抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种工程材料及其制备方法,具体涉及一种抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆,这是一种高强度、高弹性变形、高抗裂、高耐久性且具有防渗和隔热保温性能的工程防护砂浆。主要应用于水利工程、水运工程、交通工程、工民建等建筑领域。能够解决工程中因干缩、内外温差过大引起的开裂问题,同时提高受防护混凝土耐久性,提高建筑物防渗和隔热保温效果,本发明还将提供这种砂浆的制备方法。
背景技术
目前,水利工程、水运工程、交通工程领域的混凝土建筑物因干缩、内外温差过大等原因引起的开裂问题特别突出,这类混凝土建筑物开裂后,其功能将逐渐丧失、使用寿命将大大降低、建成后维护费用逐年提高。面对干缩引起的开裂,工程上常采用洒水养护的方法,混凝土养护28天后,一般即停止洒水养护,而根据混凝土的干缩性能可知,混凝土养护28天后,干缩还在不断的发展中,因此后期干缩仍旧能引起混凝土建筑物开裂;为了解决大体积混凝土因内外温差过大引起开裂的问题,工程上一般采用低水化热水泥、通冷却水管、外贴保温材料等手段。目前的外贴保温材料一般为有机材料,与混凝土粘合的整体性较差,耐久性较低,野外使用一段时间后,需重新贴新保温材料,消耗大量人力、物力、资金。
工民建领域的墙体多为薄壁结构,特别容易因干缩和内外约束引起墙体开裂,墙体混凝土保护层多为普通砂浆,容易开裂的同时还不具有防渗、保温性能。墙体开裂使建筑物功能和使用寿命打折扣的同时,还严重影响建筑物表观质量。墙体保温性能差,将消耗更多的能源,与现阶段国家提出的节能减排大环境不相符。目前,为了改善房屋的保温性能,墙壁的保护层有的使用保温砂浆,保温砂浆由于内部孔隙率较大,砂浆强度一般都比较低,耐久性较差;也有部分墙体使用有机材料作为保温材料,但其耐火性较差,存在安全隐患。
因此,针对目前混凝土建筑物防开裂、保温的同时还具有较高耐久性等问题还有许多工作要做。
发明内容
针对当前水利工程、水运工程、交通工程、工民建等建筑领域防开裂措施及手段的不足,本发明的目的是提供一种抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆及其制备方法。主要应用于水利工程、水运工程、交通工程领域的大体积混凝土建筑物,可预防因干缩和内外温差过大引起的开裂,提高建筑物的使用寿命和耐久性;同时还可以应用于房屋防渗和隔热保温工程,起到降低能耗,节能减排的目的。
完成上述第一个发明任务的方案是,一种抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆,其主要成份如下:
硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、橡胶粉、高分子聚酯乳液、特种纤维、水、高效减水剂。
组分中的橡胶粉、砂子和特种纤维共同组成混合砂;该混合砂中,橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为30~95:0~65:5~10;该混合砂较优化的比例是:橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为30~60:34~65:4~6;橡胶粉、砂子、特种纤维的最佳质量比例为48:48:4。
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为:硅酸盐水泥20份~50份;粉煤灰0份~20份;高分子聚酯乳液5份~30份;水10份~25份;高效减水剂0份~1份;所述混合砂15份~40份。
以上比例的优化方案是:硅酸盐水泥30份~40份;粉煤灰5份~15份;高分子聚酯乳液10份~20份;水15份~20份;高效减水剂0.2~0.8份;混合砂20份~30份。
最佳比例是:硅酸盐水泥30份;粉煤灰10份,聚酯乳液10份,水19.2份,减水剂0.8份,混合砂30份。
完成本申请第2个发明任务的方案是:上述抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆的制备方法,其特征在于,步骤如下:
⑴.按一定的质量比秤量橡胶粉、砂、特种纤维,在干燥搅拌器内搅拌均匀,制成混合砂;
⑵.把硅酸盐水泥、粉煤灰、混合砂、高分子聚酯乳液、水、高效减水剂按质量比秤量好,放入强制式搅拌机内搅拌3min,制成新拌砂浆;
⑶.将新拌砂浆放入不同尺寸的模板内,制成具有高强、抗裂、高耐久、保温的外贴板;
⑷.大流动度的新拌砂浆可用于现场浇筑或喷涂。
以上步骤⑶与步骤⑷可以选其中任意一个,或两个。该两个步骤的顺序可以互换。
步骤⑴所述的混合砂按一定质量称好后,要在干燥搅拌器内搅拌至少3min。
通过调整原材料中各组份占总质量的比例,可以生产出具有抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆,该砂浆各项性能指标如下:
砂浆抗压强度:10MPa~20MPa;抗拉强度:1.5MPa~3.0MPa;抗拉弹性模量:3.0GPa~6.0GPa,极限拉伸值大于300×10~6,导热系数小于5.0kJ/(m·h·℃),抗冻标号大于F200,抗冲磨强度大于10h/(kg/m2)。
该种砂浆具有施工多样性,既可作为湿拌砂浆现场浇筑或喷涂,又可预制构件作为永久性内衬模板施工应用。将砂浆应用于大体积混凝土或薄壁结构混凝土表面,能消除由于混凝土内外温差和混凝土干缩产生的裂缝,并缓解由于冻融和冲刷产生的耐久性问题,提高混凝土建筑物安全性和耐久性。
本发明“抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆”与传统砂浆相比,具有以下优点:
1、低弹性模量、大极限拉伸值、高抗裂
目前不同强度等级的普通砂浆其弹性模量一般在10.0GPa~25.0GPa,极限拉伸值小于150×10~6,而本发明中不同强度等级的砂浆其弹性模量小于6.0GPa,极限拉伸值大于300×10~6,与普通砂浆相比,具有较好的弹塑性和抗变形能力,显著提高了砂浆的抗裂性和耐久性。
2、高耐久性
普通砂浆的抗冻性和抗冲磨性一般较差,特别是对于低强度砂将,抗冻性能达到F150,抗冲磨性能大于4.0h/(kg/m2)即认为其具有高耐久性能,而本发明中的砂浆,即使在低强度等级时,抗冻性也能达到F200,抗冲磨性能大于10.0h/(kg/m2),能显著提高砂浆的耐久性能。
3、高强度且高保温性能
目前市面上保温砂浆普遍存在的一个缺陷是强度低,特别是对于引气保温砂浆和掺珍珠岩保温砂浆,其强度一般不足3.0MPa,而本发明中的砂浆导热系数可小于5.0kJ/(m·h·℃),而强度可大于10.0MPa,具有高强高保温性能。
4、保护环境,变废为宝
通过使用废旧轮胎粉和电厂粉煤灰生产具有特殊性能的工程砂浆,解决了废旧轮胎、粉煤灰占地、污染环境的问题,达到了资源循环利用,保护环境,变废为宝的目的,符合当前国家提出的可持续发展的要求。
5、施工多样性
可配置干粉砂浆现场浇筑或喷射施工,又可预制构件作为永久性防护模板内衬。
具体实施方式
抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆实施方法如下:
实施例1,
1、按质量比为48:48:4的比例秤量一定量的橡胶粉、砂子、纤维,放入干燥搅拌器内,搅拌3min,制成混合砂;
2、把普通硅酸盐水泥、粉煤灰、混合砂、聚酯乳液、减水剂、水按一定的质量比秤量好,其中,硅酸盐水泥占总质量的30份;粉煤灰占总质量的10份,混合砂占总质量的30份,聚酯乳液占总质量10份,水占总质量19.2份,减水剂占总质量的0.8份。
3、将称量好的材料放入强制式搅拌机内,连续搅拌3min。
4、将搅拌好的混合料放入100cm×100cm×4cm的试模内,在振动器上振动30s,表面摸平,可制成100cm×100cm×4cm的高强、抗裂保温板。
实施例2,
1、按质量比为30:65:5的比例秤量一定量的橡胶粉、砂子、纤维,放入干燥搅拌器内,搅拌3min,制成混合砂;
2、把普通硅酸盐水泥、粉煤灰、混合砂、聚酯乳液、减水剂、水按一定的质量比秤量好,其中,硅酸盐水泥占总质量的30份;粉煤灰占总质量的15份,混合砂占总质量的25份,聚酯乳液占总质量10份,水占总质量19份,减水剂占总质量的1份。
3、将称量好的材料放入强制式搅拌机内,连续搅拌3min。
4、拌和好的混合料流动性较大,可用于工程现场浇筑或喷涂。
实施例3,
与实施例1基本相同,但有以下改变:其中,硅酸盐水泥占总质量的40份,粉煤灰占总质量的15份,混合砂占总质量的20份,聚酯乳液占总质量5份,水占总质量19.2份,减水剂占总质量的0.8份,模板尺寸为50cm×50cm×4cm。
实施例4,
与实施例1基本相同,但有以下改变:其中橡胶粉:砂子:纤维的比例为60:34:6。
另外:硅酸盐水泥占总质量的35份,粉煤灰占总质量的15份,混合砂占总质量的15份,聚酯乳液占总质量20份,水占总质量14.2份,减水剂占总质量的0.8份,模板尺寸为50cm×50cm×4cm。
实施例5,
与实施例2基本相同,但有以下改变:其中橡胶粉:砂子:纤维的比例为40:54:6。
另外:硅酸盐水泥占总质量的40份,粉煤灰占总质量的10份,混合砂占总质量的15份,聚酯乳液占总质量20份,水占总质量14份,减水剂占总质量的1份。
实施例6,
与实施例2基本相同,但有以下改变:其中橡胶粉:砂子:纤维的比例为35:60:5。
另外:硅酸盐水泥占总质量的50份,粉煤灰占总质量的0份,混合砂占总质量的20份,聚酯乳液占总质量15份,水占总质量14份,减水剂占总质量的1份。
实施例7,与实施例1基本相同,但有以下改变:所述混合砂中,橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为95:0:5;
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为:硅酸盐水泥20份;粉煤灰0份;高分子聚酯乳液30份;水10份;混合砂40份;高效减水剂0份,。
实施例8,与实施例1基本相同,但有以下改变:所述混合砂中,橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为:30:34:5;
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为:硅酸盐水泥20份;粉煤灰20份;混合砂15份;高分子聚酯乳液30份;水25份。
实施例9,与实施例1基本相同,但有以下改变:所述混合砂中,橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为60:65:6;
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为:硅酸盐水泥20份;粉煤灰15份;混合砂20份;高分子聚酯乳液30份;水15份;高效减水剂0.5份。
实施例10,与实施例1基本相同,但有以下改变:所述混合砂中,橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为30:65:5;
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为:硅酸盐水泥20份;混合砂30份;高分子聚酯乳液20份;粉煤灰5份;水15份;高效减水剂0.2份。