CN103058619B

CN103058619B - 一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆及其使用方法

Info

Publication number: CN103058619B
Application number: CN201310016239.3A
Authority: CN
Inventors: 孙振平; 陈明
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2033-01-17
Also published as: CN103058619A

Abstract

本发明涉及一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆及其使用方法。由普通硅酸盐水泥、S95矿粉、S105矿粉、脱硫石膏、河砂、乳胶粉、纤维、减水剂、消泡剂和膨润土组成。本发明中S105矿粉平均粒径为12-17μm，其氮吸附测定的比表面积为600-700m²/kg，质量系数K为1.9-2.1，具有很高胶凝活性，其胶凝活性几乎等效甚至略有超过52.5级普通硅酸盐水泥；S95矿粉平均粒径为45-52μm左右，其氮吸附测定的比表面积为300-350m²/kg，质量系数K为1.9-2.1，具有较好火山灰活性。本产品在提高砂浆抗渗的同时，保证砂浆强度不降低，甚至还略有提高。本发明产品具有抗渗等级高、粘结性好、强度高、抗老化、耐碱、施工方便和成本低廉等特点，不仅适用于常见民用建筑的防水处理，也可以用于一般人防工程的防水、防腐、防渗和防潮，还可以用于一般工程的修补加固。

Description

一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆及其使用方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆及其使用方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，我国的建筑行业发展也是日新月异，在建筑行业的飞速的发展过程，建筑的防水、防潮问题日益严重，而且伴随着城市地下空间的大规模发展，以及大量地下人防工程的修缮和恢复使用，防水砂浆的市场需求越来越大。目前常用的防水砂浆有刚性多层抹面的水泥砂浆、掺防水剂的防水砂浆和聚合物水泥防水砂浆，这三种防水砂浆都有自己的不足：（1）刚性多层抹面的水泥砂浆要多次施工，施工复杂，人工成本较高；（2）掺防水剂的防水砂浆通过掺加防水剂堵塞渗水通道等措施来达到防水效果，这些措施对减少水泥砂浆的缺陷起到了一定作用，但由于未改变材料的内部结构形态，因此效果不理想，尤其作为防水层是不能满足建筑防水要求的；（3）聚合物防水砂浆，是通过在砂浆中掺入聚合物，聚合物在砂浆中形成连续的膜，可有效地封闭连通的孔隙，增加砂浆的密实性及抗裂性，从而可以改善砂浆的抗渗性。聚合物防水砂浆施工简单，防水效果好，但是一般聚合物防水砂浆在一定范围内随着乳胶粉掺量的增加，抗渗等级提高的同时，砂浆的强度也大幅度降低，尤其是抗压强度明显降低。这里抗渗和强度之间的矛盾就成了制约聚合物砂浆广泛应用一个难题。

掺有矿粉的聚合物防水砂浆，主要以主要以水泥-矿渣粉作为复合胶凝体系，以乳胶粉为成膜物质，不仅可以保证砂浆有很高防水等级，同时保持防水砂浆的强度不降低，甚至可以在一定程度上得到提高，可以改善聚合物砂浆抗渗和强度之间的矛盾。这不仅促进了防水砂浆的发展，促进建筑业的发展；而且还提高了矿渣粉自身的经济附加值，为建筑业的节能减排和低碳化创造了良好的基础条件。

本发明产品以普通硅酸盐水泥、S95矿粉和S105矿粉作为胶凝材料，以脱硫石膏为矿渣激发剂，以河砂为集料，以乳胶粉为聚合物成膜物质，以纤维为抗裂材料，并加入减水剂、消泡剂、膨润土制备而成。它具有抗渗等级高、粘结性好、强度高、抗老化、耐碱，施工方便和成本低廉等特点。不仅适用于常见民用建筑的防水处理，如外墙，地下室，水池，水塔，也可以用于一般人防工程的防水、防腐、防渗和防潮，还可以用于一般工程的修补加固，具有很好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明在于提供一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆及其使用方法。

本发明提出的掺有矿粉的聚合物防水砂浆，由普通硅酸盐水泥、S95矿粉、S105矿粉、脱硫石膏、河砂、乳胶粉、纤维、减水剂、消泡剂和膨润土组成，各组分的重量比为：

普通硅酸盐水泥 100

S95矿粉 10-30

S105矿粉 15-45

脱硫石膏 3-10

河砂 250-450

乳胶粉 3-9

纤维 0.05-1.50

减水剂 0.05-1.50

消泡剂 0.02-0.10

膨润土 0.10-1.00。

各组份较佳的重量比为：

普通硅酸盐水泥 100

S95矿粉 15-20

S105矿粉 20-40

脱硫石膏 4-6

河砂 300-400

乳胶粉 4-8

纤维 0.50-0.80

减水剂 0.10-1.00

消泡剂 0.04-0.06

膨润土 0.40-0.80。

本发明中，所述普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥或42.5级普通硅酸盐水泥中的一种。

本发明中，所述S95矿粉其平均粒径为45-52μm，氮吸附测定的比表面积为300-350m²/kg，质量系数K为1.9-2.1。

本发明中，所述S105矿粉其平均粒径为12-17μm，氮吸附测定的比表面积为600-700m²/kg，质量系数K为1.9-2.1。

本发明中，所述脱硫石膏为烟气脱硫石膏，其游离水含量≤1%，二水硫酸钙含量 85%。

本发明中，所述河砂为硅质砂，细度模数为2.4-2.8，堆积密度为1350-1450 kg/m³。

本发明中，所述乳胶粉为VINNAPAS 8031H可再分散乳胶粉，其表观密度为450g/l，固含量99%，最低成膜温度0℃。

本发明中，所述纤维为聚丙烯纤维，纤维长度为6-8mm。

本发明中，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。

本发明中，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

本发明中，所述膨润土为钠基膨润土粉，细度为200-400目。

本发明提出的掺有矿粉的聚合物防水砂浆的制备方法，具体如下：

按前述重量比例称取普通硅酸盐水泥、S95矿粉、S105矿粉、脱硫石膏、河砂、乳胶粉、纤维、减水剂、消泡剂和膨润土，投入搅拌机，通过机械搅拌均匀后，即得所需产品。

本发明提出的掺有矿粉的聚合物防水砂浆的使用方法，具体步骤如下：

准确称取掺有矿粉的聚合物防水材料和水，先将水加入搅拌机，随着搅拌机叶片转动，将掺有矿粉的聚合物防水材料匀速投入搅拌机。搅拌均匀后即可施工。加水量为本发明材料重量的10%-25%。

本发明中，普通硅酸盐水泥和矿粉作为主要的胶凝组分。普通硅酸盐水泥凝作为主要胶凝材料；发明使用的S105超细矿渣粉，其活性很高，活性略高普通硅酸盐水泥；S95矿粉活性略低于普通硅酸盐水泥，将三种胶凝材料配合使用，可以达到优势互补的效果：普通硅酸盐水泥和S105矿粉的水化硬化提高前期的强度，S95矿粉提高中后期强度，这样三者就形成一个强度发展的“梯队”，保证防水砂浆的强度能够较快速持续的发展。

脱硫石膏，作为矿粉的激发剂，其掺量和品质直接影响着矿粉的活性的发挥。通常情况下，只加入硫酸盐时，矿粉的活性并不能很好的激发。但是在一定碱性环境中，脱硫石膏的加入能够使矿粉活性充分发挥出来。

乳胶粉在砂浆中与水泥的液相一起向基体的孔隙及毛细管内渗透，聚合在孔隙及毛细管内成膜并牢固地吸附在基体表面，从而保证了砂浆与基体之间良好的牢固黏结。在水泥水化和硬化后，聚合物失水而形成聚合物膜附着在水泥水化颗粒上，并在孔隙空间形成线形聚合，与水泥石互为连续相，不仅可以明显提高砂浆的黏结强度；还可以改善砂浆的柔韧性，降低砂浆的压折比。

由于普通砂浆中孔隙率较高，抗渗很差。所以要达到一定抗渗效果，一般需要加入一定量的乳胶粉，在一定掺量范围内，乳胶粉掺量增多，砂浆的抗渗性提高。但是在这个过程中，乳胶粉掺量越多，砂浆的强度降低越大，尤其是抗压强度，所以有时就会出现抗渗等级达到要求，但是强度等级却降低了的现象。S105超细矿粉与乳胶粉协同作用，可明显提高砂浆的抗渗性，同时还可以保证砂浆强度不降低。乳胶粉与超细矿物粉的协同作用主要是乳胶粉中的表面活性剂与超细矿物粉体发生复杂的表面物理化学作用，一方面表面活性剂被吸附在超细矿物粉体的表面上，增强了其电位，从而在水泥浆体中能更好地起到减水、分散、增塑、填充和均化作用，二者的复合使水泥砂浆的微观结构致密，此外胶粉与超细矿粉-硅灰的引入可显著降低泌水，从而使孔结构也得到改善；另一方面超细矿粉的加入可以填充水泥砂浆结构内部的孔隙与缺陷，减少乳胶粉填充孔隙和缺陷的数量，使乳胶粉可以充分用于包裹矿粉和水泥颗粒表面，这样乳胶粉在较低的掺量下更易于连结成网，从而更好地抑制裂缝的形成与扩展。上述胶粉与矿物粉复合作用，使得在低聚灰比的条件下聚合物水泥防水砂浆的抗渗性提高，同时砂浆的强度不会降低。此外矿粉还与游离的Ca(OH)₂结合，形成稳定的硅酸钙水化物，提高砂浆的致密度，从而提高了砂浆的抗渗性和强度。

纤维的加入可以提高砂浆的初期干燥抗裂性，保证砂浆在成型干燥过程中不产生开裂现象。

膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。蒙脱石为少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物，主要化学成分为Na(Al₂,Mg₃）Si₄O₁₀ OH₂·nH₂O。膨润土具有吸湿性，能吸附8-15倍于本体积的水量；吸水后膨胀，膨胀数倍可达30余倍。加入膨润土，砂浆粘度上升，保水性能提高，能保证砂浆在具有较大的流动性能条件下，不出现泌水和离析现象，提高砂浆的触变性和施工性。优质的高钠膨润土具有很强的自然膨胀性和吸水的能力；受潮时，膨润土粉又具有很小的渗透性，从而提高砂浆的抗渗性。

高效减水剂的加入能使浆体在较低水灰比的条件下，仍然具有较高的流动性和稳定性，这样不仅有利于施工，同时提高砂浆强度，减少收缩，延长寿命。

消泡剂的加入能减少新拌砂浆的含气量，减少砂浆硬化后的孔隙率，提高其抗渗性、强度和耐久性等。

本发明的有益效果在于：本发明产品可以改善一般聚合物防水砂浆抗渗和强度之间的矛盾：一般聚合物防水砂浆在一定范围内随着乳胶粉掺量的增加，抗渗等级提高，但砂浆的强度也随之降低，本产品在提高砂浆抗渗的同时，保证砂浆强度不降低，甚至还略有提高。本发明产品具有抗渗等级高、粘结性好、强度高、抗老化、耐碱、施工方便和成本低廉等特点，不仅适用于常见民用建筑的防水处理，如外墙，地下室，水池，水塔，也可以用于一般人防工程的防水、防腐、防渗和防潮，还可以用于一般工程的修补加固。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1，一种掺有矿渣粉的聚合物防水砂浆，按52.5级普通硅酸盐水泥100、S95矿粉10，S105矿粉15，脱硫石膏3，河砂250，乳胶粉3，纤维0.05，减水剂0.05，消泡剂0.02，膨润土0.10的重量比配制而成。按加固材料总重量的10%加水搅拌均匀，即得所需产物。性能测试结果见表1。

实施例2，一种掺有矿渣粉的聚合物防水砂浆，按42.5级普通硅酸盐水泥100、S95矿粉20，S105矿粉30，脱硫石膏6，河砂350，乳胶粉6，纤维0.50减水剂1.0，消泡剂0.08，膨润土0.50的重量比配制而成。按加固材料总重量的15%加水搅拌均匀，即得所需产物。性能测试结果见表1。

实施例3，一种掺有矿渣粉的聚合物防水砂浆，按52.5级普通硅酸盐水泥100、S95矿粉30，S105矿粉45，脱硫石膏10，河砂450，乳胶粉9，纤维1.00，减水剂1.50，消泡剂0.10，膨润土1.00的重量比配制而成。按加固材料总重量的25%加水搅拌均匀，即得所需产物。性能测试结果见表1。

表1 实施例性能测试结果

Claims

1.一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于由普通硅酸盐水泥、S95矿粉、S105矿粉、脱硫石膏、河砂、乳胶粉、纤维、减水剂、消泡剂和膨润土组成，各组分的重量比为：

普通硅酸盐水泥 100

S95矿粉 10-30

S105矿粉 15-45

脱硫石膏 3-10

河砂 250-450

乳胶粉 3-9

纤维 0.05-1.00

减水剂 0.05-1.50

消泡剂 0.02-0.10

膨润土 0.10-1.00；

所述S95矿粉其平均粒径为45-52μm，氮吸附测定的比表面积为300-350m²/kg，质量系数K为1.9-2.1；所述S105矿粉其平均粒径为12-17μm，氮吸附测定的比表面积为600-700m²/kg，质量系数K为1.9-2.1。

2.根据权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于各组份的重量比为：

普通硅酸盐水泥 100

S95矿粉 15-20

S105矿粉 20-40

脱硫石膏 4-6

河砂 300-400

乳胶粉 4-8

纤维 0.5-0.80

减水剂 0.10-1.00

消泡剂 0.04-0.06

膨润土 0.40-0.80。

3.根据权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于所述普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥或42.5级普通硅酸盐水泥中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于所述脱硫石膏为烟气脱硫石膏，其游离水含量≤1%，二水硫酸钙含量 85%。

5.根据权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于所述河砂为硅质砂，细度模数为2.4-2.8，堆积密度为1350-1450 kg/m³。

6.根据权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于所述乳胶粉为VINNAPAS 8031H可再分散乳胶粉，其表观密度为450g/l，固含量99%，最低成膜温度0℃。

7.根据权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于所述纤维为聚丙烯纤维，纤维长度为6-8mm。

8.根据权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。

9.根据权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于所述消泡剂为有机硅消泡剂。

10.根据权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆，其特征在于所述膨润土为钠基膨润土粉，细度为200-400目。

11.一种权利要求1所述的一种掺有矿粉的聚合物防水砂浆使用方法，其具体步骤如下：准确称取掺有矿粉的聚合物防水材料，先将水加入搅拌机，随着搅拌机叶片转动，将掺有矿粉的聚合物防水材料匀速投入搅拌机；搅拌均匀后即可施工，加水量为材料重量的10%-25%。