高性能金剛砂地坪的研制

采用525水泥、特種摻合料、氟硅酸鋅、十二烷基苯磺酸鈉、粉體聚羧酸減水劑、消泡劑、纖維素醚等原材料, 制備出高性能金剛砂地坪。研究特種摻合料、氟硅酸鋅、十二烷基苯磺酸鈉對材料性能的影響。結(jié)果表明, 525水泥34.5%, 特種摻合料5%, 石榴石砂60%, 減水劑0.1%, 消泡劑0.04%, 纖維素醚0.06%, 氟硅酸鋅0.2%, 十二烷基苯磺酸0.1%時性價比。其耐磨度比為330, 比空白配方提升了7.1%, 壓痕直徑為2.5mm, 降低了21.9%, 抗折強度為16.2MPa, 提升了32.8%, 抗壓強度為87.5MPa, 提升了5.4%, 黏結(jié)強度為3.1MPa, 提升了82.4%。

金剛砂地坪是國內(nèi)對耐磨硬化地坪的俗稱, 外企將其稱為“地面硬化劑”。90年代由國外企業(yè)引進的新型地面建材產(chǎn)品, 適用于工業(yè)場所、碼頭、停車場、商業(yè)賣場、物流倉庫等地面裝飾需要。具有耐磨抗壓, 減少灰塵, 表面堅硬, 容易清潔, 經(jīng)濟耐用等優(yōu)點。由于金剛砂的厚度一般是3 mm~5 mm, 非常容易脫落, 如果下料的時間沒掌握好或金剛砂性能不過硬, 這層厚度被磨損以后, 下面的水泥便開始起灰。另外, 金剛砂耐磨地坪里高活性礦物摻合料大多選用硅灰, 用硅灰后地坪不僅收縮大, 而且吸水量大, 容易導致地坪耐久性出現(xiàn)問題[1-5]。

為解決金剛砂地坪易脫落起灰及耐久性的問題, 本文將摻入若干功能外加劑和特種摻合料來制備一種具備高黏結(jié)高活性的高性能金剛砂地坪, 并討論它們對金剛砂地坪性能的影響。

1 試驗原料和方法

1.1 試驗原料

(1) 水泥:采用盤固集團的P·O525級水泥。

(2) 骨料:采用山東日照石榴石礦業(yè)公司的石榴石耐磨骨料, 莫氏硬度7。

(3) 特種摻合料:自制, 觸變指數(shù)為8, 需水量比為86%, 活性指數(shù)不低于于硅灰, 物理減水效果大約10%, 摻入水泥里面流變性能很好。

(4) 高活性硅質(zhì)鹽:氟硅酸鋅, 分析純, 國藥集團。

(5) 化學外加劑:十二烷基苯磺酸鈉、粉體聚羧酸減水劑、消泡劑、纖維素醚, 全部工業(yè)級, 市售。

1.2 試驗方法

按照JC/T906-2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》制備、養(yǎng)護、測試金剛砂地坪產(chǎn)品性能。并加測金剛砂地坪和混凝土之間的拉伸黏結(jié)強度, 測試方法按照TGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》測試。

1.3 主要儀器設備

試驗機:寧波傳感器制造廠;水泥砂漿抗折抗壓試驗機:無錫建儀儀器機械有限公司。讀數(shù)顯微鏡:上海譜騫光學儀器有限公司。滾珠軸承式耐磨試驗機:天津三思行試驗儀器科技有限公司。

1.4基礎(chǔ)配方

表1 金剛砂地坪基礎(chǔ)配方/wt%

2試驗結(jié)果和分析

2.1特種摻合料對金剛砂地坪物理力學性能的影響

特種摻合料平均直徑約1.8μm (比表面積3300㎡/kg) , 且完全球形, 具有降黏特性、礦物減水特性 (全球狀超細顆粒的填充性和“滾珠效應”能顯著降低用水量) , 還具有穩(wěn)定漿體的作用。本文將討論特種摻合料對金剛砂地坪性能的影響, 其中, 特種摻合料摻量為0的為表1所示基礎(chǔ)配方, 同時分別摻加2%、5%和8%完全取代硅灰和部分取代525水泥, 石榴石砂、減水劑、消泡劑、纖維素醚摻量不變, 用525水泥量來調(diào)節(jié)配方至, 結(jié)果見表2。

可以看出, 隨著特種摻合料添加量增大, 抗折強度、抗壓強度、黏結(jié)強度都有所增加, 尤其是拉伸黏結(jié)強度增加幅度顯著。原因是隨著特種摻合料含量增加, 產(chǎn)品需水量減少, 孔隙率降低。另外, 由于特種摻合料的滾珠效應, 使得粉料加水后流動性增大, 漿料更易分散均勻, 不易產(chǎn)生結(jié)團和氣泡, 對抗壓抗折強度增長有利, 尤其對拉伸黏結(jié)強度增加有利, 從1.7 MPa增加到2.7 MPa。至于耐磨度比和壓痕直徑, 增加幅度不明顯, 增加的原因可能是由于材料硬化后變得更致密所導致。從表2還可以看出, 特種摻合料用量確定為5%比較合適。此時配方為525水泥34.8%, 特種摻合料5%, 石榴石砂60%, 減水劑0.1%, 消泡劑0.04%, 纖維素醚0.06%。

特種摻合料對金剛砂地坪性能的影響

2.2 氟硅酸鋅對金剛砂地坪物理力學性能的影響

氟硅酸鋅可用作水泥混凝土快速增強劑。實際工程中, 由于金剛砂地坪是在混凝土初凝后再撒上去的, 混凝土表面水分不多, 而水的蒸發(fā)是時刻都在進行中, 因此需要金剛砂地坪盡快產(chǎn)生強度, 不然會因為水分蒸發(fā)得不到足夠的水進行水化反應而產(chǎn)生起灰起砂甚至空鼓現(xiàn)象。本文將討論氟硅酸鋅對金剛砂地坪性能的影響, 其中, 氟硅酸鋅摻量為0的為2.1節(jié)確定的配方, 同時分別摻加0.2%、0.4%和0.6%取代部分525水泥, 特種摻合料、石榴石砂、減水劑、消泡劑、纖維素醚摻量不變, 用525水泥量來調(diào)節(jié)配方至, 結(jié)果見表3。

表3 氟硅酸鋅對金剛砂地坪性能的影響

氟硅酸鋅對金剛砂地坪性能的影響

可以看出, 氟硅酸鋅對耐磨度比、壓痕直徑、黏結(jié)強度等性能的提升比較明顯, 對抗壓抗折強度的提升效果一般。原因可能是氟硅酸鋅在堿性環(huán)境中產(chǎn)生的二氧化硅和水泥里面的氫氧化鈣反應增強了金剛砂地坪的密實性, 消耗掉了金剛砂地坪表面浮漿里的氫氧化鈣并大大降低了金剛砂地坪和混凝土界面處的氫氧化鈣定向聚集效應, 增強了金剛砂地坪表面密實性及和混凝土接觸界面處的密實性、黏結(jié)性。從表3還可以看出, 氟硅酸鋅的摻量為膠凝材料的0.2%比較合適。此時配方為525水泥34.6%, 特種摻合料5%, 石榴石砂60%, 減水劑0.1%, 消泡劑0.04%, 纖維素醚0.06%, 氟硅酸鋅0.2%。

2.3 十二烷基苯磺酸鈉對金剛砂地坪物理力學性能的影響

十二烷基苯磺酸鈉主要用作陰離子型表面活性劑, 加在水泥里面可增加水泥漿體滲透性。金剛砂地坪和混凝土界面處的黏結(jié)非常重要, 黏結(jié)不牢很容易引起空鼓現(xiàn)象, 如果有一部分金剛砂地坪漿液滲入混凝土里, 將會大大改善界面黏結(jié)效果。本文將討論十二烷基苯磺酸鈉對金剛砂地坪性能的影響, 其中, 十二烷基苯磺酸鈉摻量為0的為2.2節(jié)確定的配方, 同時分別摻加0.1%、0.2%和0.3%取代部分525水泥, 特種摻合料、石榴石砂、減水劑、消泡劑、纖維素醚、氟硅酸鋅摻量不變, 用525水泥量來調(diào)節(jié)配方至, 結(jié)果見表4。

表4 十二烷基苯磺酸鈉對金剛砂地坪性能的影響

表4 十二烷基苯磺酸鈉對金剛砂地坪性能的影響

從表4可以看出, 摻加十二烷基苯磺酸鈉后, 除黏結(jié)強度有所增加外, 其余各項性能在摻量超過0.1%后都有不同程度的下降, 摻量為0.1%基本不變。原因可能是十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑具有一定的引氣能力, 而配方里消泡劑摻量為0.04%, 摻量較小, 不足以抵消摻加十二烷基苯磺酸鈉后帶來的引氣作用, 使金剛砂地坪里的含氣量增加, 反而降低了其他性能。綜上所述, 十二烷基苯磺酸鈉的合理摻量為膠凝材料總量0.1%。

終配方為525水泥34.5%, 特種摻合料5%, 石榴石砂60%, 減水劑0.1%, 消泡劑0.04%, 纖維素醚0.06%, 氟硅酸鋅0.2%, 十二烷基苯磺酸0.1%。金剛砂地坪配方調(diào)整后的性能為耐磨度比330, 比空白配方提升了7.1%, 壓痕直徑2.5, 降低了21.9% (性能提升, 壓痕直徑越小越好) , 抗折強度16.2MPa, 提升了32.8%, 抗壓強度87.5MPa, 提升了5.4%, 黏結(jié)強度3.1MPa, 提升了82.4%。

3 結(jié)語

隨著特種摻合料用量的增加, 金剛砂地坪所需水灰比逐漸降低, 漿體硬化后抗壓抗折強度及耐磨度比隨之增大, 尤其是拉伸黏結(jié)強度增加很明顯, 另外就是壓痕直徑降低比較明顯, 但摻量超過5%以后性能提升有限, 綜合分析可得出, 特種摻合料用量為5%比較合適。

氟硅酸鋅主要對耐磨度比、壓痕直徑性能提升效果比較明顯, 對黏結(jié)強度的提升效果次之, 對抗壓抗折強度提升效果不怎么明顯, 用量為占膠凝材料總量0.2%比較合適。

十二烷基苯磺酸鈉是一種很好的表面活性劑, 摻入金剛砂地坪中對黏結(jié)強度的提升較為明顯, 但因為其固有的引氣特性, 摻加量不宜過大, 摻量為占膠凝材料總量0.1%, 既經(jīng)濟性能提升也較好。因此, 高性能金剛砂地坪材料組成為525水泥34.5%, 特種摻合料5%, 石榴石砂60%, 減水劑0.1%, 消泡劑0.04%, 纖維素醚0.06%, 氟硅酸鋅0.2%, 十二烷基苯磺酸0.1%時比較合適。