CN107814532A - 一种聚合物改性水泥砂浆及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合物改性水泥砂浆及其制备工艺，改性砂浆包括如下质量分数的各组分:硅酸盐水泥20‑40份、河沙45‑60份、碱性硅藻土0.7‑1.3份、聚合物乳液3‑9份、粉煤灰5‑15份、纤维素醚0.5‑1.6份、水6‑10份、消泡剂0.21‑0.34份、减水剂0.1‑0.17份、膨胀剂0.1‑0.3份，同时砂浆通过搅拌混合制备。本发明的砂浆中添加有聚合物乳液，随着水泥水化的进行，聚合物开始干燥脱水，聚集成膜，发展成具有粘性和连续性的微纤维薄膜，在骨料周围形成碳酸钙粘结层和聚合物薄膜包裹层，该薄膜层填充在硬化浆体中的空隙中或和浆体互交。形成富有弹性的网结构，网结构相互交错连接，改善砂浆内部的结构、增强了砂浆的变形能力，形成刚柔兼具的网状结构，从而提高水泥砂浆的韧性。
Description
技术领域
本发明属于砂浆制备领域，涉及一种聚合物改性水泥砂浆及其制备工艺。
背景技术
目前国内市场上聚合物水泥砂浆主要种类有氯丁胺乳、聚丙烯酸酯乳液、乙烯-醋酸、乙烯共聚物、聚氯酯、环氧乳液等。其中以水性环氧类聚合物水泥砂浆及腻子的力学性能、化学稳定性、尺寸稳定性等综合性能指标尤为突出，目前已被用于建筑物的加固和补强。但是传统的水性环氧改性水泥砂浆施工环境温度条件苛刻；现场配制工序繁杂，工作效率低，质量难以保证。
由于混凝土或砂浆中的水泥浆与沙子之间存在界面区，在受弯或受拉荷载情况下，材料呈脆性易破坏，并且在酸性和碱性条件下由于砂浆中主要成分为二氧化硅同时砂浆中含有碳酸钙，对于碱性和酸性的耐受性较低，容易造成砂浆层的腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合物改性水泥砂浆及其制备工艺，该砂浆中含有碱性硅藻土，硅藻土中的碱性氢氧化钙可以在酸性环境下中和酸，同时砂浆中的聚合物乳液随着水泥水化的进行，聚合物开始干燥脱水，聚集成膜，发展成具有粘性和连续性的微纤维薄膜，在骨料周围形成碳酸钙粘结层和聚合物薄膜包裹层，该薄膜层填充在硬化浆体中的空隙中或和浆体互交。形成富有弹性的网结构，网结构相互交错连接，改善砂浆内部的结构、增强了砂浆的变形能力，形成刚柔兼具的网状结构，从而提高水泥砂浆的韧性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种聚合物改性水泥砂浆，包括如下质量分数的各组分:
硅酸盐水泥20-40份、河沙45-60份、碱性硅藻土0.7-1.3份、聚合物乳液3-9份、粉煤灰5-15份、纤维素醚0.5-1.6份、水6-10份、消泡剂0.21-0.34份、减水剂0.1-0.17份、膨胀剂0.1-0.3份。
进一步地，所述河沙的细度模数为2.5-3.1。
进一步地，所述纤维素醚包括甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种。
进一步地，所述碱性硅藻土的制备方法为：(1)将天然硅藻土在300-400℃的马弗炉中焙烧2-3h,然后将焙烧后的硅藻土加入水中配制成质量分数为12％的硅藻土溶液；
(2)向步骤1制备的硅藻土溶液中加入一定量的氯化钙，搅拌分散均匀后，向溶液中缓慢滴加重量分数为5％的氢氧化钠溶液，边滴加边搅拌，滴加完全后再搅拌5-10min过滤干燥，得到碱性硅藻土；
进一步地，所述步骤2中每克硅藻土溶液中加入2-6mmol氯化钙，同时氯化钙与氢氧化钠的物质的量之比为1:1.2-1.5；
进一步地，所述聚合物乳液的制备方法为：在反应容器中加入环氧树脂和溶剂丙二醇甲醚，60℃下溶解20-30min，然后升温至80℃，缓慢滴加二乙醇胺，恒温反应2-4h后，减压蒸出溶剂，然后在60℃下加入冰醋酸反应30min，再加入去离子水，搅拌分散均匀，得到聚合物乳液。
进一步地，所述粉煤灰的细度为400-420m2/kg,烧失量为4.5％；
一种聚合物改性水泥砂浆制备工艺，具体步骤如下：
(1)将原料按照配比对各组分进行称重，然后聚合物乳液、纤维素醚、水在搅拌锅中搅拌混合5-10min，得到液浆料；
(2)然后将硅酸盐水泥、河沙、碱性硅藻土、粉煤灰加入搅拌锅中搅拌混合1-5min后，加入减水剂和膨胀剂混合搅拌5-10min得到粉浆料；
(3)将步骤1制备的液浆料缓慢加入步骤2的粉浆料中，边搅拌边加入，搅拌混合5-10min后再加入消泡剂搅拌20-30min得到改性水泥砂浆。
本发明的有益效果：
本发明中添加有碱性硅藻土，硅藻土中的主要成分为二氧化硅，不仅能够提高砂浆的强度同时硅藻土中的碱性氢氧化钙可以在酸性环境下中和酸，使得砂浆具有良好的耐腐蚀性。
本发明的砂浆中添加有聚合物乳液，随着水泥水化的进行，聚合物开始干燥脱水，聚集成膜，发展成具有粘性和连续性的微纤维薄膜，在骨料周围形成碳酸钙粘结层和聚合物薄膜包裹层，该薄膜层填充在硬化浆体中的空隙中或和浆体互交。形成富有弹性的网结构，网结构相互交错连接，改善砂浆内部的结构、增强了砂浆的变形能力，形成刚柔兼具的网状结构，从而提高水泥砂浆的韧性。
本发明是砂浆中添加有纤维素醚，可以形成网状结构，聚合物乳液填充在网状结构中，同时对砂浆进行粘接，使得砂浆粘接在网状结构中，进一步加强砂浆的韧性和强度。
具体实施方式
实施例1：
一种聚合物改性水泥砂浆，包括如下质量分数的各组分:
硅酸盐水泥20份、河沙45份、碱性硅藻土0.7份、聚合物乳液3份、粉煤灰5份，粉煤灰的细度为400-420m2/kg,烧失量为4.5％；甲基纤维素0.5份、水6份、消泡剂0.21份、减水剂0.1份、膨胀剂0.1份。
其中所述碱性硅藻土的制备方法为：(1)将天然硅藻土在300℃的马弗炉中焙烧2h,然后将焙烧后的硅藻土加入水中配制成质量分数为12％的硅藻土溶液；
(2)向步骤1制备的硅藻土溶液中加入一定量的氯化钙，搅拌分散均匀后，向溶液中缓慢滴加重量分数为5％的氢氧化钠溶液，边滴加边搅拌，滴加完全后再搅拌5min过滤干燥，得到碱性硅藻土，其中每克硅藻土溶液中加入2mmol氯化钙，同时氯化钙与氢氧化钠的物质的量之比为1:1.2；
所述聚合物乳液的制备方法为：在反应容器中加入环氧树脂和溶剂丙二醇甲醚，60℃下溶解20min，然后升温至80℃，缓慢滴加二乙醇胺，恒温反应2h后，减压蒸出溶剂，然后在60℃下加入冰醋酸反应30min，再加入去离子水，搅拌分散均匀，得到聚合物乳液。
一种聚合物改性水泥砂浆制备工艺，具体步骤如下：
(1)将原料按照配比对各组分进行称重，然后聚合物乳液、纤维素醚、水在搅拌锅中搅拌混合5min，得到液浆料；
(2)然后将硅酸盐水泥、河沙、碱性硅藻土、粉煤灰加入搅拌锅中搅拌混合1min后，加入减水剂和膨胀剂混合搅拌5min得到粉浆料；
(3)将步骤1制备的液浆料缓慢加入步骤2的粉浆料中，边搅拌边加入，搅拌混合5min后再加入消泡剂搅拌20min得到改性水泥砂浆。
实施例2：
一种聚合物改性水泥砂浆，包括如下质量分数的各组分:
硅酸盐水泥28份、河沙54份、碱性硅藻土1.1份、聚合物乳液6份、粉煤灰8份，粉煤灰的细度为400-420m2/kg,烧失量为4.5％；、羟乙基纤维素1.3份、水8份、消泡剂0.3份、减水剂0.14份、膨胀剂0.2份。
所述碱性硅藻土的制备方法为：(1)将天然硅藻土在350℃的马弗炉中焙烧2.5h,然后将焙烧后的硅藻土加入水中配制成质量分数为12％的硅藻土溶液；
(2)向步骤1制备的硅藻土溶液中加入一定量的氯化钙，搅拌分散均匀后，向溶液中缓慢滴加重量分数为5％的氢氧化钠溶液，每克硅藻土溶液中加入2-6mmol氯化钙，同时氯化钙与氢氧化钠的物质的量之比为1:1.4；边滴加边搅拌，滴加完全后再搅拌7min过滤干燥，得到碱性硅藻土；
所述聚合物乳液的制备方法为：在反应容器中加入环氧树脂和溶剂丙二醇甲醚，60℃下溶解25min，然后升温至80℃，缓慢滴加二乙醇胺，恒温反应3h后，减压蒸出溶剂，然后在60℃下加入冰醋酸反应30min，再加入去离子水，搅拌分散均匀，得到聚合物乳液。
一种聚合物改性水泥砂浆制备工艺，具体步骤如下：
(1)将原料按照配比对各组分进行称重，然后聚合物乳液、纤维素醚、水在搅拌锅中搅拌混合7min，得到液浆料；
(2)然后将硅酸盐水泥、河沙、碱性硅藻土、粉煤灰加入搅拌锅中搅拌混合1-5min后，加入减水剂和膨胀剂混合搅拌8min得到粉浆料；
(3)将步骤1制备的液浆料缓慢加入步骤2的粉浆料中，边搅拌边加入，搅拌混合9min后再加入消泡剂搅拌15min得到改性水泥砂浆。
实施例3：
一种聚合物改性水泥砂浆，包括如下质量分数的各组分:
硅酸盐水泥40份、河沙60份、碱性硅藻土1.3份、聚合物乳液9份、粉煤灰15份，粉煤灰的细度为400-420m2/kg,烧失量为4.5％、羧甲基纤维素1.6份、水10份、消泡剂0.34份、减水剂0.17份、膨胀剂0.3份。
所述碱性硅藻土的制备方法为：(1)将天然硅藻土在400℃的马弗炉中焙烧3h,然后将焙烧后的硅藻土加入水中配制成质量分数为12％的硅藻土溶液；
(2)向步骤1制备的硅藻土溶液中加入一定量的氯化钙，搅拌分散均匀后，向溶液中缓慢滴加重量分数为5％的氢氧化钠溶液，边滴加边搅拌，每克硅藻土溶液中加入6mmol氯化钙，同时氯化钙与氢氧化钠的物质的量之比为1:1.5，滴加完全后再搅拌10min过滤干燥，得到碱性硅藻土；
所述聚合物乳液的制备方法为：在反应容器中加入环氧树脂和溶剂丙二醇甲醚，60℃下溶解30min，然后升温至80℃，缓慢滴加二乙醇胺，恒温反应4h后，减压蒸出溶剂，然后在60℃下加入冰醋酸反应30min，再加入去离子水，搅拌分散均匀，得到聚合物乳液。
一种聚合物改性水泥砂浆制备工艺，具体步骤如下：
(1)将原料按照配比对各组分进行称重，然后聚合物乳液、纤维素醚、水在搅拌锅中搅拌混合10min，得到液浆料；
(2)然后将硅酸盐水泥、河沙、碱性硅藻土、粉煤灰加入搅拌锅中搅拌混合5min后，加入减水剂和膨胀剂混合搅拌10min得到粉浆料；
(3)将步骤1制备的液浆料缓慢加入步骤2的粉浆料中，边搅拌边加入，搅拌混合10min后再加入消泡剂搅拌30min得到改性水泥砂浆。
将实施例1-3制备的砂浆成型后，表面采用湿养7天然后干养21天交替养护，将养护28天的试件进行抗腐蚀实验和抗折抗压实验，其中抗腐蚀式样是将试件分别在5％的盐酸溶液和饱和20％的氯化钠溶液中浸泡20天，测定浸泡前后的抗折性和抗压性，结果如表1所示；
表1改性水泥砂浆的性能测定结果：
由表1可以看出在5％的盐酸溶液和20％的氯化钠溶液中浸泡20天后，试件的质量既不没有损失，并且试件的抗折强度和抗压强度变化不大，由此可知改性砂浆具有较高的防腐能力和较高的强度。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种聚合物改性水泥砂浆，其特征在于，包括如下质量分数的各组分:
硅酸盐水泥20-40份、河沙45-60份、碱性硅藻土0.7-1.3份、聚合物乳液3-9份、粉煤灰5-15份、纤维素醚0.5-1.6份、水6-10份、消泡剂0.21-0.34份、减水剂0.1-0.17份、膨胀剂0.1-0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物改性水泥砂浆，其特征在于，所述碱性硅藻土的制备方法为：(1)将天然硅藻土在300-400℃的马弗炉中焙烧2-3h,然后将焙烧后的硅藻土加入水中配制成质量分数为12％的硅藻土溶液；
(2)向步骤1制备的硅藻土溶液中加入一定量的氯化钙，搅拌分散均匀后，向溶液中缓慢滴加重量分数为5％的氢氧化钠溶液，边滴加边搅拌，滴加完全后再搅拌5-10min过滤干燥，得到碱性硅藻土。
3.根据权利要求2所述的一种聚合物改性水泥砂浆，其特征在于，所述步骤2中每克硅藻土溶液中加入2-6mmol氯化钙，同时氯化钙与氢氧化钠的物质的量之比为1:1.2-1.5。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物改性水泥砂浆，其特征在于，所述粉煤灰的细度为400-420m2/kg,烧失量为4.5％。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物改性水泥砂浆，其特征在于，所述纤维素醚包括甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种。
6.一种权利要求1所述的聚合物改性水泥砂浆制备工艺，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将原料按照配比对各组分进行称重，然后聚合物乳液、纤维素醚、水在搅拌锅中搅拌混合5-10min，得到液浆料；
(2)然后将硅酸盐水泥、河沙、碱性硅藻土、粉煤灰加入搅拌锅中搅拌混合1-5min后，加入减水剂和膨胀剂混合搅拌5-10min得到粉浆料；
(3)将步骤1制备的液浆料缓慢加入步骤2的粉浆料中，边搅拌边加入，搅拌混合5-10min后再加入消泡剂搅拌20-30min得到改性水泥砂浆。
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