1.本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆及其制备方法。
背景技术：2.随着社会的发展以及科技的进步，建筑事业发展步伐逐年加快。建筑工程施工过程中，有必要积极运用新型材料，发挥其应用优势，保障建筑工程质量，以满足绿色节能环保要求，从根本上改善建筑物性能。
3.混凝土作为传统建筑材料发展至今已有100多年的历史，随着现代建筑结构以及使用环境的需要，逐步向高耐久性、高工作性和高体积稳定性方向发展。结构材料的高性能、多功能化要求使其向轻质、高强、节能方向发展，大力研究轻质高强材料，提高结构材料的比强度(抗压强度与体积密度之比)，以降低构件自重，减小承重结构的截面尺寸，已成为混凝土材料的发展趋势。
4.轻质高强砂浆比现在技术中的混凝土减轻20％～40％，而强度可以达到普通混凝土用的强度等级c30～c50。自重的减轻将降低结构对地基的压力，这将为结构的高层化、大跨化创造条件。陶砂混凝土导热系数一般比普通混凝土低一半以上，因此可减薄墙体厚度，相应地增加居住面积，在等同墙厚条件下，可大大改善房间保温隔热性能。陶砂混凝土由于自重轻，弹性模量较低，允许变化性能较大，所以抗震性能较好。陶砂表面比碎石粗糙，具有一定吸水能力，所以陶砂与水泥砂浆之间的粘结能力较强，同时陶砂的孔结构造成了它“微泵”效应，在陶砂混凝土成型后，陶砂会吸收过多的水分，随着时间的延长，混凝土水分逐渐蒸发，陶砂又会缓慢释放出内部的水分，使水泥石得到充分的养护，从而提高水泥石的密实性和强度，这种效应还改善了水泥石的孔结构，进一步提高了抗渗性能，因此陶砂混凝土抗有害介质侵入的能力也相对较强，另外使用陶砂能有效避免混凝土的碱集料反应问题，从而使建筑物的使用寿命延长，因此陶砂砼具有较高的抗渗能力和耐久性。但现有砂浆依然存在强度低、耐久性差、密度大、比强度低、导热性差等问题。本发明的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆解决了现在技术中水泥砂浆强度低、耐久性差、密度大、比强度低、导热性差等问题，其强度可以达到lc50以上，而密度可低至1354.3kg/m3，并具有良好的耐久性能和导热性能。
技术实现要素：5.有鉴于此，本发明旨在提供一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，以用于结构高层化、大胯化，水工、海洋工程，高寒及炎热地区、软土地基区、地震多发区、碱集料反应多发区、受化学介质侵蚀地区的建筑工程及某些遭受腐蚀破坏建筑的加固、修复与新建工程；以用于减小墙体厚度，增加居住面积，同时改善房间保温隔热性能；以用于一些旧桥的维修加固和技术改造和承载能力已经下降的旧桥加固和桥面铺装工程中。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，配制所述石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶陶砂∶水∶聚羧酸减水剂的质量比为：1∶(0.29～0.55)∶(0.1～0.14)∶(1.42～2.00)∶(0.57～0.81)∶(0.02～0.04)。
8.可选地，所述陶砂的表观密度为1720kg/m3，松散堆积密度为700.5kg/m3，空隙率为59.27％，饱和吸水率为5.3％，压碎值为60.7％。
9.可选地，所述偏高岭土的烧失量≤5％，氧化硅含量为40～60％，氧化铝含量为30～50％。
10.可选地，所述偏高岭土为煤系煅烧偏高岭土。
11.可选地，所述聚羧酸减水剂的固含量为15-25％，减水率5-10％
12.可选地，所述水泥为p.o52.5级普通硅酸盐水泥。
13.可选地，所述石灰石粉为石材加工中产生粒径在75μm以下的粉体。
14.可选地，所述石灰石粉主要是钙质石粉，烧失量≤5％，氧化钙含量为40～60％，氧化硅含量为20～40％，氧化铝含量为≤10％。
15.本发明的第二目的在于提供一种制备上述石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的方法，该制备方法，包括以下步骤：
16.1)将所述水泥、所述偏高岭土、所述石灰石粉混合均匀，得到混合物a；
17.2)将所述聚羧酸减水剂和将所述水混合均匀，得到混合液b；
18.3)将所述混合物a、所述混合液b混合后，搅拌120～240秒，再加入所述陶粒，搅拌120～240秒，成型、静置、脱模、养护，得到石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆。
19.可选地，所述静置的静置时间为12-36h；所述养护的养护温度为18-24℃，养护相对湿度≥95％，养护时间28-30d。
20.相对于现有技术，本发明所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆具有以下优势：
21.1、本发明的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆中偏高岭土通过改善砂浆水泥水化程度，优化水化产物，与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，石灰石粉中的粒径小于0.045mm的硅质、钙质颗粒的微晶核作用及火山灰活性与水泥水化产物反应，促进水泥水化，能够降低水化产物中氢氧化钙含量，使得胶砂试件致密程度提高，孔隙率下降，从而改善了水泥胶砂试件的力学性能，耐久性能等，而且石灰石粉与偏高岭土二者之间能产生协同作用，明显改变砂浆微观结构，降低砂浆的孔隙率、改善砂浆的孔结构，增加砂浆的密实度。
22.2、本发明的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆中陶砂的孔结构造成了它“微泵”效应，在陶砂混凝土成型后，陶砂会吸收过多的水分，随着时间的延长，混凝土水分逐渐蒸发，陶砂又会缓慢释放出内部的水分，使水泥石得到充分的养护，从而提高水泥石的密实性和强度，这种效应还改善了水泥石的孔结构，进一步提高了抗渗性能，因此陶砂混凝土抗有害介质侵入的能力也相对较强，另外使用陶砂能有效避免混凝土的碱集料反应问题，从而使建筑物的使用寿命延长，因此石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆具有较高的抗渗能力和耐久性。
23.3、本发明提出的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆具有比现在技术中的混凝土减轻20％～40％的特点，而强度可以lc50以上；导热系数一般比普通混凝土低一半以上；自
重轻，弹性模量较低，允许变化性能较大，所以抗震性能较好；抗有害介质侵入的能力也相对较强，另外使用陶砂能有效避免碱集料反应问题等特点，能够更好的应用于工程建设当中。通过选择合理的配合比，可以改善现在技术中的陶砂砼、砂浆问题(强度低、耐久性差、密度大、比强度低、导热性差等)且可用于结构高层化、大胯化，水工、海洋工程，高寒及炎热地区、软土地基区、地震多发区、碱集料反应多发区、受化学介质侵蚀地区的建筑工程及某些遭受腐蚀破坏建筑的加固、修复与新建工程；可用于减小墙体厚度，增加居住面积，同时改善房间保温隔热性能；可用于一些旧桥的维修加固和技术改造，以及承载能力已经下降的旧桥加固和桥面铺装工程中。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.下面将结合实施例来详细说明本发明。
26.以下各实施例中所用原材料具体为：
27.陶砂的粒径为0.075mm～4.75mm，表观密度为1720kg/m3，松散堆积密度为700.5kg/m3，空隙率为59.27％，饱和吸水率为5.3％，压碎值为60.7％；
28.偏高岭土的烧失量为3.47％，氧化硅含量为55.06％，氧化铝含量为44.12％，其为煤系煅烧偏高岭土；
29.聚羧酸减水剂的固含量为18％，减水率为8％；
30.水泥为p.o52.5级普通硅酸盐水泥；
31.石灰石粉为石材加工中产生粒径在75μm以下的粉体，其主要是钙质石粉，烧失量为2.56％，氧化钙含量为51.32％，氧化硅含量为26.03％，氧化铝含量为6.73％。
32.实施例1
33.一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，配制该石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶陶砂∶水∶聚羧酸减水剂＝1∶0.29∶0.14∶1.57∶0.57∶0.02。
34.实施例2
35.一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，配制该石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶陶砂∶水∶聚羧酸减水剂＝1∶0.29∶0.14∶1.71∶0.57∶0.02。
36.实施例3
37.一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，配制该石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶陶砂∶水∶聚羧酸减水剂＝1∶0.29∶0.14∶1.57∶0.81∶0.02。
38.实施例4
39.一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，配制该石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶陶砂∶水∶聚羧酸减水剂＝1∶0.54∶0.27∶1.57∶0.57∶0.02。
40.实施例5
41.一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，配制该石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶陶砂∶水∶聚羧酸减水剂＝1∶0.54∶0.27∶1.71∶0.57∶0.02。
42.实施例6
43.一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，配制该石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶陶砂∶水∶聚羧酸减水剂＝1∶0.54∶0.27∶1.57∶0.81∶0.02。
44.本发明实施例1-6的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆具体通过以下方法制得：
45.1)按照上述原料比例，将水泥、偏高岭土、石灰石粉混合均匀，得到混合物a；
46.2)按照上述原料比例，将聚羧酸减水剂和水混合均匀，得到混合液b；
47.3)将混合物a、混合液b混合后，搅拌120～240秒，再加入陶砂，搅拌120～240秒，振捣成型，在室内静置24h，脱模，在(20
±
2)℃，相对湿度95％以上的标准养护室里养护28天，得到石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆。
48.对比例1
49.一种水泥砂浆，配制该水泥砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶天然细骨料∶聚羧酸减水剂＝1∶3∶0.02，水胶比为0.40。
50.该水泥砂浆具体通过以下方法制得：
51.1)按照上述原料比例，将聚羧酸减水剂和水混合均匀，得到混合液a；
52.2)按照上述原料比例，将混合液a与水泥倒入搅拌锅中，充分搅拌120～240秒后，加入天然细骨料，搅拌120～240秒，振捣成型，在室内静置24h，脱模，在(20
±
2)℃，相对湿度95％以上的标准养护室里养护28天，得到水泥砂浆。
53.对比例2
54.一种水泥砂浆，配制该水泥砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶天然细骨料∶水∶聚羧酸减水剂＝1∶0.29∶0.14∶4.28∶0.57∶0.02。水胶比为0.40。
55.该水泥砂浆具体通过以下方法制得：
56.1)按照上述原料比例，将水泥、偏高岭土、石灰石粉混合均匀，得到混合物a；
57.2)按照上述原料比例，将聚羧酸减水剂和水混合均匀，得到混合液b；
58.3)将混合物a、混合液b混合后，搅拌120～240秒，再加入天然细骨料，搅拌120～240秒，振捣成型，在室内静置24h，脱模，在(20
±
2)℃，相对湿度95％以上的标准养护室里养护28天，得到水泥砂浆。
59.对比例3
60.一种水泥砂浆，配制该水泥砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶天然细骨料∶水∶聚羧酸减水剂＝1∶0.25∶3.75∶0.50∶0.02。水胶比为0.40。
61.该水泥砂浆具体通过以下方法制得：
62.1)按照上述原料比例，将水泥、偏高岭土混合均匀，得到混合物a；
63.2)按照上述原料比例，将聚羧酸减水剂和水混合均匀，得到混合液b；
64.3)将混合物a、混合液b混合后，搅拌120～240秒，再加入天然细骨料，搅拌120～240秒，振捣成型，在室内静置24h，脱模，在(20
±
2)℃，相对湿度95％以上的标准养护室里养护28天，得到水泥砂浆。
65.对比例4
66.一种水泥砂浆，配制该水泥砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶石灰石粉∶天然细骨料∶水∶聚羧酸减水剂＝1∶0.11∶3.33∶0.44∶0.02。水胶比为0.40。
67.该水泥砂浆具体通过以下方法制得：
68.1)按照上述原料比例，将水泥、石灰石粉混合均匀，得到混合物a；
69.2)按照上述原料比例，将聚羧酸减水剂和水混合均匀，得到混合液b；
70.3)将混合物a、混合液b混合后，搅拌120～240秒，再加入天然细骨料，搅拌120～240秒，振捣成型，在室内静置24h，脱模，在(20
±
2)℃，相对湿度95％以上的标准养护室里养护28天，得到水泥砂浆。
71.对本发明实施例1-6的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆和对比例的水泥砂浆的性能进行测试，测试结果如表1所示。
72.表1
[0073][0074]
由表1可知，在不加入偏高岭土、石灰石粉及不取代天然细骨料的情况下，普通水泥胶砂密度大，比强度低，电通量大，结构不密实，耐久性差，导热性差。由对比例2、3、4可知，石灰石粉与偏高岭土二者之间能产生协同作用，明显改变砂浆微观结构，降低砂浆的孔隙率、改善砂浆的孔结构，增加砂浆的密实度。而本发明实施例1-6加入一定量的偏高岭土、石灰石粉并用陶砂全替代天然细骨料后，得到的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的抗压强度适中、密度显著降低，比强度增大，电通量，导热系数显著降低。主要原因为：本发明中偏高岭土通过改善砂浆中水泥水化程度，优化水化产物，与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化反应，石灰石粉的微晶核作用及火山灰活性与水泥水化产物反应，促进水泥水化，能够降低水化产物中氢氧化钙含量，使得胶砂试件致密程度提高，孔隙率下降，从而改善了水泥胶砂试件密实度。石灰石粉与偏高岭土二者之间能产生协同作用，能明显改变砂浆微观
结构，降低砂浆的孔隙率、改善砂浆的孔结构，增加砂浆的密实度。陶砂本身密度低，孔隙多，强度低，吸水性强，用陶砂取代天然细骨料，大大降低水泥胶砂密度。同时陶砂的孔结构造成了它“微泵”效应，在石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆成型后，陶砂会吸收过多的水分，随着时间的延长，砂浆中水分逐渐蒸发，陶砂又会缓慢释放出内部的水分，使水泥石得到充分的养护，从而能够密实胶砂试件界面过渡区，这种效应还改善了水泥石的孔结构，进一步提高了抗渗性能，因此石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆抗有害介质侵入的能力也相对较强，另外使用陶砂能有效避免碱集料反应问题，从而使建筑物的使用寿命延长，因此石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆具有较高的抗渗能力和耐久性。
[0075]
基于本发明的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，将石粉应用于砂浆中不仅能降低水泥的用量，减少碳排放，还能缓解石粉大量堆积对环境造成的污染问题，陶砂100％取代率能够减少天然河砂使用量，推动资源循环利用。同时比现在技术中的混凝土减轻20％～40％，而强度可以达到lc50以上；导热系数一般比普通混凝土低一半以上；自重轻，弹性模量较低，允许变化性能较大，所以抗震性能较好；抗有害介质侵入的能力也相对较强，另外使用陶砂能有效避免碱集料反应问题。通过选择合理的配合比，就可以改善现在技术中的砂浆问题(强度低、耐久性差、密度大、比强度低、导热性差等)且可用于结构高层化、大胯化，水工、海洋工程，高寒及炎热地区、软土地基区、地震多发区、碱集料反应多发区、受化学介质侵蚀地区的建筑工程及某些遭受腐蚀破坏建筑的加固、修复与新建工程；可用于减小墙体厚度，增加居住面积，同时改善房间保温隔热性能；可用于一些旧桥的维修加固和技术改造以及承载能力已经下降的旧桥加固和桥面铺装工程中。
[0076]
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，其特征在于，配制所述石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶陶砂∶水∶聚羧酸减水剂的质量比为：1∶(0.29～0.55)∶(0.1～0.14)∶(1.42～2.00)∶(0.57～0.81)∶(0.02～0.04)。2.根据权利要求1所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，其特征在于，所述陶砂的表观密度为1720kg/m3，松散堆积密度为700.5kg/m3，空隙率为59.27％，饱和吸水率为5.3％，压碎值为60.7％。3.根据权利要求1所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，其特征在于，所述偏高岭土的烧失量≤5％，氧化硅含量为40～60％，氧化铝含量为30～50％。4.根据权利要求1所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，其特征在于，所述偏高岭土为煤系煅烧偏高岭土。5.根据权利要求1所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，其特征在于，所述聚羧酸减水剂的固含量为15-25％，减水率5％-10％。6.根据权利要求1所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，其特征在于，所述水泥为p.o52.5级普通硅酸盐水泥。7.根据权利要求1所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，其特征在于，所述石灰石粉为石材加工中产生粒径在75μm以下的粉体。8.根据权利要求1所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，其特征在于，所述石灰石粉主要是钙质石粉，烧失量≤5％，氧化钙含量为40～60％，氧化硅含量为20～40％，氧化铝含量为≤10％。9.制备权利要求1至8任一项所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将所述水泥、所述偏高岭土、所述石灰石粉混合均匀，得到混合物a；2)将所述聚羧酸减水剂和将所述水混合均匀，得到混合液b；3)将所述混合物a、所述混合液b混合后，搅拌120～240秒，再加入所述陶砂，搅拌120～240秒，成型、静置、脱模、养护，得到石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆。10.根据权利要求9所述的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的制备方法，其特征在于，所述静置的静置时间为12-36h；所述养护的养护温度为18-24℃，养护相对湿度≥95％，养护时间28-30d。
技术总结本发明公开了一种石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。配制本发明石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆的原料以及各原料的质量比为：水泥∶偏高岭土∶石灰石粉∶陶砂∶水∶聚羧酸减水剂的质量比为：1∶(0.29～0.55)∶(0.1～0.14)∶(1.42～2.00)∶(0.57～0.81)∶(0.02～0.04)。本发明的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆，不仅密度低，还具有优异比强度、力学性能和耐久性能，同时降低水泥和天然河砂用量，推动资源的节约和再利用。本发明的石灰石粉煅烧粘土基轻质高强砂浆解决了现在技术中水泥砂浆强度低、耐久性差、密度大、比强度低、导热性差等问题，其强度可以达到LC50以上，而密度可低至1354.3kg/m3，并具有良好的耐久性能和导热性能。并具有良好的耐久性能和导热性能。
技术研发人员：程书凯 游啸 陈旭勇 吴巧云 吴子杨 徐雄 屠艳平
受保护的技术使用者：武汉工程大学
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
