一种自流平砂浆及其制备方法和应用与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种自流平砂浆及其制备方法和应用。

背景技术：

1、自流平砂浆是由多种活性成分组成的干混型粉状材料，作为一种先进的地面找平材料，现场拌水即可使用，稍经刮刀展开，即可获得高平整基面 ,并且早期强度高，能够提高施工效率，适用于混凝土地面的精找平及所有铺地材料，广泛应用于民间及商业建筑。现有研发中，研发者致力于开发新型水泥基和石膏基自流平砂浆，以提高其流动性和自密实性，确保即使在大面积施工中也能轻松自流平，形成光滑平整的表面。对此，研发者进行了一系列关于不同胶凝材料（如铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥等）及其掺合料（如硅灰、矿粉、粉煤灰等）的研究，寻求优化自流平砂浆的性能，以提高自流平砂浆的力学性能（如抗压强度、抗折强度和耐磨性），以及抗裂、耐久、抗渗、防火、隔音等功能性性能。

2、水泥基自流平砂浆是由水泥基胶凝材料、细骨料、填料及添加剂等组成，与水(或乳液)搅拌后具有流动性或稍加辅助性铺摊就能流动找平的地面用材料。目前水泥基自流平砂浆仍在存在诸多亟待解决的技术问题：第一，如何在保持良好流动性的同时，确保砂浆在施工现场具有足够的稳定性和可控性，防止过快流动或塌陷；第二，自流平砂浆需要在短时间内获得足够高的早期强度以便快速开放通行，但同时又要确保其后期强度能够满足长期使用需求，如何平衡两者的关系是一大技术难题；第三，自流平砂浆在硬化过程中可能会因为水分蒸发、体积收缩等原因产生裂缝，如何通过材料配方优化、施工工艺改进等手段提高其抗裂性能和控制收缩裂缝的发生；第四，针对不同的使用环境和条件（如湿度、温度变化、化学品侵蚀等），如何提高自流平砂浆的耐久性，使之能够适应各种恶劣环境，并保持良好的使用性能。

3、同时由于自流平砂浆一般在室内使用，其耐磨性往往被忽视，尤其是在工业厂房地坪建造中，工业厂房通常涉及大量的货物搬运和移动，比如使用叉车、托盘搬运车、重型机械设备等，这些都会对地坪产生极大的压力和摩擦力，长期下来会加速地面的磨损和损耗。厂房内的生产活动往往是连续不断的，机器设备、工件、物料周转频繁，这种高频次的作业会对地面造成不间断的冲击和刮擦。一些工业厂房中存在着重型机械，如起重机、生产线上的固定设备等，它们在运行过程中产生的振动、静态荷载以及局部压力也会加剧地坪的疲劳损伤。并且工业厂房的温度环境也并不稳定。许多工业生产过程会产生大量热量，如熔炼、铸造、焊接、机械加工、热处理、烘干、加热反应等工艺环节，都会释放大量废热到环境中。大型机械设备在运行过程中由于内部摩擦、电磁转换、电气元件发热等原因，会持续不断地向周围环境散发热量。有的厂房本身生产环境需要低温，或者冬季保温不完善。外部环境天气对金属结构的厂房内部温度的影响尤为显著。

4、因此自流平砂浆的使用环境是非常复杂的，而现有技术中的自流平砂浆在特殊环境下的综合性能并不理想，因此亟需一款能够适用复杂环境、综合性能优异的自流平砂浆。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种自流平砂浆及其制备方法和应用。本发明的自流平砂浆具有优异的综合物理力学性能，在不同温度环境下可以保持优异的性能，对于自流平砂浆的使用价值具有重要意义。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种自流平砂浆，包括以下质量份数的原料：水泥100份、砂子250份、水47-49份、聚丙烯纤维0.4-0.6份、乳胶粉1-4份、纤维素醚0.2-0.5份、木质纤维0.1-0.9份、膨胀剂1-9份、减水剂1.5-2.5份、稳定剂0.2-0.6份、消泡剂0.3-0.7份、石膏20-50份、改性钢渣微粉20-50份、复合纳米微粉改性玻璃纤维5-10份。

4、进一步地，所述改性钢渣微粉的制备方法为：按质量份数计，

5、（1）将0.7-1.5份月桂酸、1-1.5份草酸、2-3份乙二胺四乙酸、0.2-0.7份硬脂酸钠和100份钢渣微粉混合，球磨至钢渣微粉比表面积至250-300，得到研磨后的钢渣微粉；

6、（2）将10份研磨后的钢渣微粉、0.2-0.5份γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、20-25份乙醇和10-20份水混合，升温至50-55℃加热1-2h，过滤、干燥，得到改性钢渣微粉。

7、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷，cas：14513-34-9。

8、进一步地，所述复合纳米微粉改性玻璃纤维的制备方法为：

9、（1）将质量比2-2.5：1：0.4-0.8的纳米二氧化钛、碳纳米管和纳米氮化硅混合，得到混合纳米粉：

10、（2）将质量比0.3-0.6：10：30：20的钛酸酯偶联剂、混合纳米粉、水和乙醇混合，40-50℃加热2.5-3.5h，得到分散液；

11、（3）将质量比25-30：1的分散液和玻璃纤维混合，100-500转/分搅拌8-10h，过滤后干燥，得到复合纳米微粉改性玻璃纤维。

12、进一步地，所述纳米二氧化钛的粒径为5-15nm，比表面积30-50。购自北京德科岛金科技有限公司。

13、进一步地，所述碳纳米管，管径10-20nm，10-30μm，比表面积250-300。购自北京德科岛金科技有限公司。

14、进一步地，所述纳米氮化硅，粒径为10-30nm，比表面积50-100。购自北京德科岛金科技有限公司。

15、进一步地，所述玻璃纤维，单丝直径10-20μm，长度1-3mm。购自济宁红君玻璃纤维有限公司。

16、钛酸酯偶联剂，型号为钛酸酯偶联剂ld-27，购自扬州市立达树脂有限公司。

17、市面上的水泥基自流平砂浆的耐磨性测试和抗开裂性测试基本都是在常温下养护下进行测定，但是实际的应用中水泥基自流平地面会经受不同温度的环境情况。市面上的水泥基自流平砂浆在高温环境下耐磨性能会变差，同时易出现开裂现象。本发明试图通过添加钢渣微粉来提升水泥基自流平砂浆在高温下的耐磨性和抗开裂性，但是效果并不理想。本发明将钢渣微粉进行改性后，可以显著改善耐磨性和抗开裂性。分析是经过改性的钢渣微粉的游离氧化钙含量降低，结构稳定性更强，同时改善了与体系中的其他组分之间的界面性能，能够减少不规则体积膨胀的发生，增强材料的体积稳定性，同时增强了体系组分界面的粘接力，进而提高了水泥基自流平砂浆高温下的耐磨性和抗开裂性。

18、但是发明人发现添加钢渣微粉后，并不能平衡水泥基自流平砂浆低温下的抗开裂性，猜测是钢渣微粉参与水化反应会释放热量，在低温环境下，由于外部温度低，内外温差可能导致收缩应力增加，从而影响了低温下砂浆的抗开裂性和耐磨性。发明人试图在体系中添加玻璃纤维用以改善低温性能，但是效果并不理想。发明人发现使用特定参数的纳米二氧化钛、碳纳米管和纳米氮化硅对玻璃纤维进行改性，可以显著改善砂浆的低温性能。猜测是这三种物质在搅拌条件下充分浸渍玻璃纤维，提升体系的致密度，三种物质可以与玻璃纤维复配，发挥协同作用，彼此间交叉、连生在一起，整个空间形成连续的网状结构，可以限制砂浆的整体收缩，进而改善水泥基自流平砂浆低温下的耐磨性和抗开裂性能。当使用特定参数的纳米二氧化钛、碳纳米管、纳米氮化硅和玻璃纤维可以改善水泥基自流平砂浆变温下的稳定性。

19、进一步地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。购自东莞市德丰消泡剂有限公司，型号：df-285。

20、所述稳定剂为羟甲基丙基纤维素醚。购自晋州市兴东建材科技有限公司。

21、水泥，型号：佛山协和建材有限公司生产的协和牌 42.5rp.o水泥。

22、聚丙烯纤维，型号：深圳市恒悦达建筑材料有限公司生产的聚丙烯纤维。性能参数如下：白色束状单丝；高分散性；纤维截面为o、y型；当量直径：18-48um；长度20mm；抗拉强度350-400mpa；弹性模量3500-3900mpa；极限延伸率15%-17%；熔点160-170℃；燃点580℃；密度0.91kg/m。

23、膨胀剂，型号：广州超逸建材有限公司生产的“非凡”牌ct60微膨胀剂。性能参数如下：初凝时间>60min；终凝时间≤600min；1天、3天、28 天抗压强度分别>30 mpa、>40mpa、>65mpa；限制膨胀率为0.02%~0.10%；流动度>270mm。

24、乳胶粉，型号：阿克苏诺贝尔特种化学(上海)有限公司生产的ex2350乳胶粉。性能参数如下：可自由流动的白色粉末；堆积密度0.40~0.55g/cm³；残余水分≤1.0%；灰分(1000℃灼烧)为10.0%±2.0%；ph值 7.0~9.0；最低成膜温度 0℃。

25、纤维素醚，型号：阿克苏诺贝尔特种化学(上海)有限公司生产的m30mehec纤维素醚。性能参数如下：白色颗粒状粉末；无臭；在水中溶胀成澄清或微浑浊的胶体溶液；颗粒度：200目通过率>98.5%，80目通过率 100%；密度1.26~1.31g/cm³。

26、木质纤维，型号：阿克苏诺贝尔特种化学(上海)有限公司生产的1004-7n木质纤维。性能参数如下：白色粉末；堆积密度 0.15g/cm³；ph值 6.5-8.5。

27、减水剂，型号为：广东珠海城俊建材有限公司生产的cj-sp8型缓凝高效减水剂。性能参数如下：在同配合比、同坍落度条件下，掺量为水泥用量的1-4%，减水率12-22%。

28、本发明还提供了一种自流平砂浆的制备方法，包括以下步骤：按照配比称取所述自流平砂浆的所有原料，先将除水以外的原料放入混料机内进行搅拌干混，得混合料，然后在混合料中加入水搅拌均匀，得到自流平砂浆。

29、本发明提供了所述的自流平砂浆的应用，所述自流平砂浆在工业厂房地坪建造中的应用。

30、与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：

31、1、本发明的自流平砂浆具有优异的综合物理力学性能，在不同温度环境下可以保持优异的性能，对于自流平砂浆的使用价值具有重要意义。

32、2、本发明试图通过添加钢渣微粉来提升产品的高温下的耐磨性和抗开裂性，但是效果并不理想，发明人将钢渣微粉进行改性后，可以显著改善耐磨性和抗开裂性。

33、3、在本发明体系中使用纳米二氧化钛、碳纳米管和纳米氮化硅对玻璃纤维进行改性，可以显著改善砂浆的低温性能。当使用特定参数的纳米二氧化钛、碳纳米管、纳米氮化硅和玻璃纤维可以改善水泥基自流平砂浆变温下的稳定性。