阅读说明：本技术 砂浆及其制备方法 (Mortar and preparation method thereof ) 是由 松田拓 峯竜一郎 于 2018-12-26 设计创作，主要内容包括：提供了自收缩应变小的砂浆及其制备方法。砂浆包含细骨料和含有水泥与矿物质细粉的粘合剂,并用水混合而成。细骨料为风碎的镍铁渣,水相对于粘合剂与细骨料的总质量的质量比为7.0％以上,9.0％以下。这种砂浆通过混合含有水泥与矿物质细粉的粘合剂、细骨料和水来制备。(Provided are mortar with small self-contraction strain and a preparation method thereof. The mortar comprises fine aggregate and a binder containing cement and mineral fine powder, and is mixed with water. The fine aggregate is air-broken ferronickel slag, and the mass ratio of water to the total mass of the binder and the fine aggregate is more than 7.0% and less than 9.0%. This mortar is prepared by mixing a binder containing cement and mineral fines, fine aggregate and water.)

砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及砂浆及其制备方法。

本申请基于2018年1月10日申请的日本专利申请JP 2018-001922，并要求基于该申请的优先权。该申请通过引入整体并入本文。

背景技术

在砂浆中，为了抑制裂纹的产生，期望将自收缩应变控制为较小。专利文件1中公开了通过使细骨料的气孔率为16％以上，可以得到自收缩应变小的砂浆。

专利文件1：JP 2016-185888

发明内容

虽然专利文件1中记载的砂浆在抑制自收缩应变方面是优异的，但是根据用途需要进一步抑制自收缩应变。

本发明的目的是提供自收缩应变小的砂浆及其制备方法。

本发明的砂浆，包含细骨料和含有水泥与矿物质细粉的粘合剂，并用水混合而成。细骨料为风碎的镍铁渣，并且水相对于粘合剂与细骨料的总质量的质量比为7.0％以上，9.0％以下。

本发明的砂浆的制备方法包括混合含有水泥与矿物质细粉的粘合剂、细骨料和水。细骨料为风碎的镍铁渣，并且水相对于粘合剂与细骨料的总质量的质量比为7.0％以上，9.0％以下。

根据本发明，可以提供自收缩应变小的砂浆及其制备方法。

通过以下参照例示本申请的附图进行的详细说明，本申请的上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1A显示实施例和比较例中自收缩应变随时间的变化。

图1B显示实施例和比较例中自收缩应变随时间的变化。

具体实施方式

以下通过实施例来说明本发明。本发明的砂浆包含结合剂和细骨料，通过用水混合制成。另外，本发明的砂浆特别适合用作灌浆。

粘合剂包含水泥和矿物质细粉。水泥的种类不受限制，可以使用普通、中热、低热、快速硬化、超快速硬化、耐硫酸盐等各种波特兰水泥；高炉水泥、飞灰水泥、硅水泥、硅灰预混水泥等混合水泥；铝水泥、喷射水泥等超快硬水泥；水硬质性物质系水泥(アーウィン系セメント)等。对于波特兰水泥，水泥的含量优选为约500至600kg/m³，对于混合水泥，水泥的含量优选为约600至1000kg/m³。

作为矿物质细粉，可以使用高炉渣细粉、飞灰、硅灰等。高炉渣细粉是由铁矿石制造生铁的工序中生成的副产物，含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO等。高炉渣细粉优选为符合JISA6206“混凝土用高炉渣细粉”的高炉渣细粉。虽然高炉渣的含量取决于其它矿物质细粉的含量，但优选为约200～300kg/m³。飞灰是在燃煤发电厂产生的工业废弃物。飞灰主要含有SiO₂、Al₂O₃。飞灰优选为符合JIS A6201“混凝土用飞灰”中规定的I～IV的任一项的飞灰。飞灰的含量优选为150～350kg/m³左右。硅灰是在电弧式电炉中生成硅或硅铁时产生的副产物，主要含有SiO₂。

为了发挥作为粘合剂的性能，可以在这些矿物质细粉中添加粘合性能表现材料。作为粘合性能表现材料，优选使用与水混合后水溶液变为碱性的碱性刺激材料，例如可以使用膨胀材料。膨胀材料是指在放入水中时钙离子(Ca(OH)₂)溶出的材料，优选为符合JISA6202“混凝土用膨胀材料”的膨胀材料。钙离子与矿物质细粉中所含的CaO、SiO₂在常温下缓慢反应，生成具有粘合能力的化合物。膨胀材料的含量优选为约10～30kg/m³。

水的种类也没有特别限定。水的含量优选为约150～200kg/m³。

细骨料为风碎的镍铁渣(FNS)。镍铁渣是由镍矿石提炼镍时产生的副产物。当将镍矿石等原料供应到电炉时，原料在电炉内分离成镍铁和炉渣，从电炉中取出炉渣。然后炉渣用高压空气喷射，分离成细小的球形颗粒。该过程称为风碎。分离的颗粒在空中飞翔，与壁碰撞。在此期间，高温颗粒缓慢冷却，最终固化为球形。以这种方式产生的镍铁渣具有坚硬的表面和小的热收缩率，因此具有抑制砂浆自收缩应变的效果。以下，在本说明书中，有时将通过风碎产生的FNS称为风碎FNS。

细骨料的吸水率优选为1.5％以上，3.5％以下。在此，吸水率被定义为(吸水量/绝对干质量)×100(％)。吸水量是细骨料的表面干燥(表干状态)，细骨料的内部空隙处于饱水状态时的水的质量，绝对干质量是绝对干状态，即细骨料的表面和内部空隙都没有水分时的细骨料的质量。即，吸水率表示细骨料的内部空隙的吸水能力。另外，细骨料的平衡含水率优选为0.10％以上、0.30％以下。平衡含水率是指在干燥细骨料时含水率不再变化(降低)的状态时的含水率。平衡含水率，例如，在处于饱水状态后温度为大约20℃和相对湿度为大约95％的环境下作为使细骨料干燥时的含水率的饱和点而求出。由实验结果发现，满足这些条件的细骨料不易收缩，使用不易收缩的细骨料的砂浆的自收缩应变可以得到抑制。作为满足这些条件的细骨料，可以列举大平洋金属株式会社制的Pamuko Sand(パムコサンド)(注册商标)。Pamuko Sand的吸水率为1.8～3.2％，平衡含水率为约0.1～0.3％。

吸水率大且平衡含水率小，意味着从细骨料释放出更多的水，相应地添加的水较少。通常，制备砂浆时加入的水量在细骨料处于饱水状态的前提下计划，因此吸水率大且平衡含水率小的细骨料与通常的细骨料相比，作为水的供给源起到更重要的作用。详细的机理尚不清楚，但推测在细骨料的内部空隙中大量保有的水影响水泥与水的反应机理，有助于抑制砂浆的自收缩应变。在本发明的砂浆中，水相对于粘合剂与细骨料的总质量的质量比(W/(B+S))优选为7.0％以上，9.0％以下，更优选为7.5％以上，8.8％以下。在一般的市售无收缩灌浆的标准配比(比较例6～8)中，水相对于材料的质量比为约10～20％，因此在本实施方式中水相对于粘合剂与细骨料的总质量的质量比小于此。因此，W/(S+B)为7％以上，9％以下是指水的比率比通常的砂浆小，或者是指粘合剂与细骨料的总质量的比率比通常的砂浆大。

实施例

只改变细骨料，其它成分全部相同，制成多种砂浆，测定压缩强度和自收缩应变(参照表1)。具体而言，水泥、飞灰、细骨料和化学混合材料用水混合制作砂浆后，测定材龄为7天和28天时的砂浆的压缩强度，同时测定直到材龄为40天的砂浆的自收缩应变随时间的变化。硅灰预混水泥(SFPC)作为水泥使用，飞灰(FA)作为矿物质细粉使用，高性能减水材料作为化学混合材料使用。作为细骨料，在实施例1中使用风碎FNS(商品名Pamuko Sand(注册商标))，在比较例1～5中使用表2中记载的材料。虽然比较例1中使用的细骨料为FNS，但与实施例1不同，其是通过水碎(将熔融炉渣用水等骤冷粉碎)制造的。各种材料的更详细的规格示于表2。

作为自收缩应变的测定方法，使用日本混凝土工程学会(JCI)的“超流动混凝土研究委员会报告书(II)，附录1，高流动混凝土的自收缩试验方法(日本混凝土工程学会，1994年5月发行)”中记载的方法。具体而言，在模板(10×10×40cm的内部尺寸的棱柱模板)的内表面贴上特氟隆(注册商标)薄片，将砂浆填充到模板内，在砂浆的中央部埋入应变计(KM-100BT，东京测器研究所社制)，制作供试体。而脱模后，为了防止干燥，用铝箔粘合片将各供试体表面密封，再放入塑料袋中，在约20℃的恒温状态下养护，测定自收缩应变。另外，压缩强度的测定按照JIS A1108“混凝土的压缩试验方法”实施。

表1

表2

注:Pamuko Sand为注册商标

表3中示出了材龄为7天及28天时的压缩强度和自收缩应变。另外，图1A中示出了实施例1和比较例1～5的自收缩应变随时间的变化。由此可知，与比较例1～5的砂浆相比，使用了风碎FNS作为细骨料的砂浆的自收缩应变得到大幅抑制。另外，压缩强度也比比较例1～5的砂浆优异。表3中也示出了混合后立即进行的新拌混凝土的试验结果。空气量多少有些偏差，但在一般的数值范围内，对压缩强度和自收缩应变的影响小。坍流度(スランプフロー)是表示砂浆流动性的值，根据JIS A1150“混凝土的坍流度试验”测定。JP漏斗14也同样是表示砂浆的流动性的值，按照土木学会基准JSCE-F541-1999“填充砂浆的流动性试验方法”测定。JP漏斗14是用砂浆填充规定尺寸的漏斗，使砂浆从下部流出口流下后，直到砂浆的流出最初中断的时间(单位：秒)。坍流度越大则砂浆的流动性越高，JP漏斗14越小则砂浆的流动性越高。实施例1的坍流度、JP漏斗14均等于或高于比较例1～5，具有比较良好的流动性。因此，本发明的砂浆可以适合用作灌浆的材料。

表3

接着，为了研究由粘合剂的不同和密封条件的不同造成的影响，制作实施例2～5的砂浆并进行同样的评价(参照表4)。实施例2～5中使用表5中记载的材料。在实施例2～5中，使用快速硬化波特兰水泥(HC)作为水泥。此外，作为矿物性细粉，在实施例2、3中使用高炉渣细粉(BF)和硅灰(SF)，在实施例4、5中使用飞灰(FA)和硅灰(SF)。进一步，在实施例2～5中添加了膨胀材料。作为细骨料，使用与实施例1同样的风碎FNS(商品名Pamuko Sand(注册商标))。水/粘合剂比(W/B)在实施例2、3中为20％，在实施例4、5中为18％。实施例2～5均进行密封，使周围温度维持在20℃，但在实施例2、4中密封至材龄40天，在实施例3、5中密封至材龄7天后使其自然干燥。表6中示出了材龄7天及28天时的压缩强度和自收缩应变。图1B中示出了实施例1～5的自收缩应变随时间的变化。另外，实施例3、5、比较例7显示自收缩应变和干燥收缩应变的合计值。由此可知，在实施例1～5中，压缩强度没有大的差别(另外，在实施例3、5中，未测定材龄28天时的压缩强度)，自收缩应变也得到抑制。即，由粘合剂的不同和密封条件的不同造成的影响是有限的。实施例1～5中，实施例1的自收缩应变最小，随时间变化也少。图1B还显示了市售砂浆的测量结果。比较例6是与实施例2、4同样地密封的太平洋材料株式会社制无收缩砂浆“太平洋PRE-U-LOX(太平洋プレユーロックス)”，比较例7是与实施例3、5同样地密封的“太平洋PRE-U-LOX”直至材龄7天后使其自然干燥。比较例8是与实施例2、4同样地密封的东京铁钢株式会社制无收缩砂浆“ToutetsuLight H120(トーテツライトH120)”。在比较例6～8中粘合剂与细骨料的比率不清楚。通常，虽然当水的质量与粘结剂和细骨料的总质量的比率小时，干燥收缩率降低，但流动性降低。但是，由表6所确认的，尽管实施例1～5的砂浆的水的质量比小，但其确保与市售的无收缩砂浆(比较例6～8的砂浆)同等的流动性，且自收缩应变小。

表4

表5

注：Pamuko Sand为注册商标

表6

注)^＊1实施例3、5，比较例7为自收缩应变与干燥收缩应变的合计值

虽然已经详细示出和描述了本发明的一些优选实施方式，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，可以进行各种改变和修改。