一种房屋外墙砂浆的制备方法[0002]耐火泥是使用铝矾土熟料及粘接剂制作的粉料，作为耐火砖之间缝隙的填充材料，耐火水泥又称矾土水泥，它是以低碱性铝酸盐为主要矿物的水硬性材料，为不定型耐火材料。铝矾土又称矾土或高铝土，主要成分为三氧化二铝；因含铁呈褐色或浅红色，密度3.9~4q/cm3,硬度I~3 ;不透明、质脆、不溶于水,主要用于制招或制作耐火材料。耐火砖是一种定型耐火材料，用于砌筑防火墙或炼炉，三氧化二铝含量达75%以上。[0003]在油气开采过程中，试油队试油结束后，为检测地下天然气压力需进行放喷作业，将地下采集的天然气通过管线放出并燃烧，从而要求建筑施工单位修建防火墙以保证周围房屋、植物不被烧毁。防火墙要求具有坚固、能承受天然气喷射压力、耐高温煅烧、耐地下硫酸盐液体的腐蚀等功能。[0004]目前石油行业设计单位防火墙普遍设计为:墙体迎火面为耐火砖，使用耐火泥砌筑；为控制成本背火面为标准砖，使用普通砂浆砌筑；三面墙体，一面为放喷管线接入，呈U字型，高度一般为2~3米，截面宽度为0.5~1.5米不等；要求其具备耐火性能，其施工周期一般为7天，修建完毕即立即用于放喷作业。[0005]在筑炉行业中一般米用耐火泥直接砌筑耐火砖，因耐火砖规格统一，表面平整，要求耐火泥灰缝厚度在3_以内。但钻前工程中防火墙采用耐火砖与标准砖共同砌筑，而两种砖规格尺寸不同，错缝搭接时必须用灰缝厚度进行调整，故防火墙灰缝厚度普遍为8~1.1mm,灰缝的厚度要求砂衆必须具备一定抗压强度。[0006]耐火泥为填充材料，非胶凝材料，砌筑耐火砖后经高温煅烧，因其化学成分与耐火砖相同，能够有效烧结成一个整体，烧结硬化后具有很高的强度；但在放喷前，耐火泥几乎没有强度，且与耐火砖不能有效粘接，在砌筑过程中容易发生垮塌、倾覆等事故，存在极大安全隐患。

[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种房屋外墙砂浆的制备方法，解决目前施工过程中的安全问题，同时该耐火砂浆具备一定的耐硫酸盐腐蚀性能，且成本较直接使用耐火泥更加低廉。
[0008]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种房屋外墙砂浆的制备方法，原料按质量百分比计包括以下组分:水泥20~35%，粉状耐火泥2~5%，铝矾土粉末20~35%，砂子50~60%，余量为水；首先当环境温度在10°C及10°C以上时，原料按质量百分比计组成为:水泥20~35%，粉状耐火泥2~5%，铝矾土粉末15~20%，砂子50~60%，余量为水；在气温低于10°C时，加入0.5~2%的早强剂或早强减水剂；然后采用机拌或人工的方式将第一步所述的原料按配比混合并搅拌均匀；接着在搅拌完成后4小时内使用第二步得到的砂浆砌墙；最后砌墙以后自然养护至砂浆凝固。
[0009]水泥的主要矿物组成为铝酸一钙Ca0.Al2O3,简写为CA，其含量约占75%。此外，尚含有少量硅酸二钙C2S与其它铝酸盐，如七铝酸十二钙12Ca0*7Al203，简写为C12A7，二铝酸一钙Ca0.2A I2O3,简写为CA2。
[0010]铝矾土的主要矿物组成为氧化铝，系含有杂质的水合氧化铝ai2o3。砂的主要成分是Si02。通常情况下，砂都含有一定的水分，当砂的含水量较大时，需要减少用水量，增加砂的用量，以此保证砂子的重量为整体重量的50%~60%。
[0011]由于CA是水泥的主要矿物组成，因而CA与Al2O3的水化过程可以大致认为就是水泥与铝矾土的水化过程；#(Si02)与水作用很微弱，可视为惰性矿物，CA与Al2O3在不同温度下进行水化时，可以得到不同水化产物:
当温度低于20°C时，
Al203+Ca0.Al203+13 H2O — Ca0.Al2O3.10 H2CHAl2O3.3 H2O
Ca0.Al2O3.10 H2O 简写为 CAHlO ；
当温度为20~30°C时，
Al2O3+ 2 (Ca0.Al2O3) +11 H2O — 2Ca0.Al2O3.8 H2CHAl2O3.3 H202Ca0.Al2O3.8 H2O简写为C2AH8
当温度高于30°C时，
2Al203+3 (Ca0.Al2O3) +12 H2O — 3Ca0.Al2O3.6 H20+2 (Al2O3.3 H2O)
3Ca0.Al2O3.6 H2O 简写为 C3AH6
水化产物CAHlO与C2AH8均为针状或板状结晶，能相互交织成坚固的结晶合成体，使砂浆具有较高的强度，析出的氢氧化铝凝胶(Al2O3.3 H2O)难溶于水，填充于晶体骨架的空隙中，形成比较致密的结构；而砂(SiO2)具有填充及细骨料的作用，故该耐火砂浆的早期强度增长较快，后期强度则增长不显著。
[0012]CAHlO与C2AH8是亚稳定的，会逐渐转化为比较稳定的C3AH6。转化过程随着温度升高而加速。经高温煅烧后，砂浆主要成分为C3AH6与SiO2，二者均为比较稳定的物质，不易与其他物质发生反应，能保证砂浆后期抗压强度。
[0013]还包括质量百分比为0.5~2%的早强剂或早强减水剂。进一步讲，在冬季寒冷气候下，该耐火砂浆硬化速度较慢，早期强度在同等养护期内稍小，可按质量百分比0.5~2%加入早强剂，因为它很快和水泥浆中的水化C3A (C3AH6)反应，生成几乎不容于水的水化氯铝酸钙并与水泥中的水化产物氢氧化钙反应，生成溶解度极小的氧氯化钙并析出，促进硬化骨架形成，增强硬度，同时为了提高水胶比，减少用水量，可以加入早强减水剂，减少需水量，在使用同等水泥用量的时候，可以有效提高其凝固后的强度。
[0014]所述的铝矾土粉末的最大粒径小于5mm。进一步讲，因防火墙砌筑灰缝需控制在8~11_以内，当铝矾土粉末较大时，将不可避免地导致灰缝厚度增加；灰缝越厚，放喷煅烧时其内部温度增长越慢，影响其烧结效果及后期强度，同时会造成耐火砂浆的浪费，因此必须使用最大粒径小于5_的连续级配的招帆土粉末。
[0015]所述砂子为连续级配的中砂。
[0016]当所述水泥选择425型号时，其用量为20~25%，水泥选择525型号时，其用量为17~25%，水泥选择625型号时，其用量为17~22%，水泥选择725型号时，其用量为15~20%.进一步讲，采用不同型号的水泥，可以采用不同的用量来达到同样的强度效果，具体地讲，采用水泥425时，其参量为20~25%，采用水泥525时，其参量为17~25%，采用水泥625时，其参量为17~22%，采用水泥725时，其参量为15~20%，即需要达到相同的强度，随水泥标号的升高，可以降低水泥的用量。该耐火砂浆早期强度增长较快，7天即可达到其极限强度的70%左右，故宜用于施工周期短且建完立即投入使用的工程，同时，该耐火砂浆具有很好的抗硫酸盐侵蚀性，这是由于它的主要组成为低钙铝酸盐，含硅酸二钙极少，故水化时析出的游离氧化钙也极少，适用于有抗硫酸盐侵蚀要求的工程。
[0017]该耐火砂浆耐高温性能较好，达到270°C至540°C，因为高温时产生了固相反应，以烧结结合逐步代替了水化结合，使得虽在高温下，仍能保持较高的强度，满足试油放喷对高温的需要。
[0018]在施工过程中，应当注意以下内容:
1、砌筑前，耐火砖到场后，禁止用水发砖，雨季时耐火砖必须遮盖，因安砌的耐火砖可从耐火砂浆中吸取一部分水分，起到减水剂作用，加速砂浆硬化，便于提高砂浆早期强度。
[0019]2、配置耐火砂浆，将上述原料按配合比搅拌均匀，冬季适当增加耐火水泥比例或加入早强剂，砂质量较差、含泥较重时适当增加铝矾土比例，确保其和易性，即用于防火墙砌筑，因铝矾土粉末为2~5_固相物质，故搅拌必须使用机械搅拌。
[0020]3、砌筑时尽量使砂浆灰缝最薄，因放喷煅烧时间为10~25分钟一次，砂浆灰缝越薄其内部受热温度越高，烧结固结效果越好，利于保证砂浆后期强度。
[0021]4、该耐火砂浆严禁与硅酸盐水泥或石灰相混，也不得与尚未化的硅酸盐水泥混凝土接触使用。
[0022]5、安砌完成后禁止用水养护，只能自然养护。
[0023]综上，本发明与现有技术相比具有益效果是:
1、本发明使用新型耐火砂浆代替传统耐火泥施工，充分利用耐火水泥凝结时间短、早期强度高的特性；铝矾土粉末早期充当骨料的物理性质及后期可与耐火泥烧结为整体的化学性质；以及砂充当骨料及填充料且成本低廉的特点，配置出新型耐火砂浆，有效提高了砂浆的早期强度，增加了砂浆与耐火砖的粘接性能，同时保证了砂浆经高温煅烧后的强度；
2、本发明水化时析出的游离氧化钙也极少，有效提高了砂浆耐腐蚀性能，提高了防火墙在受放喷作业时从地下喷出硫酸盐液体的侵蚀性能；
3、本发明所用原材料易获得，配置过程及施工过程均方便操作，不会延长施工周期，无其余副作用，无安全隐患，非常适用于施工周期短且建完立即投入使用的工程；
4、本发明较传统工艺有效降低了施工风险，排除了安全隐患；
5、本发明较传统工艺有效降低了施工成本，目前上述原材料的市场价格为:耐火泥700元/吨；耐火水泥:1900元/吨；招矾土:1200元/吨；砂:70元/吨；传统工艺修建防火墙需用耐火泥2.4吨左右,耐火泥成本为1680元，使用该耐火砂浆,在与耐火泥同等用量情况下，成本为1240~1580元，较传统工艺成本更为低廉。

[0024]本发明一种房屋外墙砂浆的制备方法，包括以下组分:原料按质量百分比计组成为:水泥20~35%，粉状耐火泥2~5%，铝矾土粉末20~35%，砂子50~60%，余量为水，在气温较低时，可以加入质量百分比为0.5~2%的早强剂或早强减水剂，铝矾土粉末的最大粒径小于5mm，砂子为连续级配的中砂，当所述水泥选择425型号时，其用量为20~25%，水泥选择525型号时，其用量为17~25%，水泥选择625型号时，其用量为17~22%，水泥选择725型号时，其用量为15~20%。
[0025]防火墙在试油作业完成后是要拆除的，土地要复耕，所以防火墙是临时构筑物，拆除时间是放喷结束后20天到50天不等，属于临时建筑。按国家规范，临时性建筑物砂浆强度为M5.0 ;即砂浆试压块单块抗压强度达5MPa以上，要求7天养护数据达到终凝强度70%，即3.5MPa，从上表可知，按照上述配比和方法测试后煅烧后强度均能达到国家标准，符合需要。目前在耐火砖的砌筑过程中，采用耐火泥的方式，其在煅烧之前不具备早期强度，容易坍塌，不安全，采用本发明的砂浆砌筑耐火砖后，其按照国家标准，7天的早期强度能够达到3.5 MPa以上，符合国家标准，解决了安全问题。