CN107698212A - 一种复合环保防水干粉砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种复合环保防水干粉砂浆及其制备方法，其由水泥、砂、改性聚合物胶粉、掺合料以及化学添加剂组成，其中，砂由细砂和高岭土尾矿砂组成，改性聚合物胶粉为硅氧烷‑苯乙烯‑丙烯酸酯共聚乳胶粉乳胶粉，掺合料包含高钙粉煤灰、钢渣微粉以及改性纤蛇纹石纤维，化学添加剂包含改性防水胶粉、二烷基聚硅氧烷、甲基丙烯酸镁、羟乙基甲基纤维素以及2‑丙烯酰胺‑2甲基丙烯磺酸钠。从而使得复合环保防水干粉砂浆不仅抗压强度大、防水性能好，而且抗裂抗收缩性能高，成本低。

Description

一种复合环保防水干粉砂浆及其制备方法
本申请为分案申请，原案专利号为：201510591711.5，申请日为2015年09月12日，发明名称为：一种复合环保防水干粉砂浆及其制备方法。
技术领域
本发明涉及一种建筑材料，具体地说，是一种复合型可防水的环保干粉砂浆及其制备方法。
背景技术
近些年来，城市地下空间的大规模开发应用，以及大量地下人防工程的修缮和恢复利用，这些场合的防水工程多采用刚柔结合、多道设防的背水面施工，因此防水性砂浆类产品具有很大的市场需求。
传统的防水砂浆多为刚性防水砂浆产品，这类产品可用于背水面、迎水面的防水施工，用于地下、屋面、外墙等防水工程，可在潮湿的基础面施工；但是在实际地工程应用中发现，这类刚性防水砂浆产品存在抗渗能力差、吸水率和干缩率大及易开裂等问题。为改善防水砂浆的使用性能，目前广泛采用掺加防水剂堵塞渗水通道等措施，这对减少混凝土和水泥砂浆的缺陷起到了一定作用，但是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。
聚合物改性防水砂浆是提高刚性防水砂浆抗渗性能的行之有效的方法之一，经聚合物改性后的水泥砂浆因具有较好的抗渗性能、较小的弹性模量而受到广泛关注。聚合物防水砂浆是以水泥、细骨料为主要原料，以聚合物和添加剂等改性材料并以适当配比混合而成的防水材料。但是，大量的工程应用实践表明，在水泥砂浆中掺入聚合物虽然提高了砂浆的防水抗渗性能，砂浆出现了早强的现象，但是砂浆的后期抗折、抗压强度均呈下降趋势，有些甚至出现开裂现在，整体削弱了其防水作用。
目前按照国家标准GB/T984-2011《聚合物水泥防水砂浆》的要求，对于防水砂浆的各性能指标进一步提高。如何制备一种抗压强度大和防水性能好的干粉砂浆成为相关制造商亟需解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种复合环保防水干粉砂浆及其制备方法，其针对现有技术存在的不足进行改进，使得干粉砂浆不仅抗压强度大、防水性能好，而且抗裂抗收缩性能高，成本低。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种复合环保防水干粉砂浆由水泥、砂、改性聚合物胶粉、掺合料以及化学添加剂组成，其中，所述水泥由普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥组成，所述砂由细砂和高岭土尾矿砂组成，所述改性聚合物胶粉为硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉乳胶粉，所述掺合料包含高钙粉煤灰、钢渣微粉以及改性纤蛇纹石纤维，所述化学添加剂包含改性防水胶粉、二烷基聚硅氧烷、甲基丙烯酸镁、羟乙基甲基纤维素以及2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠。
根据本发明的一实施例，所述复合环保防水干粉砂浆以重量份计由下列组分组成：400份水泥；80～100份细砂；100～120份高岭土尾矿砂；10～15份硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉；60～80份高钙粉煤灰；20～30份钢渣微粉；15～20份改性纤蛇纹石纤维；8～10份改性防水胶粉；1～1.5份二烷基聚硅氧烷；3～5份甲基丙烯酸镁；4～5份羟乙基甲基纤维素；以及2～3份2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠。
根据本发明的一实施例，所述改性纤蛇纹石纤维包含改性剂和纤蛇纹石纤维，其中，所述改性剂为十八烷基三甲基氯化铵，得以在纤蛇纹石纤维增加十八烷基。
根据本发明的一实施例，所述改性防水胶粉由改性矿粉和有机聚合物组成，其中，所述改性矿粉由甲基硅醇钠改性累托石矿粉组成，矿粉的粒度325目筛余不大于10％，所述有机聚合物为聚乙烯吡咯烷酮。
优选地，所述水泥组分的重量份计为：普通硅酸盐水泥320～350，矿渣硅酸盐水泥50～80。
优选地，所述高岭土尾矿砂中的二氧化硅所占的质量百分比为≥90％。
优选地，所述高钙粉煤灰中氧化钙所占的质量百分比≥10％，其中，所述高钙粉煤灰的粒度325目筛余小于10％。
一种复合环保防水干粉砂浆的制备方法，其包括步骤：
S100将相应质量份的水泥、细纱、高岭土尾矿砂、高钙粉煤灰以及钢渣微粉，在高速搅拌机中拌合均匀，其中，搅拌温度为40℃；
S200将相应质量份的硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉、改性纤蛇纹石纤维以及改性防水胶粉加入所述搅拌机中，搅拌3分钟；以及
S300将相应质量份的二烷基聚硅氧烷，甲基丙烯酸镁，羟乙基甲基纤维素以及2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠加入所述搅拌机中继续搅拌5分钟，混合均匀，制得所述复合环保防水干粉砂浆。
进一步地，在所述步骤S200中的改性纤蛇纹石纤维，其制备方法包括步骤：
将纤蛇纹石经300℃煅烧1小时，再在4mol/L的盐酸溶液中酸化2小时，抽滤、洗涤，获得纤蛇纹石过滤产物；
将所述纤蛇纹石过滤产物分散于10g/L的十八烷基三甲基氯化铵水溶液中，在30℃的水浴中搅拌2小时；以及
抽滤、洗涤，在80℃下干燥、粉碎，获得改性纤蛇纹石纤维。
进一步地，在所述步骤S200中的改性防水胶粉，其制备方法包括步骤：
将累托石矿粉在60℃、300r/min下搅拌1分钟后加入甲基硅醇钠改性剂，在同样条件下搅拌5分钟；以及
加入聚乙烯吡咯烷酮拌合均匀，制得所述改性防水胶粉，其中，所述累托石矿粉在所述防水胶粉中所占质量比例为96％，聚乙烯吡咯烷酮占3％，甲基硅醇钠占1％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、所述复合环保防水干粉砂浆利用矿渣硅酸盐水泥、高钙粉煤灰、钢渣微粉为原料，大大提高砂浆的抗渗能力和强度，同时，引入改性纤蛇纹石纤维状无机掺合料，使得砂浆具有更好的抗裂抗收缩性能；2、所述复合环保防水干粉砂浆通过加入硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉，具有更强的增稠、保水性能，进一步提高砂浆的抗压强度；甲基丙烯酸镁在砂浆中与水作用会发生聚合反应，形成高弹性的聚合物凝胶体，可确保砂浆具有优异的抗渗防水能力。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
本发明的一种复合环保防水干粉砂浆由水泥、砂、改性聚合物胶粉、掺合料以及化学添加剂组成，其中，所述水泥由普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥组成，所述砂由细砂和高岭土尾矿砂组成，所述改性聚合物胶粉为硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉乳胶粉，所述掺合料包含高钙粉煤灰、钢渣微粉以及改性纤蛇纹石纤维，所述化学添加剂包含改性防水胶粉、二烷基聚硅氧烷、甲基丙烯酸镁、羟乙基甲基纤维素以及2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠。从而所述复合环保防水干粉砂浆通过无机材料和有机高分子材料的复合协同作用，以解决目前防水干粉砂浆存在的防水性能差、易开裂、收缩率大、强度低的问题。
其中，所述复合环保防水干粉砂浆以重量份计由下列组分组成：400份水泥；80～100份细砂；100～120份高岭土尾矿砂；10～15份硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉；60～80份高钙粉煤灰；20～30份钢渣微粉；15～20份改性纤蛇纹石纤维；8～10份改性防水胶粉；1～1.5份二烷基聚硅氧烷；3～5份甲基丙烯酸镁；4～5份羟乙基甲基纤维素；以及2～3份2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠。
其中，所述改性纤蛇纹石纤维包含改性剂和纤蛇纹石纤维，其中，所述改性剂为十八烷基三甲基氯化铵，得以在纤蛇纹石纤维增加十八烷基，有效提高纤维的分散性，从而增加所述防水干粉砂浆的强度，防止砂浆开裂。
其中，所述改性防水胶粉由改性矿粉和有机聚合物组成，其中，所述改性矿粉由甲基硅醇钠改性累托石矿粉组成，矿粉的粒度325目筛余不大于10％，所述有机聚合物为聚乙烯吡咯烷酮。其中，所述累托石矿粉在所述改性防水胶粉中所占质量比例为96％，有机聚合物占3％，甲基硅醇钠占1％。
从而，所述改性纤蛇纹石纤维为纤维状无机掺合料，可有效防止砂浆的开裂，增加砂浆强度，同时，改性防水胶粉兼具有机高分子材料和无机纳米材料的性能，使得砂浆具有较强的粘结力和抗裂抗收缩性能，通过所述改性纤蛇纹石纤维和所述改性防水胶粉的协同作用，得以进一步提升所述防水干粉砂浆的抗裂性能。
优选地，所述水泥组分的重量份计为：普通硅酸盐水泥320～350，矿渣硅酸盐水泥50～80。其中，所述矿渣硅酸盐水泥作为砂浆的胶凝材料，可以增强砂浆的抗渗防水性能。
优选地，所述高岭土尾矿砂中的二氧化硅SiO2所占的质量百分比为≥90％。
优选地，所述高钙粉煤灰中氧化钙CaO所占的质量百分比≥10％，其中，所述高钙粉煤灰的粒度325目筛余小于10％。
优选地，所述钢渣微粉的粒度200目筛余小于10％。
其中，由于高钙粉煤灰和钢渣微粉具有较高的活性，可有效提高砂浆的抗压强度。
优选地，所述改性聚合物胶粉通过硅氧烷、苯乙烯和丙烯酸共聚的方式获得的硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉，其具有更强的增稠性和保水性，得以进一步提高砂浆的抗压强度和防水性能。
其中，化学添加剂中的甲基丙烯酸镁在砂浆中与水作用发生聚合反应，形成高弹性的聚合物凝胶体，得以使所述复合环保防水砂浆具有优异的抗渗防水能力。
一种复合环保防水干粉砂浆的制备方法，其包括步骤：
S100将相应质量份的水泥、细纱、高岭土尾矿砂、高钙粉煤灰以及钢渣微粉，在高速搅拌机中拌合均匀，其中，搅拌温度为40℃；
S200将相应质量份的硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉、改性纤蛇纹石纤维以及改性防水胶粉加入所述搅拌机中，搅拌3分钟；以及
S300将相应质量份的二烷基聚硅氧烷，甲基丙烯酸镁，羟乙基甲基纤维素以及2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠加入所述搅拌机中继续搅拌5分钟，混合均匀，制得所述复合环保防水干粉砂浆。
其中，在所述步骤S200中的改性纤蛇纹石纤维，其制备方法包括步骤：
将纤蛇纹石经300℃煅烧1小时，再在4mol/L的盐酸溶液中酸化2小时，抽滤、洗涤，获得纤蛇纹石过滤产物；
将所述纤蛇纹石过滤产物分散于10g/L的十八烷基三甲基氯化铵水溶液中，在30℃的水浴中搅拌2小时；以及
抽滤、洗涤，在80℃下干燥、粉碎，获得改性纤蛇纹石纤维。
从而，由于在纤蛇纹石纤维上增加十八烷基，有效提高纤维的分散性，进而增加砂浆的强度，防止砂浆开裂。
其中，在所述步骤S200中的改性防水胶粉，其制备方法包括步骤：
将累托石矿粉在60℃、300r/min下搅拌1分钟后加入甲基硅醇钠改性剂，在同样条件下搅拌5分钟；以及
加入聚乙烯吡咯烷酮拌合均匀，制得所述改性防水胶粉，其中，所述累托石矿粉在所述防水胶粉中所占质量比例为96％，聚乙烯吡咯烷酮占3％，甲基硅醇钠占1％。
其中，所述复合环保防水干粉砂浆利用矿渣硅酸盐水泥、高钙粉煤灰、钢渣微粉为原料，大大提高砂浆的抗渗能力和强度，同时，引入改性纤蛇纹石纤维状无机掺合料，使得砂浆具有更好的抗裂抗收缩性能。
其中，所述复合环保防水干粉砂浆通过加入硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉，具有更强的增稠、保水性能，进一步提高砂浆的抗压强度；甲基丙烯酸镁在砂浆中与水作用会发生聚合反应，形成高弹性的聚合物凝胶体，可确保砂浆具有优异的抗渗防水能力。
实施例1
根据上述制备方法分别制备改性纤蛇纹石纤维和改性防水胶粉。
将320份普通硅酸盐水泥、80份矿渣硅酸盐水泥、80份细砂、120份高岭土尾矿砂、80份高钙粉煤灰、20份钢渣微粉在高速搅拌机中40℃下拌合均匀；称取15份硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉、15份改性纤蛇纹石纤维、10份改性防水胶粉加入所述搅拌机中在同样温度下搅拌3分钟；称取1.5份二烷基聚硅氧烷、5份甲基丙烯酸镁、5份羟乙基甲基纤维素、3份2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠加入所述搅拌机中继续搅拌5分钟，充分混合均匀，制得所述复合型保防水干粉砂浆。
实施例2、3、4：各成分的质量份数组成如表1所示，其制备方法同实施例1。
表1、各实施例中成分的组成
本发明的所述复合环保防水干粉砂浆为灰色粉状，砂浆的主要指标检测结果如表2所示。
表2、各实施例砂浆的主要性能指标
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.一种复合环保防水干粉砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)一种复合环保防水干粉砂浆各组分配比组成由水泥、砂、改性聚合物胶粉、掺合料以及化学添加剂组成，其中，所述水泥由普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥组成，所述砂由细砂和高岭土尾矿砂组成，所述改性聚合物胶粉为硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉，所述掺合料包含高钙粉煤灰、钢渣微粉以及改性纤蛇纹石纤维，所述化学添加剂包含改性防水胶粉、二烷基聚硅氧烷、甲基丙烯酸镁、羟乙基甲基纤维素以及2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠，所述改性纤蛇纹石纤维包含改性剂和纤蛇纹石纤维，所述改性剂为十八烷基三甲基氯化铵，得以在纤蛇纹石纤维增加十八烷基，其中，所述复合环保防水干粉砂浆以重量份计由下列组分组成：400份水泥、80～100份细砂、100～120份高岭土尾矿砂、10～15份硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉、60～80份高钙粉煤灰、20～30份钢渣微粉、15～20份改性纤蛇纹石纤维、8～10份改性防水胶粉、1～1.5份二烷基聚硅氧烷、3～5份甲基丙烯酸镁、4～5份羟乙基甲基纤维素以及2～3份2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠；
所述改性防水胶粉由改性矿粉和有机聚合物组成，其中，所述改性矿粉由甲基硅醇钠改性累托石矿粉组成，矿粉的粒度325目筛余不大于10％，所述有机聚合物为聚乙烯吡咯烷酮；
所述水泥组分的重量份计为：普通硅酸盐水泥320～350份，矿渣硅酸盐水泥50～80份；
所述高岭土尾矿砂中的二氧化硅所占的质量百分比为≥90％；
所述高钙粉煤灰中氧化钙所占的质量百分比≥10％，其中，所述高钙粉煤灰的粒度325目筛余小于10％；
(2)将相应质量份的水泥、细纱、高岭土尾矿砂、高钙粉煤灰以及钢渣微粉，在高速搅拌机中拌合均匀，其中，搅拌温度为40℃；
(3)将相应质量份的硅氧烷-苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳胶粉、改性纤蛇纹石纤维以及改性防水胶粉加入所述搅拌机中，搅拌3分钟，其中，所述改性纤蛇纹石纤维，其制备方法包括步骤：将纤蛇纹石经300℃煅烧1小时，再在4mol/L的盐酸溶液中酸化2小时，抽滤、洗涤，获得纤蛇纹石过滤产物；
将所述纤蛇纹石过滤产物分散于10g/L的十八烷基三甲基氯化铵水溶液中，在30℃的水浴中搅拌2小时；以及抽滤、洗涤，在80℃下干燥、粉碎，获得改性纤蛇纹石纤维；
(4)将相应质量份的二烷基聚硅氧烷，甲基丙烯酸镁，羟乙基甲基纤维素以及2-丙烯酰胺-2甲基丙烯磺酸钠加入所述搅拌机中继续搅拌5分钟，混合均匀，制得所述复合环保防水干粉砂浆。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)中的改性防水胶粉，其制备方法包括步骤：
将累托石矿粉在60℃、300r/min下搅拌1分钟后加入甲基硅醇钠改性剂，在同样条件下搅拌5分钟；以及
加入聚乙烯吡咯烷酮拌合均匀，制得所述改性防水胶粉，其中，所述累托石矿粉在所述防水胶粉中所占质量比例为96％，聚乙烯吡咯烷酮占3％，甲基硅醇钠占1％。
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