一种高岭土基耐高温自修复砂浆

1.一种高岭土基耐高温自修复砂浆，其由胶凝材料、细骨料、高效减水剂和水混合拌制而成，所述的胶凝材料为普通水泥和粉煤灰的混合物，所述的细骨料为河砂，胶凝材料质量与细骨料质量比即灰沙比为1：1-1：3，以高岭土底渣等体积取代20-40%体积的河砂，水与胶凝材料质量比为0.3-0.5，减水剂掺量为占胶凝材料的0.5%-1%，粉煤灰掺量为占胶凝材料的百分比20%-40%，所述的高岭土底渣物相表现为高岭石、石英砂和伊利石，其中各物相配比为：高岭石含量为30%-55%，石英砂含量为35%-60%，伊利石含量为1%-10%。
2.根据权利要求1所述的高岭土基耐高温自修复砂浆，其特征在于所述的普通水泥为市售的强度等级32.5以上的硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的高岭土基耐高温自修复砂浆，其特征在于所述的河砂为市售，其粒径≤5mm，细度模数2.7-3.2。
4.根据权利要求1所述的高岭土基耐高温自修复砂浆，其特征在于所述的粉煤灰为市售二级以上的粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的高岭土基耐高温自修复砂浆，其特征在于所述的高效减水剂为聚羧酸类高效减水剂或萘系减水剂，其减水率≥20%。

一种高岭土基耐高温自修复砂浆\n技术领域\n[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高岭土基耐高温自修复砂浆。\n背景技术\n[0002] 混凝土由于其性能优越、原材料来源广泛，已广泛的应用在各种复杂的工程结构\n中。大多数混凝土结构在实际使用时均处于常温环境中。随着混凝土材料应用领域的不断\n扩大，人们对混凝土提出了更高的要求，例如对混凝土抗高温性能的要求。在实际应用中，\n混凝土可能受到高温作用，一是在正常工作条件下长期高温作用，例如冶金或化工企业等\n高温车间内，混凝土处于高温辐射下，表面温度能达到200℃～300℃；二是建筑物遭遇火灾\n等突发事故条件下，混凝土受热温度最高能达到1000℃以上。\n[0003] 水泥基材料是一种非均质材料，火灾受热下会发生一系列物理和化学性能的变\n化，物理变化包括因热膨胀、热收缩和与失水相联系的蠕变所导致的体积变化以及不同物\n相之间的相对错动，这些变化可引起较大的内应力并导致微裂纹的产生，最终导致断裂。高\n温引起的化学变化包括水泥水化产物的脱水，骨料的热分解，这些热分解使水泥基材料质\n量减少，形成大量的孔洞和裂缝，导致强度和弹性模量下降等。\n[0004] 通常情况下，当建筑物的混凝土劣化达到一定程度的时候，建筑物面临大面积的\n修复甚至是拆除。一般情况下，火灾后混凝土结构通过修复加固依然可以继续使用，当混\n凝土结构严重热变形以及构建钢筋严重变形等情况下，混凝土结构拆除重建才比较经济安\n全。如果火灾后混凝土材料通过简单的处理，比如通过再养护修复手段，其强度和耐久性能\n得到全部或者大部分的恢复。相对于传统的修复手段，能够节省大量的资源，优化修复工\n序，省时省力。同时，在传统混凝土材料设计的基础上，在设计初期如果能考虑其抗高温性\n能，采用相关手段提高混凝土的抗高温性能，能在很大程度上提高混凝土建筑物在高温下\n的安全性。目前部分科研工作者已经展开了这方面的工作。而高岭土由于其耐火性和易分\n散性以及高温后的一些理化性能的变化而引起了注意。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术而提供一种具有耐高温以及\n高温后再水化自修复的高岭土基砂浆。\n[0006] 本发明解决上述技术问题说采用的技术方案是：一种高岭土基耐高温自修复砂\n浆，其由胶凝材料、细骨料、高效减水剂和水混合拌制而成，所述的胶凝材料为普通水泥和\n粉煤灰的混合物，所述的细骨料为河砂，胶凝材料质量与细骨料质量比即灰沙是比为1：\n1-1：3，以高岭土底渣等体积取代20-40%（体积）的河砂，水与胶凝材料质量比为0.3-0.5，\n减水剂掺量为占胶凝材料的0.5%-1%，粉煤灰掺量为占胶凝材料的百分比20%-40%。\n[0007] 按上述方案，所述的高岭土底渣物相表现为高岭石、石英砂和伊利石，其中各物相\n配比为：高岭石含量为30%-55%，石英砂含量为35%-60%，伊利石含量为1%-10%。\n[0008] 按上述方案，所述的普通水泥为市售的强度等级32.5及以上硅酸盐水泥。\n[0009] 按上述方案，所述的河砂为市售，其粒径≤5mm，细度模数2.7-3.2。\n[0010] 按上述方案，所述的粉煤灰为市售二级粉煤灰及以上。\n[0011] 按上述方案，所述的高效减水剂为聚羧酸类高效减水剂或萘系减水剂，其减水率\n≥20%。\n[0012] 按上述方案，所述的萘系减水剂为江苏博特新材料有限公司生产的SBTJM®-A萘系\n高效减水剂。\n[0013] 本发明的高效减水剂为聚羧酸类高效减水剂或萘系减水剂，其能降低水灰比，抵\n消一部分高岭土底渣的高需水量对强度的影响。其中含有的高岭土底渣在高温下能分解而\n延缓水泥水化产物的分解，并且部分高岭土底渣的烧结能形成密实的结构，从而提高砂浆\n的抗高温性能。另外，其中含有的高岭土在高温后被活化，生成的偏高岭土能与Ca(OH)2发\n生水化反应，促进了砂浆的再水化过程，提高了砂浆强度，即能使砂浆具有再水化自修复特\n性\n[0014] 本发明的优点在于：\n[0015] 1）本发明能显著提高砂浆的抗高温性能。以高岭土底渣等体积取代部分的河砂，\n加入高效减水剂，降低水灰比以部分抵消高岭土底渣的高需水量对强度的影响。而且这种\n砂浆成型后的试块能在600℃高温后仍保留60%-100%的抗压强度和35%-60%的抗折强度，\n在800℃高温后仍保留30%-60%的抗压强度。一般的普通砂浆，在高温后会出现一定的体积\n膨胀，这主要是由河砂中的石英发生相变产生膨胀，而高岭土在高温时会分解脱水，产生一\n定的体积收缩，从而抵消一部分的热膨胀效果，表现为砂浆的高温体积稳定性，另外，高岭\n土本身含水率也较高，受热也会吸热分解脱水，对于混凝土温度升高有一定抑制作用；\n[0016] 2）本发明具有良好的再水化自修复能力。以高岭土底渣等体积取代一部分的\n河砂，能在600℃高温煅烧后，再养护后相对剩余强度达到80%-110%，相对抗折强度也\n有40%-75%，在800℃煅烧后，再养护后的相对剩余强度达到60%-90%，相对抗折强度达到\n45%-80%，在1000℃煅烧再养护后，相对剩余强度也能达到30%-80%，相对抗折强度甚至能\n达到50%-100%。可见适量高岭土底渣的掺入能提高砂浆高温后再水化自修复能力，试样高\n温后的再水化修复能力明显优于空白对比砂浆。这主要是由于高岭土在高温后分解生成的\n偏高岭土具有火山灰活性，而高温时水泥的水化产物也分解生成Ca(OH)2和C-S-H凝胶等，\n偏高岭土与Ca(OH)2就会发生水化反应生成胶凝性的水化硅酸钙，能细化孔径并使试件内\n部结构更加紧密，提高了砂浆的强度，即具有再水化自修复能力。 \n具体实施方式\n[0017] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的\n内容不仅仅局限于下面的实施例。\n[0018] 实施实例1-6：\n[0019] 高岭土基耐高温自修复砂浆的制备方法，包括如下步骤：\n[0020] 1）配料：按照表1的各原料用量准备好各原料，备用；\n[0021] 2）混料：将42.5号硅酸盐水泥、二级粉煤灰混合搅拌均匀，将河砂与高岭土底渣\n混合搅拌均匀，备用；\n[0022] 3）将42.5号硅酸盐水泥、二级粉煤灰、萘系减水剂、河砂、高岭土底渣加入水中，\n搅拌均匀，得到高岭土基耐高温自修复砂浆。\n[0023] 得到的各组砂浆的性能如表2、表3所示。\n[0024] 表1 各原料所占重量份数\n[0025] \n实施例编号 硅酸盐水泥 粉煤灰 高效减水剂 河砂高岭土底渣等体积取代河砂 水\n1# 375 125 3 450 10% 150\n2# 375 125 3 400 20% 158\n3# 375 125 5 400 20% 150\n4# 375 125 3 300 40% 178\n5# 325 175 3 300 40% 170\n6# 375 125 3 200 60% 201\n[0026] 高岭土底渣主要物相表现为高岭石、石英砂和伊利石，其中各物相配比为：高岭石\n含量为30%-55%，石英砂含量为35%-60%，伊利石含量为1%-10%；\n®\n[0027] 高效减水剂为为江苏博特新材料有限公司生产的SBTJM-A萘系高效减水剂，减水\n率不小于20%；\n[0028] 所用的河砂为市售，粒径≤5mm，细度模数2.7-3.2；\n[0029] 所述的粉煤灰为市售，要求标准为二级粉煤灰及以上。\n[0030] 表2 高岭土基耐高温自修复砂浆高温后的性能\n[0031] \n实 施600℃高温后抗压强600℃高温后抗折强800℃高温后抗压强800℃高温后抗折强1000℃高温后抗压强1000℃高温后抗折强例 编度保留率（%） 度保留率（%） 度保留率（%） 度保留率（%） 度保留率（%） 度保留率（%）号\n1# 60.4 35.4 26.4 12.0 10.5 4.6\n2# 76.0 42.8 42.2 16.6 18.6 7.6\n3# 83.3 47.5 49.0 18.2 22.0 8.8\n4# 98.4 58.3 58.5 28.8 25.2 11.5\n5# 91.8 52.6 53.8 31.4 21.8 10.2\n6# 82.4 45.7 47.0 26.1 18.1 9.3\n[0032] 表3 高岭土基耐高温自修复砂浆高温再养护后的性能\n[0033] \n实施600℃高温再养护600℃高温再养护800℃高温再养护800℃高温再养护1000℃高温再养护后1000℃高温再养护后例编后抗压强度保留率后抗折强度保留率后抗压强度保留率后抗折强度保留率抗压强度保留率（%）抗折强度保留率（%）号 （%） （%） （%） （%）\n1# 82.4 60.3 60.0 62.8 55.8 74.1\n2# 102.0 71.6 85.1 75.0 78.1 93.3\n3# 107.6 75.8 91.7 82.4 84.5 98.5\n4# 115.2 62.1 86.6 66.5 62.8 84.4\n5# 108.3 58.2 82.0 59.6 58.2 78.5\n6# 91.0 42.5 79.4 44.2 32.4 45.6