CN105924048A - 用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥及制备方法。由玻璃纤维、水、石英砂、聚合物、粉煤灰、硅灰、水泥、减水剂、消泡剂及硅烷偶联剂制成。将计量好的玻璃纤维、石英砂、粉煤灰、硅灰和水泥投入到搅拌机中，搅拌3min；将聚合物与消泡剂均匀混合加入搅拌机中，搅拌2min；将减水剂与硅烷偶联剂倒入水中均匀混合分三次加入搅拌机中，搅拌2min。本发明在砂浆中加入了玻璃纤维和聚合物，改善了其力学性能、耐老化性能和抗冻性能，提高了幕墙结构在冻融破坏和高温、高湿作用下结构的寿命，大大减少服役期及后期的维修费用。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种玻璃纤维增强聚合物改性水泥，本发明也涉及玻璃纤维增强聚合物改性水泥的制备方法。主要是针对幕墙板的需求而提出的一种玻璃纤维增强聚合物改性水泥及制备方法。
背景技术
目前，我国幕墙结构设计要求幕墙与建筑结构物具有相同的使用寿命，这样就对幕墙材料提出了严格的技术要求。在东北、华北、西北等寒冷地区，普通的幕墙材料往往因冻融循环和高温、高湿交替作用下受到损伤。随着时间推移，内部结构受到侵蚀，使幕墙材料的力学性能无法满足使用要求，影响建筑的正常使用寿命。由于普通混凝土材料的强度较低、抗冻性差、在气候变换的交替下易老化，已无法满足当下的建筑材料要求。目前国内外已经有展开了若干关于幕墙板材料方面的研究：
申请号为201310520609的专利文件中，公开了一种“建筑幕墙玻璃纤维增强复合板安装组件及安装方法”。旨在提供一种方便施工、使用寿命长、应用范围广、造价低的建筑幕墙复合板。该建筑幕墙复合板由玻璃纤维水泥和玻璃纤维增强石膏形成的新型建筑材料。
《聚合物改性砂浆性能研究》一文中，旨在解决新型墙体材料与传统砂浆不相匹配所造成的墙体开裂问题。从材料的角度出发，用聚合物对传统砂浆进行合理的改性，提高砂浆的强度等级、韧性和粘结强度，减少砂浆的收缩，从而大幅度提高墙体抗裂的能力，达到控制墙体裂缝和外墙渗漏的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能改善幕墙板的力学性能和耐久性，提高幕墙结构在冻融破坏和高温、高湿作用下的使用寿命的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥。本发明的目的还在于提供一种用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥由玻璃纤维、水、石英砂、聚合物、粉煤灰、硅灰、水泥、减水剂、消泡剂及硅烷偶联剂制成，各组分重量比为:玻璃纤维2％～2.5％、水9％～10％、石英砂50％～56％、聚合物5％～6％、粉煤灰10％～11％、硅灰2％～3％、水泥13％～14％、减水剂0.5％～1％、消泡剂0.05％～0.2％、硅烷偶联剂0.05％～0.1％。
本发明的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥还可以包括：
1、所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂。
2、所述的石英砂最大粒径不超过2mm。
3、所述的玻璃纤维为耐碱玻璃纤维。
4、所述的聚合物为水性环氧树脂。
5、所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。
6、所述的消泡剂为有机硅类消泡剂。
本发明的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥的制备方法为：将计量好的玻璃纤维、石英砂、粉煤灰、硅灰和水泥投入到搅拌机中，搅拌3min；将聚合物与消泡剂均匀混合加入搅拌机中，搅拌2min；将减水剂与硅烷偶联剂倒入水中均匀混合分三次加入搅拌机中，搅拌2min。
本发明针对寒冷地区对强度高、抗冻性好、耐老化性能强的新型幕墙材料的需求而研发。本发明的玻璃纤维增强聚合物改性水泥幕墙板具有较好的力学性能、耐老化性能和抗冻性能等优点，能提高幕墙结构在冻融破坏和高温、高湿作用下的使用寿命，大大减少结构在服役期及后期的维修费用。
硅烷偶联剂能改善玻璃纤维和聚合物的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。并且能把有机与无机两类性质相差悬殊的材料以化学键形式偶联起来,在骨料的表面形成亲水性硅酸盐薄壳,改善骨料与水泥的亲和作用,降低砂浆拌和物的粘性、延长其适用期、增加其力学性能和抗开裂能力。
加入聚合物的材料在搅拌过程中会产生大量气泡，导致砂浆密实性差，强度低。消泡剂能在泡沫体系之中产生稳定的表面张力不平衡，破坏发泡体系表面粘度和弹性，具有低的表面张力和亲水亲油平衡指数值，不溶于发泡介质之中，可产生持久和均衡的消泡能力。
将玻璃纤维加入到水泥砂浆中具有以下优点：一、质轻；二、强度高；三、抗裂性好、四、耐火性能好；五、可塑性好。添加聚合物可改善骨料与水泥基体间的粘结，使结构更加密实，与水泥浆体互穿基质，在应力作用下，聚合物能跨越裂纹并抑制裂缝扩展连接界面区，提高其抗弯和抗折强度。部分聚合物颗粒则淤塞与水泥水化物及与纤维形成的缝隙孔道之间，提高了材料的致密性，使其性能得到改善；同时还通过与水泥水化产物发生化学反应形成化学键提高了材料的整体性能，使其具有更好的粘结强度、抗冲击韧性、抗渗性能、防水性能及耐久性，保证与基材的良好粘结和变形协调一致等整体性能。
本发明针对普通幕墙结构因冻融循环和高温、高湿交替作用下受到损伤，内部结构受到侵蚀，而影响建筑的正常使用寿命的现状，提供一种玻璃纤维增强聚合物改性水泥幕墙板。本发明在砂浆中加入了玻璃纤维和聚合物，改善了其力学性能、耐老化性能和抗冻性能，提高了幕墙结构在冻融破坏和高温、高湿作用下结构的寿命，大大减少服役期及后期的维修费用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
具体实施方式一：玻璃纤维增强聚合物改性水泥由玻璃纤维、水、石英砂、聚合物、粉煤灰、硅灰、水泥、减水剂、消泡剂及硅烷偶联剂制成，各组分重量配比为:2％～2.5％、9％～10％、50％～56％、5％～6％、10％～11％、2％～3％、13％～14％、0.5％～1％、0.05％～0.2％、0.05％～0.1％。将计量好的玻璃纤维、石英砂、粉煤灰、硅灰和水泥投入到搅拌机中，搅拌3min，将聚合物与消泡剂均匀混合倒入搅拌机中，搅拌2min，将减水剂与硅烷偶联剂倒入水中均匀混合分三次倒入搅拌机中，搅拌2min。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的石英砂最大粒径不超过2mm。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：所述的玻璃纤维为耐碱玻璃纤维。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点是：所述的聚合物为水性环氧树脂。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点是：所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同点是：所述的消泡剂为有机硅消泡剂。其他与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一的不同点是：所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂。其他与具体实施方式一至六相同。
本发明提供的玻璃纤维增强聚合物改性水泥，与现有的技术相比具有以下优点：
一、粘结性能好。聚合物颗粒附在凝胶体和未水化水泥颗粒混合体表面所产生的填充作用会改善材料中水化产物和骨料间的粘结性能。
二、致密性和耐久性好。胶凝材料将聚合物分隔限值在空隙中，材料中的较大空隙被有粘结性的聚合物所填充，材料的致密性和耐久性得到改善。
三、整体强度提高。材料界面的化学键合，改善了界面的组成、结构及其粘结性能，从而使整体强度提高。
四、密实性好。材料的界面和表面形成网状结构的聚合物膜，与水泥水化产物相互穿透，材料的密实性得到改善。
五、成型的材料具有良好的抗渗和抗冻性能。
六、节能环保。水性环氧树脂不含有机溶剂、不含有害空气污染物，原材料中的硅灰和粉煤灰属于工业废料。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：耐碱玻璃纤维、水、最大粒径不超过2mm的石英砂、水性环氧树脂、粉煤灰、硅灰、水泥、聚羧酸高效减水剂、有机硅消泡剂、γ-氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂，各组分重量配比为：2.17％、9.55％、54.54％、5.45％、10.9％、2.73％、13.64％、0.8％、0.14％、0.08％。
将计量好的玻璃纤维、石英砂、粉煤灰、硅灰和水泥投入到搅拌机中，搅拌3min，将聚合物与消泡剂均匀混合倒入搅拌机中，搅拌2min，将减水剂与硅烷偶联剂倒入水中均匀混合分三次倒入搅拌机中，搅拌2min，使拌合物达到均匀状态，即可进行施工。
上述实例是对本发明的进一步说明，但不限制本发明。
Claims (8)
1.一种用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥，其特征是：由玻璃纤维、水、石英砂、聚合物、粉煤灰、硅灰、水泥、减水剂、消泡剂及硅烷偶联剂制成，各组分重量比为:玻璃纤维2％～2.5％、水9％～10％、石英砂50％～56％、聚合物5％～6％、粉煤灰10％～11％、硅灰2％～3％、水泥13％～14％、减水剂0.5％～1％、消泡剂0.05％～0.2％、硅烷偶联剂0.05％～0.1％。
2.根据权利要求1所述的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥，其特征是：所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基为主要成分的硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥，其特征是：所述的石英砂最大粒径不超过2mm。
4.根据权利要求1所述的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥，其特征是：所述的玻璃纤维为耐碱玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥，其特征是：所述的聚合物为水性环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥，其特征是：所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。
7.根据权利要求1所述的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥，其特征是：所述的消泡剂为有机硅类消泡剂。
8.一种权利要求1所述的用于幕墙板的玻璃纤维增强聚合物改性水泥的制备方法，其特征是：将计量好的玻璃纤维、石英砂、粉煤灰、硅灰和水泥投入到搅拌机中，搅拌3min；将聚合物与消泡剂均匀混合加入搅拌机中，搅拌2min；将减水剂与硅烷偶联剂倒入水中均匀混合分三次加入搅拌机中，搅拌2min。
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