【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高性能水泥砂浆的制备方法，尤其涉及一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，属于绿色、低碳建筑材料领域。
技术介绍
1、众所周知，水泥砂浆具有优异的力学性能和耐久性能，在建筑、施工、装修以及3d智能制造等领域中广泛应用。按具体应用场景进行划分，水泥砂浆包括砌筑砂浆、抹面砂浆、地面砂浆、防水砂浆、界面砂浆、瓷砖粘结剂、自流平砂浆以及混凝土修补砂浆等。随着我国基建工程的快速发展，工程结构更加复杂且向着多维度方向转型，施工设备和机械也逐步向专业化、自动化以及一体化发展，助推建筑材料向绿色化、低碳化以及功能化等方向不断创新。近年来，水泥砂浆用量稳步増长且对其保水性、黏聚性、触变性、强度以及耐久性等要求也日益提高，而且工作性能易于调控且操作便捷的水泥砂浆及其添加剂的市场需求旺盛。因此，急需开发一种绿色、高效的添加剂或改性剂来提升/调控水泥砂浆的工作性能，来满足不断变化的市场需求和未来建筑行业发展态势。
2、在建筑行业，常通过加入改性剂（例如羟乙基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚）来提高胶凝材料黏聚性和触变性等工作性能。与化学改性剂或助剂不同，天然的微-纳米结构黏土矿物具有优异的表面效应、体积效应、尺寸效应以及填充效应等特性，已成为环境友好型功能材料和新型辅助补强材料的首选。其中，凹凸棒石是一种具有层链状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，是一种天然的一维纳米结构材料，其独特的纳米棒状晶体形貌、孔道结构以及荷电性质使其具有优良的胶体性能、吸附性能以及对高分子材料的补强增韧等性能，广泛应用于石油、化工、环保、医药
技术实现思路
1、针对上述凹凸棒石应用在提升水泥砂浆工作性能过程中，存在的磨细或煅烧处理会严重破坏凹凸棒石特有的理化性能以及添加方式不当或添加量过大反而造成砂浆强度降低等不足之处，本专利技术在深刻理解凹凸棒石的理化特性、棒晶束解离改性工艺以及影响水泥砂浆工作性能的关键因素的基础上，提供了一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，首先对高效、无损解离后的纳米凹凸棒石进行改性得到纳米级凹凸棒石基改性材料，并通过调控纳米级凹凸棒石基改性材料添加量以及减水剂/引气剂比例等关键参数来合理调控水泥砂浆的工作性能。
2、本专利技术的添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，水泥砂浆由下述重量份数原料拌合而成：水泥425～450份，粉煤灰110～120份，砂子1200～1250份，水225～240份，减水剂6～8份，引气剂0.07～0.35份，凹凸棒石基改性材料1.5～10份；其中，凹凸棒石基改性材料是将凹凸棒石原矿依次经酸活化、除砂、棒晶束解离以及无机盐改性后得到的，且除砂分离出的石英砂可作为砂浆中砂子组分进行再利用。所述凹凸棒石原矿中凹凸棒石含量不低于50%。所述凹凸棒石酸活化处理是将原矿分散在ph值为3.5～4.0的硫酸或磷酸水溶液中搅拌反应4～8h；除砂处理是将酸活化凹凸棒石浆液经水力旋流器或高速螺旋分级机来实现；棒晶束解离是通过超声波或高压均质处理来实现。无机盐改性是添加凹凸棒石质量0.25%～2.0%的镁盐、铵盐、硫酸铝盐、磷酸盐、烷基苯磺酸盐中的至少一种进行搅拌改性。
3、水泥砂浆拌合过程如下：首先将90%的水与水泥、砂子、粉煤灰混合后搅拌均匀，再加入减水剂和引气剂后搅拌3min，最后加入凹凸棒石基材料与10%水制备的悬浮液后再次搅拌3～5min，得到添加凹凸棒石基改性材料的水泥砂浆。所述水泥为硅酸盐水泥、白水泥、硫铝酸盐水泥的任意一种及以上混合，粉煤灰为f级粉煤灰，砂子为天然砂或机制砂，细度模数为2.6～3.0。减水剂为缓凝型萘系减水剂或聚羧酸系减水剂，减水率为25～40%。引气剂为松香类、烷基苯磺酸盐类、三萜皂苷类或松香热聚物类引气剂中的一种。
4、本专利技术凹凸棒石的酸活化可除去原矿中不稳定的碳酸盐、可溶盐等杂质，酸活化浆液的电导率值明显降低证实其中可溶盐数量减少。水力旋流或高速螺旋分级处理可有效分离原矿中伴生石英砂，正如表1数据可知，解离凹凸棒石中含砂量为0.56%，仅为原矿含砂量的1/10。除砂处理不但大幅降低了石英砂对超声设备或高压均质机的磨损和破坏，便于连续化、批量化进行棒晶束解离，而且分离出的石英砂还可作为砂浆组分进行再利用，进一步降低砂浆的制备成本和提高矿物资源综合利用率。在超声或高压均质处理过程中，强烈的物理效应（如空化作用）会棒晶束和棒晶之间的微空间内形成数以万计的空化气泡，瞬间空化气泡又会连续、剧烈的内爆破裂产生的强大微射流，其作用于异相界面或微空间内部，会柔性撕裂棒晶束并逐步解离为单个纳米棒晶，而且该物理解离过程并不破坏凹凸棒石的棒晶结构、长度、物质结构和化学形态。由图1可知，解离后棒晶分散性明显提升，单个棒晶的数量增多，且保留了原有的棒状晶体形貌；从表1中粒径分布和棒晶长度数据可知，解离凹凸棒石d50仅为原矿的32%左右，证实了凹凸棒石由团簇状被解离成小直径棒晶束或纳米棒晶，棒晶长度几乎未发生变化，实现了棒晶束的高效、无损解离；从xrd、红外以及xrf结果也证实了凹凸棒石的物相组成、主要官能团和化学组成在解离前后并未发生明显变化。同时，解离还有效提升凹凸棒石的比表面积、浆液的悬浮稳定性以及黏度，比表面积由原来的185.64m2/g增大至218.65m2/g，提升了凹凸棒石的亲水性和反应接触面积，且解离凹凸棒石表面zeta电位为-26.17mv，远高于水泥、粉煤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：水泥砂浆由下述重量份数原料拌合而成：水泥425～450份，粉煤灰110～120份，砂子1200～1250份，水225～240份，减水剂6～8份，引气剂0.07～0.35份，凹凸棒石基材料1.5～10份；其中，凹凸棒石基材料是将凹凸棒石原矿依次经酸活化、除砂、棒晶束解离以及无机盐改性后得到的，且除砂分离出的石英砂可作为砂浆中砂子组分进行再利用；水泥砂浆拌合过程如下：首先将总水量90%的水与水泥、砂子、粉煤灰混合后搅拌均匀，再加入减水剂和引气剂后搅拌3min，最后加入凹凸棒石基材料与总水量10%的水制备的悬浮液后再次搅拌3～5min，得到添加凹凸棒石基改性材料的水泥砂浆。
2.如权利要求1所述的一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：所述凹凸棒石原矿中凹凸棒石含量不低于50%。
3.如权利要求1所述的一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：所述减水剂为缓凝型萘系减水剂或聚羧酸系减水剂，减水率为25～40%。
4.如权利要求1所述的一种添加凹
5.如权利要求1所述的一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥、白水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种，粉煤灰为F级粉煤灰，砂子为天然砂或机制砂，细度模数为2.6～3.0。
6.如权利要求1所述的一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：所述凹凸棒石酸活化是将凹凸棒石原矿粉碎至100目后，分散在pH值为3.5～4.0的硫酸或磷酸水溶液中搅拌反应4～8h，除砂处理是通过水力旋流器或高速螺旋分级机来实现。
7.如权利要求1所述的一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：所述凹凸棒石棒晶束解离是通过超声波或高压均质处理来实现。
8.如权利要求1所述的一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：所述无机盐改性是添加凹凸棒石质量0.25%～2.0%的镁盐、铵盐、硫酸铝盐、磷酸盐、烷基苯磺酸盐中的至少一种进行搅拌改性。
...【技术特征摘要】
1.一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：水泥砂浆由下述重量份数原料拌合而成：水泥425～450份，粉煤灰110～120份，砂子1200～1250份，水225～240份，减水剂6～8份，引气剂0.07～0.35份，凹凸棒石基材料1.5～10份；其中，凹凸棒石基材料是将凹凸棒石原矿依次经酸活化、除砂、棒晶束解离以及无机盐改性后得到的，且除砂分离出的石英砂可作为砂浆中砂子组分进行再利用；水泥砂浆拌合过程如下：首先将总水量90%的水与水泥、砂子、粉煤灰混合后搅拌均匀，再加入减水剂和引气剂后搅拌3min，最后加入凹凸棒石基材料与总水量10%的水制备的悬浮液后再次搅拌3～5min，得到添加凹凸棒石基改性材料的水泥砂浆。
2.如权利要求1所述的一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：所述凹凸棒石原矿中凹凸棒石含量不低于50%。
3.如权利要求1所述的一种添加凹凸棒石基改性材料调控水泥砂浆性能的方法，其特征在于：所述减水剂为缓凝型萘系减水剂或聚羧酸系减水剂，减水率为25～40%。
4.如权利要求1所述的一种添加...
【专利技术属性】
技术研发人员：许江，王爱勤，牟斌，张会平，杨玉君，朱永峰，窦晖，苗承莆，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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