[转载]一种采用硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥复合粘结
2016-09-24 07:59阅读：
一种采用硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥复合粘结材料的研制
2014-08-18 10:52:45
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1.
引言
商务部于[2007]205号《关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知》中规定了全国分三批截止至2009年7月1日禁止全国127个城市进行现场搅拌。这一政策对干混砂浆行业的发展形成了巨大的推动作用，而
瓷砖粘结剂、EPS/XPS板体系的外墙保温粘结、抹面砂浆作为市场上需求量较大的产品也得到了迅速发展。但是，发展的过程中也存在着一些问题，例如：
瓷砖粘结剂、EPS/XPS板体系的外墙保温粘结砂浆的凝结硬化时间长、导致进行下一步工序的时间也较长，从而延长了工程的施工周期，影响了工程进度；
在低温施工尤其是在入冬的北方地区，粘结材料抗冻性差、强度发展慢导致粘结强度低从而引起了瓷砖脱落、EPS/XPS板粘结不良现象的发生。
本文研制了一种以快硬硫铝酸盐水泥为主体的复合水泥砂浆，经过合理匹配助剂后，不但完全可以解决上述发展中存在的问题，而且可以在一定程度上大大降低了聚合物用量，有着良好的性价比，具有广阔的市场前景和现实意义。
2.
原材料和试验方法
2.1原材料
| 快硬42.5级 |
登电集团水泥有限公司 |
| 硅酸盐水泥 |
PO.42.5级 |
登电集团水泥有限公司 |
| 河 砂 |
50~100目 |
登封当地 |
| 重钙粉 |
200目 |
郑州盾泥建材有限公司 |
| 甲基纤维素醚 |
40000PFV |
拜耳公司（德国） |
| 可再分散乳胶粉 |
RE5044N |
瓦克化学 |
| 缓凝剂 |
酒石酸L（+） |
上海艾博公司 |
| 早强剂 |
ZQJ |
郑州盾泥建材有限公司 |
| 助剂 |
其它 |
郑州盾泥建材有限公司 |
2.2试验方法
本文参考了[1]JC/T547-2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》行业标准中
瓷砖粘结剂性能测试方法和[2]JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》中粘结砂浆的性能测试方法。
3.
实验基本配方
材料
比例% |
硫铝水泥 |
普硅水泥 |
重
钙
粉 |
河
砂 |
纤
维
素 |
乳
胶
粉 |
缓
凝
剂 |
早
强
剂 |
助
剂 |
|
25~40 |
5~10 |
12~18 |
35~55 |
0.2~0.4 |
0.2~1.0 |
0.1~0.5 |
0.01~0.05 |
0.1~0.3 |
在硫铝酸盐水泥中掺入少量的硅酸盐水泥，在强度不降低的情况下可以降低成本，水泥的干缩率还有所降低。[3]也正是由于复合水泥的这一特性本文采用了硫铝水泥为基材复合硅酸盐水泥的形式。
4.
技术思路
硫铝酸盐水泥为基材复合硅酸盐水泥，我们将其称为复合水泥（下同）是一种特殊的水泥组成形式，其反应既不同于硫铝酸盐水泥也不同与硅酸盐水泥。从其反应机理上：
硫铝酸盐水泥水化反应（在石膏充足的条件下）：
3CaO·3Al2O3·CaSO4 +2CaSO4 +34H2O ——3CaO·3Al2O3·CaSO4·32H2O
普通硅酸盐水泥水化反应（只讨论硅酸钙的水化反应）：
①硅酸三钙的水化：
3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2
②硅酸二钙的水化：
2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2
从复合水泥的水化机理上，不难看出硫铝酸盐水泥在石膏充足的条件下最终水化产物是钙矾石；硅酸盐水泥的最终水化产物是硅酸钙和氢氧化钙。而两者复合后对外加剂的适应性既不同于硫铝酸盐水泥也不同于硅酸盐水泥，所以有必要做复合水泥对缓凝剂、早强剂、乳胶粉的适应性并确定其具体用量。本文阐述了一种以硫铝酸盐水泥为主体的复合水泥砂浆，通过匹配合适的调凝组分、可再分散高分子聚合物、甲基纤维素醚等助剂，实现了一种可操作时间长，早期粘结强度高的新型粘结材料可用于瓷砖的粘贴、EPS/XPS板的粘贴、以及有早期粘结强度要求的特种工程材料。
1.
引言
商务部于[2007]205号《关于在部分城市限期禁止现场搅拌砂浆工作的通知》中规定了全国分三批截止至2009年7月1日禁止全国127个城市进行现场搅拌。这一政策对干混砂浆行业的发展形成了巨大的推动作用，而
瓷砖粘结剂、EPS/XPS板体系的外墙保温粘结、抹面砂浆作为市场上需求量较大的产品也得到了迅速发展。但是，发展的过程中也存在着一些问题，例如：瓷砖粘结剂、EPS/XPS板体系的外墙保温粘结砂浆的凝结硬化时间长、导致进行下一步工序的时间也较长，从而延长了工程的施工周期，影响了工程进度；
在低温施工尤其是在入冬的北方地区，粘结材料抗冻性差、强度发展慢导致粘结强度低从而引起了瓷砖脱落、EPS/XPS板粘结不良现象的发生。
本文研制了一种以快硬硫铝酸盐水泥为主体的复合水泥砂浆，经过合理匹配助剂后，不但完全可以解决上述发展中存在的问题，而且可以在一定程度上大大降低了聚合物用量，有着良好的性价比，具有广阔的市场前景和现实意义。
2.
原材料和试验方法
2.1原材料
| 原材料 |
规格或型号 |
产 地 |
| 硫铝酸盐水泥 |
快硬42.5级 |
登电集团水泥有限公司 |
| 硅酸盐水泥 |
PO.42.5级 |
登电集团水泥有限公司 |
| 河 砂 |
50~100目 |
登封当地 |
| 重钙粉 |
200目 |
郑州盾泥建材有限公司 |
| 甲基纤维素醚 |
40000PFV |
拜耳公司（德国） |
| 可再分散乳胶粉 |
RE5044N |
瓦克化学 |
| 缓凝剂 |
酒石酸L（+） |
上海艾博公司 |
| 早强剂 |
CSA |
郑州盾泥建材有限公司 |
| 助剂 |
—— |
郑州盾泥建材有限公司 |
2.2试验方法
本文参考了[1]JC/T547-2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》行业标准中瓷砖粘结剂性能测试方法和[2]JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》中粘结砂浆的性能测试方法。
3.
实验基本配方
材料
比例% |
硫铝水泥 |
普硅水泥 |
重
钙
粉 |
河
砂 |
纤
维
素 |
乳
胶
粉 |
缓
凝
剂 |
早
强
剂 |
助
剂 |
|
25~40 |
5~10 |
12~18 |
35~55 |
0.2~0.4 |
0.2~1.0 |
0.1~0.5 |
0.01~0.05 |
0.1~0.3 |
在硫铝酸盐水泥中掺入少量的硅酸盐水泥，在强度不降低的情况下可以降低成本，水泥的干缩率还有所降低。[3]也正是由于复合水泥的这一特性本文采用了硫铝水泥为基材复合硅酸盐水泥的形式。
4.
技术思路
硫铝酸盐水泥为基材复合硅酸盐水泥，我们将其称为复合水泥（下同）是一种特殊的水泥组成形式，其反应既不同于硫铝酸盐水泥也不同与硅酸盐水泥。从其反应机理上：
硫铝酸盐水泥水化反应（在石膏充足的条件下）：
3CaO·3Al2O3·CaSO4 +2CaSO4 +34H2O ——3CaO·3Al2O3·CaSO4·32H2O
普通硅酸盐水泥水化反应（只讨论硅酸钙的水化反应）：
①硅酸三钙的水化：
3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2
②硅酸二钙的水化：
2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2
从复合水泥的水化机理上，不难看出硫铝酸盐水泥在石膏充足的条件下最终水化产物是钙矾石；硅酸盐水泥的最终水化产物是硅酸钙和氢氧化钙。而两者复合后对外加剂的适应性既不同于硫铝酸盐水泥也不同于硅酸盐水泥，所以有必要做复合水泥对缓凝剂、早强剂、乳胶粉的适应性并确定其具体用量。page
4.1材料中缓凝剂的最佳掺量
根据JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》中粘结砂浆可操作时间为1.5~4h，在缓凝剂为0.1~0.5%范围内确定其具体用量。
| 编 号 |
A1 |
A2 |
A3 |
A4 |
A5 |
| 掺 量% |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
0.5 |
| 工作时间（min） |
87 |
135 |
235 |
350 |
480 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4.2材料中早强剂的最佳掺量
从上可见，缓凝剂的合适用量为A2、A3配比，考虑到加入早强剂后，工作时间将会缩短，A2工作时间相对较短，我们选择A3；在保证可操作时间不变或变化在1.5~4h允许的范围内提高其早期强度。早强剂掺量0.01~0.05%。
| 编 号 |
B1 |
B2 |
B3 |
B4 |
B5 |
| 掺 量% |
0.01 |
0.02 |
0.03 |
0.04 |
0.05 |
| 工作时间（min） |
220 |
175 |
120 |
85 |
46 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4.3 材料中乳胶粉的最佳掺量
由上述可见在配比A3基础上增加早强剂B1、B2、B3均在允许变化的范围内，我们这里取B2较为适中。根据JC/T547-2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》中快速硬化胶粘剂（CF）要求，添加不同比例的乳胶粉测试其24h早期胶粘强度后的拉伸粘结强度。乳胶粉掺量0.2~1.0%。
| 编 号 |
C1 |
C2 |
C3 |
C4 |
C5 |
| 掺 量% |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1.0 |
24h拉伸粘结强度
（Mpa） |
0.46 |
0.87 |
1.1 |
0.93 |
0.78 |
5.实验结果
从上可见缓凝剂的最佳掺量为A3配比，早强剂的最佳掺量为B2配比（实际生产中对于不同气温条件，工作时间可根据环境温度具体调节）。乳胶粉的最佳掺量为
C3配比，在乳胶粉用量较低时拉伸粘结强度随掺量的增加而增长；当超过C3配比的用量时，粘结强度反而降低。根据以上各项条件，我们可以确定材料的最佳配合比。
由于本材料的具体用途为瓷砖粘结剂和EPS/XPS外墙外保温的粘结砂浆，所以根据JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》中胶粘剂的要求和JC/T547-2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》中快速硬化胶粘剂（CF）要求进行全面检测。
5.1执行JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》进行检测
粘结剂的性能指标
| 试 验 项 目 |
标准要求 |
实测值 |
拉伸粘结强度/MPa
(与水泥砂浆) |
原强度 |
》0.6 |
1.1 |
| 耐水 |
》0.4 |
0.85 |
拉伸粘结强度/MPa
(与膨胀聚苯板) |
原强度 |
》0.1 |
0.13（破坏界面在苯板上） |
| 耐水 |
》0.1 |
0.11（破坏界面在苯板上） |
| 可操作时间/h |
1.5~4 |
2.9 |
5.2执行JC/T547-2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》进行检测
水泥基胶粘剂（C2F）的技术要求
|
基本性能 |
标准要求 |
实测值 |
| 早期拉伸胶粘强度,24h/MPa |
》0.5 |
1.1 |
| 拉伸胶粘原强度，28d/MPa |
》1.0 |
1.3 |
| 浸水后的拉伸胶粘强度/MPa |
1.18 |
| 热老化后的拉伸胶粘强度/MPa |
1.0 |
| 冻融循环后的拉伸胶粘强度/MPa |
1.1 |
| 晾置时间，10min拉伸胶粘强度/MPa |
》0.5 |
0.7 |
6.
结论
a
本文研制的快硬型粘结材料应用于施工中可以大大缩短施工的周期，节省了施工过程中的综合费用。
b 本材料工作时间可调性好，可根据施工现场的实际需要进行有针对行的调整。
c
本材料采用复合水泥的理论
