CN107572905A - 一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备与应用 - Google Patents

一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备与应用，具体制备方法为：将橡胶粉碎过筛后，置于硅烷偶联剂水溶液中表面改性，加入到热基质沥青中，在高速剪切下拌合，加入钠基纳米凹凸棒土，微波辐射，得到纳米改性沥青悬浮液；将乳化剂和盐酸加入到纳米改性沥青悬浮液中，经胶体磨制备得到纳米改性的乳化沥青；将纳米改性沥青与水泥、粉煤灰、建筑垃圾、河砂混合均匀，再加入缓凝剂、膨胀剂和高效减水剂、稳定剂和水，经强力搅拌混合均匀，得到绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆。本发明制备的砂浆中沥青经橡胶和凹凸棒土改性强度和变形性佳，再借助建筑垃圾的多级填料组合，制备得到高强、高弹、高耐久的绿色生态建筑材料。

Description

一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备与应用
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备与应用。
背景技术
随着建筑墙体材料不断改进，普通黏土砖已经逐渐被大量的新型墙体材料代替，对砂浆的性能要求也越来越高，从普通的水泥砂浆、混凝砂浆至防水砂浆、保温隔热砂浆、高弹砂浆等，砂浆从最简单的砌筑材料到具有耐久性、防水性、保温隔热性、抗裂性等高强高性能方面发展。水泥沥青砂浆是一种由沥青和水泥共同充当胶凝材料胶结细骨料硬化而成的具有一定弹性和韧性的有机-无机复合材料体系，在高速铁路无砟轨道结构中作为弹性垫层，位于刚性轨道板与混凝土底座之间，在对到结构中起到填充调整消除轨道板与底座之间的间隙，以及承力传力的作用。
目前广泛使用的水泥乳化沥青砂浆主要有静态弹性模量为100-400MPa的低弹模水泥沥青砂浆和静态弹性模量为7-10GPa的高弹模水泥沥青砂浆，其中高弹模水泥沥青砂浆的弹性模量更大，强度要求更高。中国专利CN 102336547B公开的一种高弹性阻尼的水泥沥青砂浆，该砂浆中包括水泥、膨胀剂、砂、乳化沥青、水、减水剂、消泡剂、铝粉和橡胶粉。中国专利CN 101475349B公开的纵连板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆，该水泥乳化沥青砂浆由干料、乳化沥青、聚合物乳液、水、减水剂和消泡剂组成，其中干料包括硅酸盐水泥胶凝材料、砂、聚乙烯醇纤维、铝粉、聚合物和石粉，乳化沥青包括沥青、阴离子型乳化剂、非离子型乳化剂、两性离子型乳化剂、稳定剂、助剂和水，该砂浆低温耐久性能好，弹性模量约9000GPa，属于高弹模水泥沥青砂浆。由上述现有技术可知，可以利用旧轮胎回收橡胶粉电梯部分乳化沥青或者砂，提高砂浆的阻尼和温度敏感性，降低成本，利用亲水性好、长度适中的纤维对砂浆进行增韧，提高砂浆的抗裂性和体积稳定性，利用沥青与膨胀剂相结合控制水泥的干燥收缩和稳定收缩。本发明对水泥砂浆中的乳化沥青进行纳米改性，力求达到更佳的综合性能，使之适用于装配式建筑板块连接处。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备与应用，利用沥青经橡胶和凹凸棒土改性得到强度和变形性佳的纳米改性乳化沥青，再借助建筑垃圾的多级填料组合提高砂浆的密度，最后与缓凝剂、稳定剂、减水剂等助剂配合，制备得到高强、高弹、高耐久的绿色生态建筑材料。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将橡胶粉碎过筛后，置于硅烷偶联剂水溶液中表面改性，加入到180-185℃的热基质沥青中，在高速剪切下拌合90min，加入钠基纳米凹凸棒土，混合均匀后，微波辐射，得到纳米改性沥青悬浮液；
(2)将乳化剂和盐酸调节剂加入到步骤(1)制备的纳米改性沥青悬浮液中，经胶体磨制备得到纳米改性的乳化沥青；
(3)将步骤(2)制备的纳米改性沥青20-25份，与水泥100-150份、粉煤灰20-30份、建筑垃圾10-30份、河砂60-80份混合均匀，再加入缓凝剂1-3份、膨胀剂1-2份、高效减水剂2-4份、稳定剂1-3份和水58-70份，经强力搅拌混合均匀，得到绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，橡胶粉的原料为废弃橡胶，橡胶粉碎过筛的粒径为160-250目，沥青为Shell70级道路石油沥青。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，硅烷偶联剂水溶液中硅烷偶联剂的含量为0.2-0.3％，硅烷偶联剂为KH792或者Si-602。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，微波辐射的功率为100-200W，时间为1-30min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，乳化剂为慢裂慢凝型阳离子乳化剂BH-MM。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，建筑垃圾中含有粗砂、中砂和细砂，所述粗砂的粒径为5-2.5mm，所述中砂的粒径为2.5-1.2mm，所述细砂的粒径为1.2-0.5mm，所述粗砂、中砂和细砂的体积百分比为0.3-0.32:0.3-0.4:0.3-0.35。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，缓凝剂为葡萄糖酸钠。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，膨胀剂为铝粉。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，稳定剂为质量比为1:40-50的二氧化硅和聚乙烯。
本发明还提供一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的应用，其特征在于，所述绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆应用于装配式建筑板块连接处，用于缓冲砌体之间的各种变形。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的主要原料为纳米材料改性的乳化沥青，该沥青的主要原料为橡胶和沥青，利用高速剪切和微波处理，将橡胶的三维交联结构打开，使沥青的轻质组分浸入到橡胶颗粒内部，使橡胶溶胀并溶解，在有效提高沥青的粘度弹性的同时，降低粘度，提高储存的稳定性，且橡胶经硅烷偶联剂处理后更溶于与沥青分散均匀，再加入钠基纳米凹凸棒土，利用凹凸棒土的孔隙增加橡胶与沥青的结合力，进一步提高沥青的强度、弹性和热稳定性。
(2)本发明制备的绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆中含有多级建筑垃圾，砂浆的强度主要体现为砂颗粒间的黏结力，通常砂浆的抗压强度越高，其黏结力越大，本发明用不同尺寸的建筑垃圾按照粗砂、中砂、细砂配合组合成大密度砂，在制备的浇筑砂浆中粗颗粒砂形成骨架，中砂填充粗砂孔隙，细砂填充更小孔隙，水泥浆均匀的包裹在砂周围，填充更加密实，制备的砂浆密实性好，试块密度大，其强度也高。
(3)本发明制备的绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备方法简单，制备的浇筑砂浆具有类似橡胶弹性变形的能力，解决了现有浇筑砂浆存在易脆性、抗裂性和抗震性能差的问题，可以在砖砌体之间形成良好的粘结力，缓冲砌体之间的各种变形，具有高强、高弹、高耐久的特点，特别适合应用于装配式建筑板块连接处，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)按照重量比为10：80:2的橡胶粉、沥青和钠基纳米凹凸棒土，将废弃橡胶粉碎过160目筛后，置于0.2％的硅烷偶联剂KH792水溶液中表面改性，加入到180℃的热基质Shell70级道路石油沥青中，以2000r/min的速率高速剪切下拌合90min，加入钠基纳米凹凸棒土，混合均匀后，在100W功率下微波辐射1min，得到纳米改性沥青悬浮液。
(2)将慢裂慢凝型阳离子乳化剂BH-MM和盐酸调节剂加入到纳米改性沥青悬浮液中，经胶体磨制备得到纳米改性的乳化沥青。
(3)将纳米改性沥青20份，与水泥100份、粉煤灰20份、体积百分比为0.3:0.4:0.3的5-2.5mm粗砂、2.5-1.2mm中砂和1.2-0.5mm细砂的建筑垃圾10份、河砂60份混合均匀，再加入葡萄糖酸钠缓凝剂1份、铝粉膨胀剂1份、高效减水剂2份、质量比为1:40的二氧化硅和聚乙烯稳定剂1份和水58份，经强力搅拌混合均匀，得到绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆。
实施例2：
(1)按照重量比为30：100:3的橡胶粉、沥青和钠基纳米凹凸棒土，将废弃橡胶粉碎过250目筛后，置于0.3％的硅烷偶联剂Si-602水溶液中表面改性，加入到185℃的热基质Shell70级道路石油沥青中，以3000r/min的速率高速剪切下拌合90min，加入钠基纳米凹凸棒土，混合均匀后，在200W功率下微波辐射30min，得到纳米改性沥青悬浮液。
(2)将慢裂慢凝型阳离子乳化剂BH-MM和盐酸调节剂加入到纳米改性沥青悬浮液中，经胶体磨制备得到纳米改性的乳化沥青。
(3)将纳米改性沥青25份，与水泥150份、粉煤灰30份、体积百分比为0.32:0.38:0.3的5-2.5mm粗砂、2.5-1.2mm中砂和1.2-0.5mm细砂的建筑垃圾30份、河砂80份混合均匀，再加入葡萄糖酸钠缓凝剂3份、铝粉膨胀剂2份、高效减水剂4份、质量比为1:50的二氧化硅和聚乙烯稳定剂3份和水70份，经强力搅拌混合均匀，得到绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆。
实施例3：
(1)按照重量比为20：90:2.5的橡胶粉、沥青和钠基纳米凹凸棒土，将废弃橡胶粉碎过200目筛后，置于0.25％的硅烷偶联剂KH792水溶液中表面改性，加入到185℃的热基质Shell70级道路石油沥青中，以2500r/min的速率高速剪切下拌合90min，加入钠基纳米凹凸棒土，混合均匀后，在150W功率下微波辐射10min，得到纳米改性沥青悬浮液。
(2)将慢裂慢凝型阳离子乳化剂BH-MM和盐酸调节剂加入到纳米改性沥青悬浮液中，经胶体磨制备得到纳米改性的乳化沥青。
(3)将纳米改性沥青23份，与水泥140份、粉煤灰25份、体积百分比为0.3:0.35:0.35的5-2.5mm粗砂、2.5-1.2mm中砂和1.2-0.5mm细砂的建筑垃圾20份、河砂70份混合均匀，再加入葡萄糖酸钠缓凝剂2份、铝粉膨胀剂1.5份、高效减水剂3份、质量比为1:45的二氧化硅和聚乙烯稳定剂2份和水60份，经强力搅拌混合均匀，得到绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆。
实施例4：
(1)按照重量比为25：100:2.5的橡胶粉、沥青和钠基纳米凹凸棒土，将废弃橡胶粉碎过180目筛后，置于0.2％的硅烷偶联剂Si-602水溶液中表面改性，加入到180℃的热基质Shell70级道路石油沥青中，以2800r/min的速率高速剪切下拌合90min，加入钠基纳米凹凸棒土，混合均匀后，在150W功率下微波辐射15min，得到纳米改性沥青悬浮液。
(2)将慢裂慢凝型阳离子乳化剂BH-MM和盐酸调节剂加入到纳米改性沥青悬浮液中，经胶体磨制备得到纳米改性的乳化沥青。
(3)将纳米改性沥青23份，与水泥110份、粉煤灰24份、体积百分比为0.32:0.33:0.35的5-2.5mm粗砂、2.5-1.2mm中砂和1.2-0.5mm细砂的建筑垃圾25份、河砂75份混合均匀，再加入葡萄糖酸钠缓凝剂1份、铝粉膨胀剂2份、高效减水剂3份、质量比为1:50的二氧化硅和聚乙烯稳定剂2份和水65份，经强力搅拌混合均匀，得到绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆。
实施例5：
(1)按照重量比为15：95:2的橡胶粉、沥青和钠基纳米凹凸棒土，将废弃橡胶粉碎过200目筛后，置于0.3％的硅烷偶联剂Si-602水溶液中表面改性，加入到185℃的热基质Shell70级道路石油沥青中，以2000r/min的速率高速剪切下拌合90min，加入钠基纳米凹凸棒土，混合均匀后，在200W功率下微波辐射1min，得到纳米改性沥青悬浮液。
(2)将慢裂慢凝型阳离子乳化剂BH-MM和盐酸调节剂加入到纳米改性沥青悬浮液中，经胶体磨制备得到纳米改性的乳化沥青。
(3)将纳米改性沥青25份，与水泥100份、粉煤灰30份、体积百分比为0.3:0.4:0.3的5-2.5mm粗砂、2.5-1.2mm中砂和1.2-0.5mm细砂的建筑垃圾30份、河砂60份混合均匀，再加入葡萄糖酸钠缓凝剂3份、铝粉膨胀剂1份、高效减水剂4份、质量比为1:40的二氧化硅和聚乙烯稳定剂3份和水58份，经强力搅拌混合均匀，得到绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆。
实施例6：
(1)按照重量比为15：90:3的橡胶粉、沥青和钠基纳米凹凸棒土，将废弃橡胶粉碎过220目筛后，置于0.3％的硅烷偶联剂Si-602水溶液中表面改性，加入到180℃的热基质Shell70级道路石油沥青中，以2500r/min的速率高速剪切下拌合90min，加入钠基纳米凹凸棒土，混合均匀后，在200W功率下微波辐射25min，得到纳米改性沥青悬浮液。
(2)将慢裂慢凝型阳离子乳化剂BH-MM和盐酸调节剂加入到纳米改性沥青悬浮液中，经胶体磨制备得到纳米改性的乳化沥青。
(3)将纳米改性沥青20份，与水泥150份、粉煤灰20份、体积百分比为0.32:0.38:0.3的5-2.5mm粗砂、2.5-1.2mm中砂和1.2-0.5mm细砂的建筑垃圾10份、河砂80份混合均匀，再加入葡萄糖酸钠缓凝剂1份、铝粉膨胀剂2份、高效减水剂2份、质量比为1:50的二氧化硅和聚乙烯稳定剂1份和水70份，经强力搅拌混合均匀，得到绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆。
经检测，实施例1-6制备的绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆以及现有技术的乳化沥青砂浆的弹性、力学性能和耐久性能的结果如下所示：
由上表可见，本发明制备的绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的密度大，强度好，韧性好，弹性好，经纳米凹凸棒土改性后收缩性良好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将橡胶粉碎过筛后，置于硅烷偶联剂水溶液中表面改性，加入到180-185℃的热基质沥青中，在高速剪切下拌合90min，加入钠基纳米凹凸棒土，混合均匀后，微波辐射，得到纳米改性沥青悬浮液；
(2)将乳化剂和盐酸调节剂加入到步骤(1)制备的纳米改性沥青悬浮液中，经胶体磨制备得到纳米改性的乳化沥青；
(3)将步骤(2)制备的纳米改性沥青20-25份，与水泥100-150份、粉煤灰20-30份、建筑垃圾10-30份、河砂60-80份混合均匀，再加入缓凝剂1-3份、膨胀剂1-2份、高效减水剂2-4份、稳定剂1-3份和水58-70份，经强力搅拌混合均匀，得到绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：所述步骤(1)中，橡胶粉的原料为废弃橡胶，橡胶粉碎过筛的粒径为160-250目，沥青为Shell70级道路石油沥青。
3.根据权利要求1所述的一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：所述步骤(1)中，硅烷偶联剂水溶液中硅烷偶联剂的含量为0.2-0.3％，硅烷偶联剂为KH792或者Si-602。
4.根据权利要求1所述的一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：所述步骤(1)中，微波辐射的功率为100-200W，时间为1-30min。
5.根据权利要求1所述的一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：所述步骤(2)中，乳化剂为慢裂慢凝型阳离子乳化剂BH-MM。
6.根据权利要求1所述的一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：所述步骤(3)中，建筑垃圾中含有粗砂、中砂和细砂，所述粗砂的粒径为5-2.5mm，所述中砂的粒径为2.5-1.2mm，所述细砂的粒径为1.2-0.5mm，所述粗砂、中砂和细砂的体积百分比为0.3-0.32:0.3-0.4:0.3-0.35。
7.根据权利要求1所述的一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：所述步骤(3)中，缓凝剂为葡萄糖酸钠。
8.根据权利要求1所述的一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：所述步骤(3)中，膨胀剂为铝粉。
9.根据权利要求1所述的一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的制备，其特征在于：所述步骤(3)中，稳定剂为质量比为1:40-50的二氧化硅和聚乙烯。
10.一种绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆的应用，其特征在于，所述绿色环保高弹抗裂装配式建筑用浇筑砂浆应用于装配式建筑板块连接处，用于缓冲砌体之间的各种变形。
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