CN108218351A - 一种彩色高强聚合物水泥耐水砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色高强聚合物水泥耐水砂浆及其制备方法。原料包括白水泥、偏高岭土、A/S型乳胶粉和颜料；其中凝胶材料按质量百分比含量为：白水泥85％‑93％、偏高岭土4％‑10％和乳胶粉3％‑5％；颜料掺量占胶凝材料质量的3‑5wt％；砂浆的水胶比为0.35‑0.42；胶砂比为1:(1.1‑1.7)。本发明高辨识度彩色高强聚合物水泥耐水砂浆强度较高、耐水性能较好、辨识度较高。两预搅一共混制备工艺能够得到混合均匀的胶凝材料和彩色砂，使砂浆结构更加密实，使各组分充分发挥作用，使砂浆强度更高、耐水性更好。

Description

一种彩色高强聚合物水泥耐水砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高辨识度彩色高强聚合物水泥耐水砂浆及其制备方法。

背景技术

随着我国经济快速发展以及基础设施建设的日益完善，人们对建筑工程的标准也不断提高，在这一形式下建筑工程中暴露出很多新问题，传统建筑材料的诸多性能已经逐渐不能满足人们的要求。工程渗漏是当前建筑工程领域的主要问题之一，建筑物渗漏不仅影响人们的日常生活和工作，而且渗漏带来的化学侵蚀对建筑物使用性能、耐久性造成重大的危害，威胁着人们的财产和生命安全。除此以外，由于各种高性能砂浆在外观上与传统水泥砂浆无异，导致部分项目人员为获得非法收入偷工减料使用传统水泥砂浆替代各种高性能砂浆蒙骗客户，所以提高辨识度也是水泥砂浆研究方向之一。

乳胶粉是聚合物乳液经喷雾干燥或者其它工艺手段得到的聚合物粉末，可与水泥、石膏等其它胶凝材料混合使用并能有效提升水泥砂浆的抗渗性能等长期性能。乳胶粉与水按一定比例混合后可再次形成性质稳定的聚合物乳液，这种乳液在水泥砂浆中可以起到三个作用：(1)填充作用，聚合物乳液凝结形成坚韧、致密的薄膜，分布于水泥砂浆骨架之中，填充空隙，切断与外界的通道，提高砂浆的致密性；(2)分散作用，因乳液中含有表面活性成分对水泥颗粒起到分散作用，可降低砂浆的用水量，改善和易性；(3)桥键作用，聚合物中的活性基，与水泥水化形成的多价金属离子发生交联反应，产生特殊的桥键作用，改善水泥砂浆的微观组织结构和内力，大大减少了微裂缝产生的几率。

向水泥砂浆中掺入有机或无机颜料可以使砂浆带有颜色，彩色砂浆适用于各种外墙、柱子、顶棚，它有优良的粘结性,不易剥落和开裂。彩色砂浆既可以于普通砂浆区别开，又可以改变普通砂浆以往给人留下的“脏”和“土”的印象，还可以获得极好的外观及立体装饰效果。

发明内容

本发明目的在于提供一种高辨识度彩色高强聚合物水泥耐水砂浆及其制备方法。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

彩色高强聚合物水泥耐水砂浆，原料包括白水泥、偏高岭土、乳胶粉和颜料；

其中凝胶材料按质量百分比含量为：白水泥85％-93％、偏高岭土4％-10％和乳胶粉3％-5％；颜料掺量占胶凝材料质量的3-5wt％；

砂浆的水胶比为0.35-0.42；胶砂比为1:(1.1-1.7)。

上述彩色高强聚合物水泥耐水砂浆的制备方法，包括以下步骤：

1)将白水泥、偏高岭土和乳胶粉放入砂浆搅拌机中搅拌，使胶凝材料分散均匀；加入水继续搅拌，得到均匀的水泥净浆；

2)将颜料和砂放入另一砂浆搅拌机中搅拌混合均匀得到颜色均一的彩色砂；

3)将彩色砂加入水泥净浆中继续搅拌，得到均匀水泥砂浆。

上述方案中，所述的白水泥白度≥85。

上述方案中，所述的偏高岭土为高岭土经过粉磨在600-900℃的温度下煅烧0.5-6.0h后冷却制得；其中，偏高岭土中活性SiO₂与活性Al₂O₃的质量百分含量之和超过80％。

上述方案中，所述的乳胶粉以丙烯酸酯和苯乙烯为单体乳液聚合后喷雾干燥制得，以聚乙烯醇为保护胶体。

上述方案中，所述的颜料为氧化铁系列颜料。

上述方案中，步骤1中白水泥、偏高岭土和乳胶粉放入砂浆搅拌机中搅拌5min。

上述方案中，步骤2中颜料和砂放入砂浆搅拌机中搅拌混合5min得到彩色砂。

本发明通过激发偏高岭土在水泥基材料中的火山灰活性来提高水泥砂浆的强度；通过乳胶粉的阻水性以及对水泥的包裹作用提升砂浆的耐水性能；随着砂浆的搅拌过程，聚乙烯醇可以被砂浆吸收，乳胶粉会分散在砂浆体系中成膜作为胶黏剂发挥增强作用。通过掺入颜料改变砂浆颜色提高砂浆的辨识度。

本发明的优点在于：

1)高辨识度彩色高强聚合物水泥耐水砂浆强度较高。本发明以P·W32.5水泥为主要胶凝材料，28天抗压强度可以达到40MPa。这是因为偏高岭土的填充作用和火山灰反应促进了水泥早期的水化硬化，提高了砂浆强度。

2)高辨识度彩色高强聚合物水泥耐水砂浆耐水性能较好。将砂浆试块放入水中浸泡90天后，表面平整，没有碎片脱落现象，强度损失很小。这是因为乳胶粉掺入到水泥中后，由于水泥水化和水分蒸发导致体系中水分大量减少，乳胶粉会逐步脱水絮凝，并粘附在水泥颗粒、水化产物和集料的界面处并逐渐成膜，随着聚合物膜的形成和发展，膜结构逐步搭接完善，并最终形成与水泥水化产物互相交织的结构，最终部分水泥颗粒被聚合物膜包裹，水泥与水的接触受阻，从而提高砂浆的耐水性。

3)高辨识度彩色高强聚合物水泥耐水砂浆辨识度较高。加入氧化铁系列颜料后，砂浆试块具有鲜艳的颜色，与传统砂浆试块的灰黑色有着显著的差别，极易将彩色高强聚合物水泥防水砂浆与其他砂浆区别开来。

4)高辨识度彩色高强聚合物水泥耐水砂浆采用A/S型乳胶粉，该乳胶粉以丙烯酸酯和苯乙烯为单体，以聚乙烯醇为保护胶体。相比于其他乳胶粉中的单体，丙烯酸脂具有更好的塑性，这可以保证A/S型乳胶粉在成膜过程中不会发生进一步交联，不会对砂浆造成负面影响。此外，丙烯酸酯和苯乙烯可以使砂浆具有更好的防腐、抗氯离子渗透、耐老化和耐蚀性能，使砂浆适用于海洋、水闸、瀑布、港口、公路、桥梁、冶金、化工、工业地坪与民用建筑等诸多环境下。与其他聚合物砂浆相比，以A/S型乳胶粉为原材料制得的砂浆成本更低、性能更好、施工更容易。

5)两预搅一共混制备工艺能够得到混合均匀的胶凝材料和彩色砂，使砂浆结构更加密实，使各组分充分发挥作用，使砂浆强度更高、耐水性更好。两预搅分别是指预搅白水泥、偏高岭土和乳胶粉得到混合均匀的胶凝材料，预搅颜料和砂得到颜色均一的彩色砂。相比于水泥颗粒，偏高岭土与乳胶粉粒径较小，通过预搅拌可使水泥颗粒间缝隙被偏高岭土和乳胶粉填充，同时还会有部分偏高岭土和乳胶粉附着在水泥颗粒表面，一方面能够充分激发偏高岭土的火山灰活性，另一方面也能够使聚合物膜与水泥水化产物互相交织所形成的网结构更加紧密，从而提高水泥砂浆的强度和耐水性。相比于砂的用量，颜料用量较少，且没有其他粉料干扰，通过预搅拌可利用砂粒的撞击消除由于颜料粘度太大所产生的粘聚现象，使颜料彻底分散并包裹在砂的表面，从而获得颜色均一的彩色砂。一共混是指将预搅制得的胶凝材料做成水泥净浆，缓慢加入彩色砂使净浆包裹在砂的表面，从而得到高辨识度彩色高强聚合物水泥耐水砂浆。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

本发明实施例所用乳胶粉制备过程如下：

本发明可再分散性乳胶粉的制备包括乳液聚合、喷雾液配制、喷雾干燥、输送包装等四大工序。乳液聚合可通过常规乳液聚合反应的方法制备。首先按照合成不同体系聚合物乳液的要求选择保护胶体、单体、乳化剂、引发剂及其它助剂。其次是将保护胶体聚乙烯醇溶解并加入丙烯酸酯、苯乙烯单体，于65～75℃下进行乳液聚合反应4～5h，完成聚合物乳液的生产过程。喷雾液配制是通过调配釜将聚合物乳液、保护胶体、改性剂等原料配制成一定浓度与粘度的喷雾液，供喷雾干燥使用。喷雾干燥是可再分散乳胶粉制备的关键步骤，通过选用适当的干燥方法，调整喷雾液的进料量、雾化轮转速、进出口温度等工艺条件控制胶粉的平均粒径。最后将混合好的乳胶粉通过包装机进行包装。

实施例1

一种高辨识度红色高强聚合物水泥耐水砂浆，所使用原料包括白水泥、偏高岭土、乳胶粉和氧化铁红色颜料，水泥砂浆的水胶比为0.39，胶砂比为1:1.4，胶凝材料中白水泥、偏高岭土和乳胶粉的质量百分比分别为89％、7％和4％，各组分的质量百分比之和为100％。氧化铁红色颜料掺量占胶凝材料质量的1％-7％。共做2组，W组为只使用白水泥制作砂浆，O组为掺有不同含量氧化铁红色颜料的高辨识度红色高强聚合物水泥耐水砂浆。

养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护至3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，最后将试块浸泡在水中进行耐水性能测试。使用电子秤测量试块的质量。按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》，用万能压力试验机测试基准样和实例1的3天、7天和28天抗压强度。高辨识度红色高强聚合物水泥耐水砂浆试块和白水泥砂浆试块的质量及强度变化情况分别如表1和表2所示。

表1

表2

由表1和表2可以清楚的看到，随着养护时间变长，所有试块的质量逐渐上升，这可能是因为有少量水溶液进入砂浆孔隙中，从而出现质量增加的现象。其中白水泥砂浆试块在水中浸泡至90天龄期后，质量相比于28天时增长了4.2％，抗压强度损失了9.7％；掺有不同含量氧化铁红色颜料的高辨识度红色高强聚合物水泥耐水砂浆试块质量增加了1.9％-2.5％，抗压强度损失了2.0％-2.3％。其中掺有5％氧化铁红色颜料的高辨识度红色高强聚合物水泥耐水砂浆的抗压强度损失最小，次之为3％氧化铁红色颜料的高辨识度红色高强聚合物水泥耐水砂浆。可知高辨识度红色高强聚合物水泥耐水砂浆试块的质量变化大于白水泥砂浆试块，强度损失小于白水泥砂浆试块，这是因为掺有不同含量氧化铁红色颜料的高辨识度红色高强聚合物水泥耐水砂浆试块内部聚合物形成的网膜结构与水泥水化产物相互交织，结构紧密，聚合物膜包裹住部分水化产物，阻挡了水化产物与水的接触，从而提高了砂浆试块的耐水性。

实施例2

一种高辨识度黄色高强聚合物水泥耐水砂浆，所使用原料包括白水泥、偏高岭土、乳胶粉和氧化铁黄色颜料，水泥砂浆的水胶比为0.39，胶砂比为1:1.4，胶凝材料中白水泥、偏高岭土和乳胶粉的质量百分比分别为89％、7％和4％，各组分的质量百分比之和为100％。氧化铁黄色颜料掺量占胶凝材料质量的5％。

养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护至3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，最后将试块浸泡在水中进行耐水性能测试。使用电子秤测量试块的质量。按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》，用万能压力试验机测试基准样和实例1的3天、7天和28天抗压强度。高辨识度黄色高强聚合物水泥耐水砂浆试块的质量及强度变化情况分别如表3所示。

表3

高辨识度黄色高强聚合物水泥耐水砂浆试块在水中浸泡至90天龄期后，质量相比于28天时增长了2.7％，抗压强度损失了1.0％。

实施例3

一种高辨识度绿色高强聚合物水泥耐水砂浆，所使用原料包括白水泥、偏高岭土、乳胶粉和氧化铁绿色颜料，水泥砂浆的水胶比为0.39，胶砂比为1:1.4，胶凝材料中白水泥、偏高岭土和乳胶粉的质量百分比分别为89％、7％和4％，各组分的质量百分比之和为100％。氧化铁绿色颜料掺量占胶凝材料质量的5％。

养护方式为拆模后先放入干燥养护室养护至3天，然后将试块移至标准养护室养护至28天，最后将试块浸泡在水中进行耐水性能测试。使用电子秤测量试块的质量。按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》，用万能压力试验机测试基准样和实例1的3天、7天和28天抗压强度。高辨识度绿色高强聚合物水泥耐水砂浆试块的质量及强度变化情况分别如表4所示。

表4

高辨识度绿色高强聚合物水泥耐水砂浆试块在水中浸泡至90天龄期后，质量相比于28天时增长了2.3％，抗压强度损失了2.1％。

Claims (8)

1.彩色高强聚合物水泥耐水砂浆，其特征在于原料包括白水泥、偏高岭土、乳胶粉和颜料；其中凝胶材料按质量百分比含量为：白水泥85％-93％、偏高岭土4％-10％和乳胶粉3％-5％；颜料掺量占胶凝材料质量的3-5wt％；砂浆的水胶比为0.35-0.42；胶砂比为1:(1.1-1.7)。

2.权利要求1所述彩色高强聚合物水泥耐水砂浆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将白水泥、偏高岭土和乳胶粉放入砂浆搅拌机中搅拌，使胶凝材料分散均匀；加入水继续搅拌，得到均匀的水泥净浆；

2)将颜料和砂放入另一砂浆搅拌机中搅拌混合均匀得到颜色均一的彩色砂；

3)将彩色砂加入水泥净浆中继续搅拌，得到均匀水泥砂浆。

3.如权利要求2所述彩色高强聚合物水泥耐水砂浆的制备方法，其特征在于所述的白水泥白度≥85。

4.如权利要求2所述彩色高强聚合物水泥耐水砂浆的制备方法，其特征在于所述的偏高岭土为高岭土经过粉磨在600-900℃的温度下煅烧0.5-6.0h后冷却制得；其中，偏高岭土中活性SiO₂与活性Al₂O₃的质量百分含量之和超过80％。

5.如权利要求2所述彩色高强聚合物水泥耐水砂浆的制备方法，其特征在于所述的乳胶粉以丙烯酸酯和苯乙烯为单体乳液聚合后喷雾干燥制得，以聚乙烯醇为保护胶体。

6.如权利要求2所述彩色高强聚合物水泥耐水砂浆的制备方法，其特征在于所述的颜料为氧化铁系列颜料。

7.如权利要求2所述彩色高强聚合物水泥耐水砂浆的制备方法，其特征在于步骤1中白水泥、偏高岭土和乳胶粉放入砂浆搅拌机中搅拌2min。

8.如权利要求2所述彩色高强聚合物水泥耐水砂浆的制备方法，其特征在于步骤2中颜料和砂放入砂浆搅拌机中搅拌混合5min得到彩色砂。