CN105948617B - 一种抗裂、抗渗砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗裂、抗渗砂浆及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明一种抗裂、抗渗砂浆，由以下重量份的组分制成：水泥450～650份；水250～270份；细骨料1200～1500份；膨胀剂1～3份；抗渗剂1～3份；纤维0.4～1.2份；减水剂2.5～4.5份。本发明所配制砂浆，和易性好，其凝结时间可以通过调整外加剂的用量控制，施工时间便于控制，易于施工，由于砂浆加入抗裂纤维、抗渗剂、膨胀剂等材料，砂浆抗裂、抗渗综合性能得到了提高，有效地提高了工程的耐久性，该砂浆的配制方法简单、方便操作、可广泛推广应用。

Description

一种抗裂、抗渗砂浆及其制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种抗裂、抗渗砂浆及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

对于海工建筑、海砂建筑和盐碱地区建筑，沿海地区或周围环境中含有大量的氯离子和硫酸根离子，易对钢筋及砂浆产生腐蚀效应，降低砂浆碱度，破坏钢筋表面的钝化膜，引发钢筋锈蚀和膨胀，进一步导致砂浆保护层开裂和剥落，结构使用功能和力学性能不断劣化，同时受当地气候旱季高温少雨，多风；雨季潮湿多雨等气候影响，降低了建筑物的耐久性，建筑物的外墙往往出现开裂、渗水、渗白现象，十分影响建筑的外观和使用性。为此，国内外专家提出种种措施提高砂浆结构的抗裂能力。

而现代建筑中时常涉及到砂浆施工，如高层楼房基础、大型设备基础、高炉基础、水利大坝等。它主要的特点就是表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。砂浆内外温差较大时，会使砂浆产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。此外，由于环境温度的影响，若施工当地气温较高，砂浆浇筑成型后内外温差较大也易产生温度裂缝。

近年来随着国民经济的发展和生活水平的提高，建筑物外墙使用的材料品种越来越多，但是外墙出现渗水的现象也慢慢地多起来了。对此现象，工程界的分析不尽相同，归纳起来主要有二种意见：一种意见认为渗漏现象是使用了新型墙体材料所致；一种意见认为与墙材无关，主要是施工不当所为。在房屋建筑的施工过程中，砂浆抹灰是其中一项非常重要的内容。在这个过程中，如果原材料不规范或者是工人在施工的过程中技术不过关或者操作不规范的情况下，都有可能导致砂浆抹灰饰面的外墙渗漏现象出现。此外，在外墙抹灰面的地方，由于抹灰的砂浆产生收缩以及在施工时候可能出现的不规范操作，都可能导致在抹灰的局部可能会出现空鼓甚至裂缝，这些都是引起渗漏的因素。

特别是在一些沿海地区，海水或者空气中含有大量腐蚀性的分子或者离子，对建筑墙面等具有严重的腐蚀性，一旦墙面开裂，不但会影响外观，导致墙面出现渗水等现象，严重的更是威胁人畜的安全。因此研发一种本身具有抗裂、抗渗，且高强度的砂浆是是非必要的。

专利CN 105174857A公开了一种纤维砂浆预制构件，解决了现有砂浆预制构件易腐蚀、开裂、防火能力差等问题，所述纤维砂浆由以下重量份的原料组成：水泥300～500份，砂600～800份，骨料700～900份，钢纤维或碳纤维15～25份，聚丙乙烯10～20份，苯酚2～5份，聚乙烯醇2～5份，醋酸酯2～5份，减水剂15～50份，阻锈剂15～50份，矿渣30～100份。该砂浆预制构件采用多种纤维为原料，其成本较高，且防开裂的功能有限，不适用于沿海地区防腐蚀砂浆。其防腐性能主要是通过在纤维砂浆中添加阻锈剂减水剂的同时，在实心桩上还设置防腐树脂层来实现的，其制备工艺复杂。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种成本低，具有抗裂、抗渗性能要求的砂浆。

本发明一种抗裂、抗渗砂浆，由以下重量份的组分制成：

其中，所述的水泥优选为普通硅酸盐水泥，更优选为42.5R水泥。

所述细骨料优选为河砂，更优选采用细度模数2.7～2.9的河砂，更优选采用细度模数2.84的河砂。

上述所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其中所述纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维中的至少一种，优选为聚丙烯纤维。

上述所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其中所述膨胀剂为硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类、氧化钙类中的至少一种；优选为硫铝酸钙类中的一种。

本领域常用的减水剂均适用于本发明，优选的，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂、木质磺酸盐减水剂中的至少一种，更优选为聚羧酸系减水剂。

上述所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其中所述抗渗剂为氯化铁、硅灰粉末、锆化合物脂肪酸、锆化合物脂肪酸盐、甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷、石蜡、地沥青、橡胶及水溶性树脂乳液中的至少一种；优选为氯化铁、甲基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷、水溶性树脂乳液中的至少一种。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种抗裂、抗渗砂浆，优选由以下重量份的组分制成：

本发明解决的第二个技术问题是提供本发明所述一种抗裂、抗渗砂浆的制备方法。

依次将水泥、河砂、膨胀剂、抗渗剂、纤维加入砂浆搅拌机中搅拌均匀，同时将减水剂加入到砂浆搅拌用水中混合均匀，然后将水和减水剂混合液体加入到砂浆搅拌机中，充分搅拌1～3min后，取出，施工后得一种沿海地区抗裂、抗渗砂浆。

本发明主要通过选取砂浆水泥、砂、石、外加剂等原材料，进行砂浆配合比设计，在砂浆配合比中添加一定成分的抗渗剂、膨胀剂、减水剂和一定量的纤维，不添加矿物掺和料，从而降低砂浆的水化热。通过砂浆配合比设计实验，采用特定组分及配比制备出满足沿海地区环境下抗裂特性的砂浆。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明所配制砂浆，和易性好，其凝结时间可以通过调整外加剂的用量控制，施工时间便于控制，易于施工，由于砂浆加入抗裂纤维、抗渗剂、膨胀剂等材料，砂浆抗裂、抗渗综合性能得到了提高，有效地提高了工程的耐久性，该砂浆的配制方法简单、方便操作、可广泛推广应用。

具体实施方式

本发明一种抗裂、抗渗砂浆，由以下重量份的组分制成：

其中，所述的水泥优选为普通硅酸盐水泥，更优选为42.5R水泥。该水泥具有强度高、水化热大，抗冻性好、干缩小，耐磨性较好、抗碳化性较好等特点，能满足特殊施工场地对砂浆强度的要求。

所述细骨料优选为河砂，更优选采用细度模数2.7～2.9的河砂，更优选采用细度模数2.84的河砂。河沙是天然石在自然状态下，经水的作用力长时间反复冲撞、摩擦产生的，河沙颗粒圆滑，比较洁净，含泥量少，对外加剂吸附性弱，可以充分发挥外加剂的作用，配制出来的砂浆和易性好，施工便利，砂浆不易因为骨料含泥量高而开裂。

上述所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其中所述纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维中的至少一种，优选为聚丙烯纤维。合成纤维的化学组成和天然纤维完全不同，是从一些本身并不含有纤维素或蛋白质的物质如石油、煤、天然气、石灰石或农副产品，先合成单位，再用化学合成与机械加工的方法制成纤维。如聚酯纤维(涤纶)、聚酰胺纤维(锦纶或尼龙)、聚乙烯醇纤维(维纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚丙烯纤维(丙纶)、聚氯乙烯纤维(氯纶)等。它们在砂浆中的作用：1、有效提高砂浆的抗裂能力；2、大大提高砂浆的抗渗防水性能；3、增强抗冲击能力；4、增强抗冻能力。

本领域常用的减水剂均适用于本发明，优选的，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂、木质磺酸盐减水剂中的至少一种，更优选为聚羧酸系减水剂。

膨胀剂主要应用于地下工程具有防水要求的结构部位，用于桥梁、重型设备的基座灌浆压浆，或者水利水电工程、核电、石化及其它水工结构等。能引发体积膨胀的材料均可以加工成膨胀剂。膨胀剂的技术核心就是做到周期可控、膨胀率可控。复合材料的强度是从零到有的过程，其收缩主要也出现在前期硬化过程，此时给予一定值域的膨胀，即可带来有利的结果。而到了硬化后期，复合材料强度与结构形态已经趋于稳定，体积膨胀不但无法带来有利结果，反而会引发结构破坏。综上所述，膨胀剂材料的技术核心不在于膨胀，而在于何时膨胀、多大膨胀。好的膨胀剂必然是周期可控、膨胀率可控的。膨胀剂按照国家行业标准规定，分为硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类与氧化钙类三种。硫铝酸钙类膨胀剂是目前的主流产品，国内外绝大多数膨胀混凝土都采用水化硫铝酸钙(即钙矾石)为膨胀源。另有一部分氧化钙类膨胀剂，硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂市场上很少见。硫铝酸钙和氧化钙膨胀剂各有特点，硫铝酸钙类膨胀剂具有膨胀缓和，可控制性好，使用安全，存放期长的特点，因而应用比较广泛。但该类膨胀剂配制的混凝土不适合用于长期环境温度为80℃以上的工程。氧化钙类膨胀剂具有膨胀能高，膨胀爆发力强、早期膨胀大的特点，但如果煅烧控制不好，容易引发后期膨胀，该类膨胀剂存放期短，控制比较困难，用氧化钙类膨胀剂配制的混凝土不适合用于海水或有侵蚀性水的工程。因此本发明所用膨胀剂优选为硫铝酸钙类中的一种。

混凝土抗渗剂(系高分子成分)主要应用于混凝土的防水抗渗、堵漏、密实等，提高混凝土的自防水和抗渗性能，是道路桥梁、地铁、隧道、海防坝的首选材料，抗渗剂综合当前国内外新型防水抗渗材料的全新技术，在原有聚合物混凝土砂浆防水抗渗剂的基础上进一步研制开发，并充分采用全新技术的有机硅防水剂和高分子材料，经过一系列的复杂化学反应过程，制成品质超前的高分子混凝土抗渗剂。混凝土抗渗剂在与混凝土或砂浆层反应过程中，其主要成分高分子化合物的原子连接成线形并带有较长分支部网状，抗渗剂一般都是呈现乱向分布的立体结构，密布于混凝土或砂浆层的高分子结构，并完全堵塞混凝土或砂浆的毛细通道，使水泥及水泥砂浆具有憎水性，提高混凝土的抗渗能力，增加其密实度和抗渗性。抗渗剂在加热时不能熔融，只能变软；不能在任何溶剂中溶解，只能微溶胀；所以能够有效弥补在施工过程中各种微小瑕疵。抗渗剂具有耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、无毒无味的特点；被应用于各种防水工程中，其耐老化性能与建筑同寿命。本发明所用抗渗剂包括无机化合物类和有机化合物类，其中无机化合物类包括：氯化铁、硅灰粉末、锆化合物等。有机化合物类包括：脂肪酸及其盐类、有机硅表面活性剂(甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷)、石蜡、地沥青、橡胶及水溶性树脂乳液等，优选为氯化铁、甲基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷、水溶性树脂乳液中的至少一种。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种抗裂、抗渗砂浆，优选由以下重量份的组分制成：

本发明还提供一种抗裂、抗渗砂浆的制备方法。

具体是依次将水泥、河砂、膨胀剂、抗渗剂、纤维加入砂浆搅拌机中搅拌均匀，同时将减水剂加入到砂浆搅拌用水中混合均匀，然后将水和减水剂混合液体加入到砂浆搅拌机中，充分搅拌1～3min后，取出，施工后得一种沿海地区抗裂、抗渗砂浆。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例中的原料水泥采用PCB40水泥(相当于国内普通42.5R水泥)；细骨料采用细度模数为2.8的河砂；减水剂采用BMQ-06牌减水剂；膨胀剂选用当地的一种BMQ-KANA6型号膨胀剂，抗渗剂选用BMQ PH牌抗渗剂，纤维选用聚丙烯纤维，水参照混凝土搅拌用水标准。

实施例1

一、砂浆的制备

以越南台塑河静钢铁兴业责任有限公司1号、2号高炉工程总承包项目为依托，主要通过选取砂浆水泥、砂、外加剂等原材料，进行砂浆配合比设计，在砂浆配合比中添加一定成分的抗渗剂、膨胀剂、减水剂和一定量的纤维，进行砂浆配合比设计，因项目地处越南河静省奇英县沿海地区，地质勘察报告显示高炉区域地下水中含有大量的氯离子和硫酸根离子，通过添加膨胀剂、抗渗剂和抗裂纤维，来补偿水泥砂浆的自收缩，提高砂浆防水抗渗性能，达到沿海地区建筑高抗裂、抗渗砂浆性能要求，解决工程的实际应用问题。

根据技术方案，经配合比优化后，按照表1中K1～K5各组分配比，用计量称分别称取水泥，河砂，搅拌用水，西卡牌减水剂，膨胀剂，纤维，依次将水泥、河砂、膨胀剂、抗渗剂、纤维加入砂浆搅拌机中搅拌均匀，同时将减水剂加入到砂浆搅拌用水中混合均匀，然后将水和减水剂混合液体加入到砂浆搅拌机中，充分搅拌1～3min后，取出，施工后得一种沿海地区抗裂、抗渗砂浆。

表1 各组分成分及其重量配比

二、砂浆性能测试

根据《砂浆、混凝土防水剂》JC474-2008标准、《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ/T70-2009标准对砂浆的长期性能、防水抗渗性能、抗裂等性能进行检测。

表2 各试验组砂浆性能对比

从表2中可以看出，编号为K2、K3、K4、K5、D1、D2、D3、D4由于砂浆配合比里面各种原材料之间不是最优化的用量，所配置出的砂浆综合性能欠佳。由于砂浆配合比中加入了适量的抗渗剂，使砂浆具有一定的抗渗功能；又由于混凝土中加入了适量的膨胀剂，该膨胀剂在水泥的水化过程中有效弥补了砂浆的自收缩，使得砂浆内部收缩裂纹减少，另外，因为加入了抗裂纤维，使得砂浆的抗裂性能进一步提高，采用本发明特定重量配比下，用编号K1配方所配置得到的沿海地区抗裂、抗渗砂浆由于加入了抗渗剂、膨胀剂等外加剂，经过砂浆配合比优化实验其配合比为最优，经过试验实测其28d渗透压力为1.9MPa，28d粘结强度为1.0MPa，砂浆稠度、保水性、强度等砂浆性能指标最优。

Claims (13)

1.一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于，由以下重量份的组分制成：

其中，所述细骨料为河砂，细度模数2.7～2.9；

所述纤维为聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥。

3.根据权利要求2所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：水泥为42.5R水泥。

4.根据权利要求1所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：采用细度模数2.8的河砂。

5.根据权利要求1所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：所述纤维为聚丙烯纤维。

6.根据权利要求1所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂、木质磺酸盐减水剂中的至少一种.

7.根据权利要求6所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系减水剂。

8.根据权利要求1所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：所述膨胀剂为硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类、氧化钙类中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：所述膨胀剂为硫铝酸钙类中的一种。

10.根据权利要求1所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：所述抗渗剂为氯化铁、硅灰粉末、锆化合物脂肪酸、锆化合物脂肪酸盐、甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷、石蜡、地沥青、橡胶及水溶性树脂乳液中的至少一种。

11.根据权利要求10所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于：所述抗渗剂为氯化铁、甲基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷、水溶性树脂乳液中的至少一种。

12.根据权利要求1～11任一项所述的一种抗裂、抗渗砂浆，其特征在于，由以下重量份的组分制成：

13.权利要求1～12任一项所述的一种抗裂、抗渗砂浆的制备方法，其特征在于：依次将水泥、河砂、膨胀剂、抗渗剂、纤维加入砂浆搅拌机中搅拌均匀，同时将减水剂加入到砂浆搅拌用水中混合均匀，然后将水和减水剂混合液体加入到砂浆搅拌机中，充分搅拌1～3min后，取出，施工后得一种沿海地区抗裂、抗渗砂浆。