CN108191340B - 具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆及其制备方法 - Google Patents

具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆，原料按重量份数计为：水泥100‑300份，机制砂500‑800份，水50‑150份，石灰石粉0‑150份，聚羧酸减水剂5‑20份，聚丙烯酰胺10‑20份，石墨烯500‑800份，阿拉伯树胶5‑10份，印楝素粉10‑20份。本发明利用氧化石墨烯代替部分机制砂，并用阿拉伯树胶、印楝素作为连接剂，有效的调节了砂浆的粘性及和易性，使生产出来的预拌砂浆在强度标号一致的情况下，能满足建筑施工单位用于砌筑和抹灰的需要，在性能指标上符合砌筑及抹灰的各项指标。同时薄层抹灰砂浆大大减少了原材料的用量，节能减排，保障施工质量。

Description

具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆及其制备方法。
背景技术
预拌砂浆是指由专业化厂家生产的，用于建设工程中的各种砂浆拌合物，是我国近年发展起来的一种新型建筑材料，按性能可分为普通预拌砂浆和特种砂浆。普通砂浆主要包括砌筑砂浆、抹灰砂浆、地面砂浆。砌筑砂浆、抹灰砂浆主要用于承重墙、非承重墙中各种混凝土砖、粉煤灰砖和粘土砖的砌筑和抹灰，地面砂浆用于普通及特殊场合的地面找平。特种砂浆包括保温砂浆、装饰砂浆、自流平砂浆、防水砂浆等，其用途也多种多样，广泛用于建筑外墙保温、室内装饰修补等。薄层抹灰预拌砂浆主要适用于建筑工程墙柱面、顶棚以及一般构筑物表面的抹灰层厚度不大于5mm的抹灰施工。预拌砂浆解决了现场搅拌砂浆无法得到质量保证的技术问题，但常规的预拌砂浆只能满足砌筑或者薄层抹灰单一功能，为了满足砌筑和薄层抹灰的需要，施工方需购买两种产品，使用不灵活。且现有薄层抹灰预拌砂浆的稠度和保水率较低，难以达到相应的性能要求，抹灰层厚度难以控制在合理范围内，且流动性差导致难以施工操作，抗压强度和粘结强度难以达到规定要求。
氧化石墨烯(graphene oxide)是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。
阿拉伯树胶，来源于豆科的金合欢树属的树干渗出物，因此也称金合欢胶。阿拉伯胶主要成分为高分子多糖类及其钙、镁和钾盐。主要包括有树胶醛糖、半乳糖、葡萄糖醛酸等。是一种安全无害的增稠剂，并在空气中自然凝固而成的树胶。目前主要应用于食品领域和印刷领域。
印楝素，属于四环三萜类化合物，其化学结构大体可分为十氢化萘和三环呋喃左右两部分，共含有16个手性中心，包括7个季碳、9个仲碳和16个氧原子。印楝对防治10目400多种农林、仓储和卫生害虫，特别是对半翅目(Hemiptera、)鳞翅目、鞘翅目等害虫有特效，而对人畜和周围环境无任何污染。
现有的氧化石墨烯砂浆材料，我们查到以下专利：
1、申请号：201510890529.X，发明名称：一种氧化石墨烯改性水泥基复合材料及其制备方法，其为氧化石墨烯、聚乙烯醇纤维(PVA)、水泥、粉煤灰、水、石英砂、聚羧酸减水剂、减缩剂、聚合物和消泡剂按一定比例混合而成。该发明较普通的ECC材料具有更高的抗压强度和抗折强度、低收缩、高韧性、高延展性等优点，特别适合于复杂轮廓外形的建筑结构的修复和加固，可以应用于抗震建筑和经常性承受冲击载荷的桥梁、隧道等工程上。但制备的水泥产品，保水率达不到95％以上，无法满足薄层砂浆的施工技术指标。
2、申请号：201510998362.9，发明名称：一种氧化石墨烯混凝土，该产品包括以下组分：水泥115～415份、粉煤灰30～50份、矿粉450～90份、石子940～1070份、砂720～1040份、水4155～190份、石墨烯增强剂4.15～11.70份，其中，石墨烯增强剂包括10～14％减水组分、12～18％保坍组分、3.2～3.6％葡萄糖酸钠、8～12％氧化石墨烯、0.4～0.6％稳定剂聚乙烯吡咯烷酮、51～66％去离子水。该发明解决了现有技术中氧化石墨烯混凝土中分散性差，造成水泥基体缺陷引起强度损失的技术缺陷，可有效地调控水泥水化产物的微观结构，提高混凝土的强度、抗渗性和耐久性，使同配比混凝土强度提高30％～46％。但该发明制备的水泥产品，保水率达不到95％以上，无法满足薄层砂浆的施工技术指标。
发明内容
本发明的目的解决上述技术问题，提供一种能提高施工灵活度、粘性及和易性好、强度高的具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆及其制备方法。
为实现上述的目的，本发明的技术方案为：
一种具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆，原料按重量份数计为：水泥100-300份，机制砂500-800份，水50-150份，石灰石粉0-150份，聚羧酸减水剂5-20份，聚丙烯酰胺10-20份，石墨烯500-800份，阿拉伯树胶5-10份，印楝素粉10-20份。
作为进一步的技术方案，以上所述原料按重量份数计为：水泥150-250份，机制砂600-700份，水80-140份，石灰石粉80-120份，聚羧酸减水剂10-15份，聚丙烯酰胺15-18份，石墨烯600-700份，阿拉伯树胶6-8份，印楝素粉12-17份。
作为进一步的技术方案，以上所述原料按重量份数计为：水泥180-230份，水90-130份。
作为进一步的技术方案，以上所述水泥为普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。
作为进一步的技术方案，以上所述水泥的强度为42.5。
作为进一步的技术方案，以上所述机制砂为卵石机制砂，所述机制砂的细度模数为1.5-2.0。
作为进一步的技术方案，以上所述石灰石粉的比表面积400-500㎡/kg。
作为进一步的技术方案，以上所述石墨烯为氧化石墨烯。
如上所述的具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆的制备方法，步骤是按原料的重量分数，将水泥、机制砂、水、石灰石粉、聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、石墨烯、阿拉伯树胶和印楝素粉依次混合，于20-60℃下搅拌即可，搅拌时间不低于180s。
本发明提到的各种原料成分均可在市面上购买。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、本发明能提高施工灵活度。
本发明利用氧化石墨烯代替部分机制砂，并用阿拉伯树胶、印楝素作为连接剂，有效的调节了砂浆的粘性及和易性，使生产出来的预拌砂浆在强度标号一致的情况下，能满足建筑施工单位用于砌筑和抹灰的需要，在性能指标上符合砌筑及抹灰的各项指标。大大减少了企业生产时不停修改配合比的问题，也能让施工单位灵活的使用预拌砂浆，节能减排，保障施工质量。
2、本发明粘性及和易性好，强度高，保水率达到95％以上。
本发明制备出的薄层砂浆为厚度小于等于5mm的砂浆层，采用印楝素粉和阿拉伯树胶作为石墨烯和机制砂之间的关键连接剂，有效的调节了砂浆的粘性及和易性，同时石墨烯的替代了部分机制砂，增加了砂浆薄层的强度，薄层砂浆表面不容易出现空鼓及开裂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例表示的范围。
具体的各个实施例按如下表1所示的各组分的份数进行配比：
表1
Figure BDA0001566701320000031
Figure BDA0001566701320000041
实施例1-6的制备方法为，按原料的重量分数，将水泥、机制砂、水、石灰石粉、聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、石墨烯、阿拉伯树胶和印楝素粉依次混合，于50℃下搅拌即可，搅拌时间为200s。其产品的性能指标检测如表2所示：
表2
Figure BDA0001566701320000042
由此看到本发明产品均优于《GB/T25181-2010预拌砂浆》中砌筑砂浆及抹灰砂浆的技术要求。
对比实验1
以下用本发明薄层砂浆M10的配方，和常规薄层砂浆M10的配方进行对比
本发明薄层砂浆M10的配方为：普通硅酸盐水泥(强度42.5)200份、卵石机制砂(细度模数1.5-2.0之间)600份、水100份、石灰石粉150份(石灰粉比表面积400-500㎡/kg)、聚羧酸减水剂10份、聚丙烯酰胺20份，氧化石墨烯700份，阿拉伯树胶10份，印楝素粉10份，按照以上顺序投放，50℃下搅拌，搅拌时间240s。
常规薄层砂浆M10的配方为：普通硅酸盐水泥(强度42.5)200份，卵石机制砂(细度模数1.5-2.0之间)1300份，水100份，石灰石粉150份(石灰粉比表面积400-500㎡/kg)、聚羧酸减水剂10份、聚丙烯酰胺20份，按照以上顺序投放，50℃下搅拌，搅拌时间240s。
得出的砂浆按照厚度为5mm做试块，检测指标如表3所示：
表3
Figure BDA0001566701320000051
本发明实验组石墨烯薄层砂浆检验均符合《GB/T25181-2010预拌砂浆》中抹灰砂浆的技术要求，且各性能均优于常规砂浆性能。
对比实验2
本实验通过调节石墨烯、印楝素粉的添加量，来观察产品的效果，其数据变化如表4所示：
表4
Figure BDA0001566701320000052
对比实施例1-3的产品指标如表5所示：
表5
从表4和表5看出，通过增加氧化石墨烯的分量，可以大幅增强薄层砂浆28d抗压强度；通过添加印楝素粉，可以增加薄层砂浆的14d拉伸粘结强度，减少28d收缩率，保水率达到95％以上，让薄层砂浆不易出现空鼓及开裂。

Claims (7)

1.一种具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆，其特征在于，原料按重量份数计为：水泥150-250份，机制砂600-700份，水80-140份，石灰石粉80-120份，聚羧酸减水剂10-15份，聚丙烯酰胺15-18份，石墨烯600-700份，阿拉伯树胶6-8份，印楝素粉12-17份；所述石墨烯为氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆，其特征在于：所述原料按重量份数计为：水泥180-230份，水90-130份。
3.根据权利要求1所述的具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆，其特征在于：所述水泥的强度为42.5。
5.根据权利要求1所述的具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆，其特征在于：所述机制砂为卵石机制砂，所述机制砂的细度模数为1.5-2.0。
6.根据权利要求1所述的具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆，其特征在于：所述石灰石粉的比表面积400-500m2/kg。
7.如权利要求1-6中任一项所述的具有薄层抹灰和砌筑功能的石墨烯预拌砂浆的制备方法，其特征在于，步骤是按原料的重量分数，将水泥、机制砂、水、石灰石粉、聚羧酸减水剂、聚丙烯酰胺、石墨烯、阿拉伯树胶和印楝素粉依次混合，于20-60℃下搅拌即可，搅拌时间不低于180s。
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