CN107382186A - 一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆 - Google Patents

一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，属于建筑材料领域。本发明将毛竹用刀劈成竹片，经反复碾压、蒸汽爆破处理得到爆破竹片，与氢氧化钠溶液混合后加热煮沸处理得到混合液，加入乙二胺和高碘酸钠搅拌反应过滤，分离得到滤渣，即为预改性竹纤维，经环氧氯丙烷改性得到改性竹纤维，再将大豆、葡萄皮和水混合后打浆得到混合浆料，经密封发酵、过滤分离得到发酵滤液，与冲洗后的河砂混合，继续密闭发酵得到发酵产物，与普通硅酸盐水泥、改性竹纤维和水搅拌混合后出料，即得高拉伸粘结强度抗裂砂浆。本发明的有益效果是：本发明抗裂砂浆具有较高的拉伸粘结强度，不易出现脱落现象，值得推广与使用。

Description

一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆
技术领域
本发明涉及一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，属于建筑材料领域。
背景技术
随着节约能源与保护环境要求的不断提高，外保温系统的优势逐渐被人们所重视，外墙外保温技术得到了长足的发展，与之配套的抹面砂浆抗裂技术也受到了人们的广泛关注。对于砂浆来说，因其总是附着于某一基材的表面，而与基层之间存在相互作用，又因其厚度较薄且直接与自然环境相接触，很容易失水而产生干缩变形。且由于外保温系统所处的环境温度和温度变化比较大，传统的砂浆保水性差、收缩大、抗裂性能差，严重制约了保温材料的推广与使用。因此，抗裂砂浆应运而生，也成为人们研究的重点。
抗裂砂浆是由抗裂剂、水泥和砂按一定比例加水搅拌制成的能满足一定变形而保持不开裂的砂浆。也是由水泥、细骨料、掺和料、聚合物外加剂等配制组成，通常用于自保温系统轻质墙体和外墙保温系统保温层的抹面处理，起增强保护、抗裂，对保温系统的耐候性和机械稳定性至关重要。但由于砂浆的和易性差，使得其保水、抗裂性能下降。中国专利申请号CN201410161209.6公开了一种防水抗裂砂浆及其制备方法，其特征在于：所述防水抗裂砂浆包括重量比例230～280份的水泥、重量比例55～84份的粉煤灰、重量比例1000～1200份的中砂、重量比例10～19份的改性剂和重量比例220～270份的水，所述改性剂为可再分散乳胶粉和聚合物乳液中的一种。通过采用上述的以水泥和粉煤灰为主要原料，以聚合物乳液或可再分散胶粉为改性剂，使之与中砂和水搅拌混合，从而提高砂浆防水性能和抗裂性能。但该抗裂砂浆拉伸粘结强度相对较低，易出现脱落现象，从而导致抗裂砂浆的强度降低。所以，如何实现一种高拉伸粘结强度的抗裂砂浆是业内亟待解决的技术问题，不仅对建筑材料领域具有积极的意义，也对抗裂砂浆的发展具有积极的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前抗裂砂浆拉伸粘结强度相对较低，易出现脱落现象的弊端，提供了一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，是由以下按重量份数计的原料组成：30～40份普通硅酸盐水泥、25～35份发酵产物、10～15份改性竹纤维和20～30份水，所述的发酵产物是由以下方法制得的：
（1）将大豆、葡萄皮和水混合后打浆，得到混合浆料，将混合浆料密封发酵，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液；
（2）称取河砂，用水冲洗后与上述发酵滤液混合，再次装入发酵罐中，密闭发酵，待发酵结束后，得到发酵产物。
所述的改性竹纤维是由预改性竹纤维经环氧氯丙烷改性得到的，具体改性方法如下：
将预改性竹纤维和环氧氯丙烷以及对苯二酚混合，得到反应液，再向反应液中加入四丁基氯化铵，加热升温，保温搅拌反应后过滤，分离得到滤饼，即为改性竹纤维。
所述的预改性竹纤维是通过以下方法制得的：
（1）称取毛竹用刀劈成竹片，将竹片用石磙反复碾压30～50min，再将碾压后的竹片蒸汽爆破处理，得到爆破竹片；
（2）将上述爆破竹片和氢氧化钠溶液混合后加热煮沸处理3～5h，得到混合液，待混合液自然冷却至70～80℃时，将混合液、乙二胺和高碘酸钠混合，搅拌反应1～2h后过滤，分离得到滤渣，即为预改性竹纤维。
步骤（1）中所述的大豆、葡萄皮和水的质量比为1:1:5，密封发酵温度为33～38℃，密封发酵时间为20～30天。
步骤（2）中所述的河砂的粒径为2～4mm，冲洗后的河砂和发酵滤液的质量比为1:5，密闭发酵的温度为40～50℃，密闭发酵的时间为7～9天。
所述的预改性竹纤维和环氧氯丙烷以及对苯二酚的质量比为10:20:1，四丁基氯化铵的加入量为反应液质量的1%，加热升温的温度为105～110℃，保温搅拌反应时间为3～5h。
步骤（1）中所述的竹片的长度为3～5cm，宽度为1～2cm，厚度为1～3mm，蒸汽爆破处理压力为3～5MPa，蒸汽爆破处理时间为5～7min。
步骤（2）中所述的爆破竹片和氢氧化钠溶液的质量比为1:5，氢氧化钠溶液的质量分数为15%，混合液、乙二胺和高碘酸钠的质量比为10:1:1。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明首先将竹片碾压，初步解纤，再经蒸汽爆破处理，在一定的蒸汽压力和温度条件下，竹片中的纤维素和半纤维素发生部分降解，生成糠醛类化合物，并经爆破形成棉絮状的单体纤维，增加了竹纤维的可塑性，再将爆破竹纤维进行碱煮，使得碱溶性的木质素降解，并可以与糠醛类化合物生成树脂聚合物，用其作为砂浆填料，可以提高砂浆的内部粘合强度，提高砂浆的拉伸粘结强度；
（2）本发明将爆破、碱煮后的纤维继续通过乙二胺和高碘酸钠改性，在乙二胺和高碘酸钠的作用下使竹纤维内部的羟基暴露出来，同时将部分羟基氧化成羧基，利用羧基与环氧氯丙烷反应，向竹纤维表面接枝环氧基团，得到改性竹纤维，接着用大豆以及葡萄皮混合发酵，得到富含氨基酸和微生物的发酵滤液，再将河砂和发酵滤液继续发酵，在微生物的生物自交联作用下使得氨基酸降解形成的氨基引入到河砂表面，将表面引入氨基的河砂和接枝环氧基团的竹纤维共同作为抗裂砂浆原料，在发酵液中有机羧酸的催化作用下，环氧基团和氨基发生开环交联反应，在砂浆内部形成三维网状交联结构，进一步提高了抗裂砂浆的拉伸粘接强度，同时竹纤维本身优异的抗拉性能，可以阻止砂浆裂纹的扩展，同时也增强了砂浆的抗裂性，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
称取毛竹用刀劈成长度为3～5cm，宽度为1～2cm，厚度为1～3mm的竹片，将竹片用石磙反复碾压30～50min，再将碾压后的竹片放入蒸汽爆破机中，在爆破压力为3～5MPa的条件下，蒸汽爆破处理5～7min，得到爆破竹片；将爆破竹片和质量分数为15%氢氧化钠溶液按质量比为1:5混合后加热煮沸处理3～5h，得到混合液，待混合液自然冷却至70～80℃时，按质量比为10:1:1将混合液、乙二胺和高碘酸钠混合，搅拌反应1～2h后过滤，分离得到滤渣，即为预改性竹纤维；按质量比为10:20:1将预改性竹纤维和环氧氯丙烷以及对苯二酚混合，得到反应液，再向反应液中加入反应液质量1%的四丁基氯化铵，加热升温至105～110℃，保温搅拌反应3～5h后过滤，分离得到滤饼，即为改性竹纤维；按质量比为1:1:5将大豆、葡萄皮和水混合后放入打浆机中打浆处理20～30min，得到混合浆料，将混合浆料装入发酵罐中，密封罐口在33～38℃下自然发酵20～30天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液；称取粒径为2～4mm的河砂，用水冲洗3～5遍后，按质量比为1:5将冲洗后的河砂和发酵滤液混合，再次装入发酵罐中，在40～50℃下继续密闭发酵7～9天，待发酵结束后，得到发酵产物；按重量份数计，称取30～40份普通硅酸盐水泥、25～35份发酵产物、10～15份改性竹纤维和20～30份水加入到卧式搅拌机中，以50～60r/min转速搅拌混合5～10min后出料，即得高拉伸粘结强度抗裂砂浆。
实例1
称取毛竹用刀劈成长度为3cm，宽度为1cm，厚度为1mm的竹片，将竹片用石磙反复碾压30min，再将碾压后的竹片放入蒸汽爆破机中，在爆破压力为3MPa的条件下，蒸汽爆破处理5min，得到爆破竹片；将爆破竹片和质量分数为15%氢氧化钠溶液按质量比为1:5混合后加热煮沸处理3h，得到混合液，待混合液自然冷却至70℃时，按质量比为10:1:1将混合液、乙二胺和高碘酸钠混合，搅拌反应1h后过滤，分离得到滤渣，即为预改性竹纤维；按质量比为10:20:1将预改性竹纤维和环氧氯丙烷以及对苯二酚混合，得到反应液，再向反应液中加入反应液质量1%的四丁基氯化铵，加热升温至105℃，保温搅拌反应3h后过滤，分离得到滤饼，即为改性竹纤维；按质量比为1:1:5将大豆、葡萄皮和水混合后放入打浆机中打浆处理20min，得到混合浆料，将混合浆料装入发酵罐中，密封罐口在33℃下自然发酵20天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液；称取粒径为2mm的河砂，用水冲洗3遍后，按质量比为1:5将冲洗后的河砂和发酵滤液混合，再次装入发酵罐中，在40℃下继续密闭发酵7天，待发酵结束后，得到发酵产物；按重量份数计，称取30份普通硅酸盐水泥、25份发酵产物、10份改性竹纤维和20份水加入到卧式搅拌机中，以50r/min转速搅拌混合5min后出料，即得高拉伸粘结强度抗裂砂浆。
实例2
称取毛竹用刀劈成长度为4cm，宽度为2cm，厚度为2mm的竹片，将竹片用石磙反复碾压40min，再将碾压后的竹片放入蒸汽爆破机中，在爆破压力为4MPa的条件下，蒸汽爆破处理6min，得到爆破竹片；将爆破竹片和质量分数为15%氢氧化钠溶液按质量比为1:5混合后加热煮沸处理4h，得到混合液，待混合液自然冷却至75℃时，按质量比为10:1:1将混合液、乙二胺和高碘酸钠混合，搅拌反应2h后过滤，分离得到滤渣，即为预改性竹纤维；按质量比为10:20:1将预改性竹纤维和环氧氯丙烷以及对苯二酚混合，得到反应液，再向反应液中加入反应液质量1%的四丁基氯化铵，加热升温至108℃，保温搅拌反应4h后过滤，分离得到滤饼，即为改性竹纤维；按质量比为1:1:5将大豆、葡萄皮和水混合后放入打浆机中打浆处理25min，得到混合浆料，将混合浆料装入发酵罐中，密封罐口在35℃下自然发酵25天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液；称取粒径为3mm的河砂，用水冲洗4遍后，按质量比为1:5将冲洗后的河砂和发酵滤液混合，再次装入发酵罐中，在45℃下继续密闭发酵8天，待发酵结束后，得到发酵产物；按重量份数计，称取35份普通硅酸盐水泥、30份发酵产物、13份改性竹纤维和25份水加入到卧式搅拌机中，以55r/min转速搅拌混合8min后出料，即得高拉伸粘结强度抗裂砂浆。
实例3
称取毛竹用刀劈成长度为5cm，宽度为2cm，厚度为3mm的竹片，将竹片用石磙反复碾压50min，再将碾压后的竹片放入蒸汽爆破机中，在爆破压力为5MPa的条件下，蒸汽爆破处理7min，得到爆破竹片；将爆破竹片和质量分数为15%氢氧化钠溶液按质量比为1:5混合后加热煮沸处理5h，得到混合液，待混合液自然冷却至80℃时，按质量比为10:1:1将混合液、乙二胺和高碘酸钠混合，搅拌反应2h后过滤，分离得到滤渣，即为预改性竹纤维；按质量比为10:20:1将预改性竹纤维和环氧氯丙烷以及对苯二酚混合，得到反应液，再向反应液中加入反应液质量1%的四丁基氯化铵，加热升温至110℃，保温搅拌反应5h后过滤，分离得到滤饼，即为改性竹纤维；按质量比为1:1:5将大豆、葡萄皮和水混合后放入打浆机中打浆处理30min，得到混合浆料，将混合浆料装入发酵罐中，密封罐口在38℃下自然发酵30天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液；称取粒径为4mm的河砂，用水冲洗5遍后，按质量比为1:5将冲洗后的河砂和发酵滤液混合，再次装入发酵罐中，在50℃下继续密闭发酵9天，待发酵结束后，得到发酵产物；按重量份数计，称取40份普通硅酸盐水泥、35份发酵产物、15份改性竹纤维和30份水加入到卧式搅拌机中，以60r/min转速搅拌混合10min后出料，即得高拉伸粘结强度抗裂砂浆。
对照例：武汉某公司生产的抗裂砂浆。
将上述实施例所得高拉伸粘结强度抗裂砂浆与对照例的抗裂砂浆进行检测，具体检测如下：
1、拉伸粘结强度：按照JGJ 253-2011《无机轻集料砂浆保温系统技术规程》用拉力试验机进行测定；
2、抗压强度：按照JG/T 230-2007《预拌砂浆》用混凝土抗压强度检测仪进行测定；
3、抗折强度：按照JG/T 158标准用抗折试验机进行测定。
结果如表一所示。
表一：
备注：压折比为抗压强度与抗折强度的比值，压折比越小表明砂浆的柔韧性越好。
由上表可知，本发明高拉伸粘结强度抗裂砂浆具有较高的拉伸粘结强度，值得推广与使用。

Claims (8)

1.一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，是由以下按重量份数计的原料组成：30～40份普通硅酸盐水泥、25～35份发酵产物、10～15份改性竹纤维和20～30份水，其特征在于，所述的发酵产物是由以下方法制得的：
（1）将大豆、葡萄皮和水混合后打浆，得到混合浆料，将混合浆料密封发酵，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液；
（2）称取河砂，用水冲洗后与上述发酵滤液混合，再次装入发酵罐中，密闭发酵，待发酵结束后，得到发酵产物。
2.根据权利要求1所述的一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，其特征在于，所述的改性竹纤维是由预改性竹纤维经环氧氯丙烷改性得到的，具体改性方法如下：
将预改性竹纤维和环氧氯丙烷以及对苯二酚混合，得到反应液，再向反应液中加入四丁基氯化铵，加热升温，保温搅拌反应后过滤，分离得到滤饼，即为改性竹纤维。
3.根据权利要求2所述的一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，其特征在于，所述的预改性竹纤维是通过以下方法制得的：
（1）称取毛竹用刀劈成竹片，将竹片用石磙反复碾压30～50min，再将碾压后的竹片蒸汽爆破处理，得到爆破竹片；
（2）将上述爆破竹片和氢氧化钠溶液混合后加热煮沸处理3～5h，得到混合液，待混合液自然冷却至70～80℃时，将混合液、乙二胺和高碘酸钠混合，搅拌反应1～2h后过滤，分离得到滤渣，即为预改性竹纤维。
4.根据权利要求1所述的一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，其特征在于，步骤（1）中所述的大豆、葡萄皮和水的质量比为1:1:5，密封发酵温度为33～38℃，密封发酵时间为20～30天。
5.根据权利要求1所述的一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，其特征在于，步骤（2）中所述的河砂的粒径为2～4mm，冲洗后的河砂和发酵滤液的质量比为1:5，密闭发酵的温度为40～50℃，密闭发酵的时间为7～9天。
6.根据权利要求2所述的一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，其特征在于，所述的预改性竹纤维和环氧氯丙烷以及对苯二酚的质量比为10:20:1，四丁基氯化铵的加入量为反应液质量的1%，加热升温的温度为105～110℃，保温搅拌反应时间为3～5h。
7.根据权利要求3所述的一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，其特征在于，步骤（1）中所述的竹片的长度为3～5cm，宽度为1～2cm，厚度为1～3mm，蒸汽爆破处理压力为3～5MPa，蒸汽爆破处理时间为5～7min。
8.根据权利要求3所述的一种高拉伸粘结强度抗裂砂浆，其特征在于，步骤（2）中所述的爆破竹片和氢氧化钠溶液的质量比为1:5，氢氧化钠溶液的质量分数为15%，混合液、乙二胺和高碘酸钠的质量比为10:1:1。
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