干混砂浆，其组分及重量百分比：粒度≤4.75毫米的钢渣：55～80％，硅酸盐类水泥：15～40％，丙烯酸类胶粉：0.5～5％，保水剂：0.05～0.5％，木质纤维：0.1～1.0％，减水剂：0～0.5％，有机硅防水剂：0～0.5％。

其在于：还加入占钢渣总量的0～50％的天然砂。

其在于：通用硅酸盐水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。

其在于：保水剂为纤维素醚或温轮胶。

本发明中各成分的作用及加入量控制的理由：

钢渣：一方面，在钢渣中粒径在0.075-4.75mm之间的部分颗粒可代替天然砂(如河砂、山砂和海砂)作细集料，起空间骨架支撑的作用；另一方面，粒径小于或等于0.075mm的钢渣粉可作掺和料，部分取代水泥。通过钢渣的微弱水化作用不仅可改善集料与基质间的界面粘结作用，而且可为后期提供持续的强度保障。

硅酸盐类水泥：通过水泥的水化获得水化产物，如C-S-H凝胶和钙矾石，起胶凝作用和空间骨架网络支撑作用。

丙烯酸类胶粉：通过遇水后成膜一方面为砂浆提供防水功能，另一方面可提高砂浆与基质间的粘结强度。

保水剂：通过高分子吸水缓释效应，一方面通过吸水作用减缓砂浆表面水分的蒸发，防止砂浆由于干燥过快而体积收缩，起抗开裂的作用；另一方面通过内部持续水分缓释实现砂浆的自养护，起到保证砂浆强度持续稳定发展的作用。

木质纤维：通过其材料本身的柔韧性和独特的三维网状结构，主要起增强抗裂、抗垂挂的作用，另外还有一定的保水增稠效果。

减水剂：在保证砂浆稠度基本相同的条件下，大幅减少砂浆的拌合用水量。或者在同样的砂浆用水量下提高砂浆的流动度，改善砂浆的工作性。

有机硅防水剂：进一步提高砂浆的防水性能，达到砂浆防水性能和建筑物同寿命的效果。

本发明涉及的防水抗裂砂浆与现有技术相比，用钢渣部分或全部替代天然砂来制备建筑用防水抗裂干混砂浆，从而保护了自然生态及环境、使钢渣得以综合利用及提高其附加值，并且其干混砂浆能高效防水、整体抗裂，机械力学性能高、抗冲击性和柔韧性优良，施工和易性好，节能降耗、性能稳定、施工简单，并不含有毒有害物质。

附图说明

图1为全部用钢渣砂和全部用河砂配制的防水抗裂砂浆压折比对比结果图

图2为全部用钢渣砂和全部用河砂配制的防水抗裂砂浆抗折强度对比结果图

图3为全部用钢渣砂和全部用河砂配制的防水抗裂砂浆抗压强度对比结果图

图4为用钢渣砂和用河砂配制的防水抗裂砂浆吸水量对比图

图5为用胶粉和不用胶粉配制的钢渣砂防水抗裂砂浆粘结强度对比图

图6为钢渣砂防水抗裂砂浆的吸水量随时间变化情况曲线图

图7钢渣砂防水抗裂砂浆的压折比

图8钢渣砂防水抗裂砂浆的粘结强度

图9钢渣砂防水抗裂砂浆的凝结时间

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述：

制备用于工业与民用建筑领域方面的外墙外保温的钢渣砂防水抗裂干混砂浆：

实施例1

钢渣砂防水抗裂干混砂浆，其组分及重量百分比：粒度≤0.6毫米的钢渣：55％，粉煤灰硅酸盐水泥：40％，丙烯酸类胶粉：4％，温轮胶保水剂：0.01％，木质纤维：0.1％，减水剂：0.5％，有机硅防水剂：0.3％。

实施例2

钢渣砂防水抗裂干混砂浆，其组分及重量百分比：粒度≤0.3毫米的钢渣：45％，天然砂15％，矿渣硅酸盐水泥：36％，丙烯酸类胶粉：3％，纤维素醚保水剂：0.2％，木质纤维：0.3％，减水剂：0％，有机硅防水剂：0.5％。

实施例3

钢渣砂防水抗裂干混砂浆，其组分及重量百分比：粒度≤0.5毫米的钢渣：75％，普通硅酸盐水泥：22％，丙烯酸类胶粉：1.4％，减水剂：0.5％，木质纤维：1.0％，温轮胶保水剂：0.1％，有机硅防水剂：0％。

制备用于交通、铁路和地下防水方面的钢渣砂防水抗裂干混砂浆：

实施例4

钢渣砂防水抗裂干混砂浆，其组分及重量百分比：粒度≤4.75毫米的钢渣：80％，硅酸盐水泥：15％，丙烯酸类胶粉：2.9％，纤维素醚保水剂：0.45％，木质纤维：0.95％，减水剂：0.4％，有机硅防水剂：0.3％。

实施例5

钢渣砂防水抗裂干混砂浆，其组分及重量百分比：粒度≤3.5毫米的钢渣：34％，天然砂34％，复合硅酸盐水泥：29.95％，丙烯酸类胶粉：0.5％，温轮胶保水剂：0.05％，木质纤维：0.6％，减水剂：0.4％，有机硅防水剂：0.5％。

上述实施例的制备方法采用通用的直接混合法，即先将物料按比例计算称量，然后在干混砂浆混料机中混合均匀，即可得到有机硅钢渣砂防水抗裂干混砂浆。使用时，将混合好的干混砂浆通过人工或机械搅拌法加入水与抗裂砂浆搅拌，使加水后的砂浆的流动度达到施工需要要求即可(推荐砂浆的跳桌流动度控制在135-145mm之间)。

从全用钢渣砂和全用河砂配制的防水抗裂砂浆的各性能对比(如图1至图5)可见，在有丙烯酸类胶粉存在的情况下，钢渣砂代替天然砂后抗裂砂浆的压折比、抗折抗压强度和粘结强度均有所改善，其防水性能也能达到国标要求。可见，钢渣砂的利用可降低砂浆的压折比，提高砂浆的柔韧性。增加砂浆的力学强度和粘结性能，对砂浆耐水、抗冻等耐久性能无不良影响。钢渣砂防水抗裂砂浆的各项性能指标满足国家标准要求，甚至比采用全河砂配制的防水抗裂砂浆的部分性能指标还要好，特别是抗折、抗压强度更高。

从图6至图9所示可见，钢渣砂防水抗裂砂浆在不添加有机硅防水剂的情况下，其防水性能能通过丙烯酸类胶粉的防水功能体现出来，即吸水率很小，且丙烯酸类胶粉对砂浆的凝结硬化时间无明显影响，能保证砂浆的压折比、粘结性能、耐水性和抗冻性等，其各项性能指标满足国家标准要求，机械力学性能好，耐水性好。