CN108298916A - 一种增韧抗开裂水泥保温砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增韧抗开裂水泥保温砂浆及其制备方法，涉及水泥砂浆技术领域，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥85~105份、改性沸石25~30份、石英砂25~30份、丙烯酸丁酯25~30份、成型剂10~20份、磷酸三丁酯5~10份、改性椰壳纤维5~10份、碳纤维‑石墨烯增强剂5~10份、羟丙甲基纤维素2~6份、碳酸钠2~6份、粘合剂2~6份、氯化钙1~4份、羟丙基甲基纤维素醚1~4份、十二烷基苯磺酸钠1~4份和水55~65份。本发明提高水泥砂浆的抗裂性能和保温性能。
Description
技术领域
本发明涉及水泥砂浆技术领域，具体涉及一种增韧抗开裂水泥保温砂浆及其制备方法。
背景技术
保温砂浆是以各种轻质材料为骨料，以水泥为胶凝料，掺和一些改性添加剂，经生产企业搅拌混合而制成的一种预拌干粉砂浆，用于构筑建筑表面保温层的一种建筑材料。随着低碳环保和建筑节能的不断推广以及人们对居住环境舒适性需求的不断提高，保温砂浆越来越受到人们的广泛重视，近年来我国保温砂浆的研究较多，现有市场上的保温砂浆在使用过程中暴露出了许多缺陷，如表面空鼓、开裂、脱落等。
发明内容
本发明的目的是提供一种增韧抗开裂水泥保温砂浆及其制备方法，施工性能好，稳定性高，提高水泥砂浆的抗裂性能和保温性能，可以有效避免在使用过程中产生表面空鼓、开裂、脱落等问题。
本发明提供了如下的技术方案：一种增韧抗开裂水泥保温砂浆，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥85~105份、改性沸石25~30份、石英砂25~30份、丙烯酸丁酯25~30份、成型剂10~20份、磷酸三丁酯5~10份、改性椰壳纤维5~10份、碳纤维-石墨烯增强剂5~10份、羟丙甲基纤维素2~6份、碳酸钠2~6份、粘合剂2~6份、氯化钙1~4份、羟丙基甲基纤维素醚1~4份、十二烷基苯磺酸钠1~4份和水55~65份。
其中，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥90~100份、改性沸石26~29份、石英砂26~29份、丙烯酸丁酯26~29份、成型剂12~18份、磷酸三丁酯6~8份、改性椰壳纤维6~8份、碳纤维-石墨烯增强剂6~8份、羟丙甲基纤维素3~5份、碳酸钠3~5份、氯化钙2~3份、粘合剂3~5份、羟丙基甲基纤维素醚2~3份、十二烷基苯磺酸钠2~3份和水57~62份。
其中，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥95份、改性沸石27.5份、石英砂27.5份、丙烯酸丁酯27.5份、成型剂15份、磷酸三丁酯7.5份、改性椰壳纤维7.5份、碳纤维-石墨烯增强剂7.5份、羟丙甲基纤维素4份、碳酸钠4份、粘合剂4份、氯化钙2.5份、羟丙基甲基纤维素醚2.5份、十二烷基苯磺酸钠12.5份和水60份。
其中，所述成型剂包括以下份计的原料：硅溶胶4~6份、活化木粉纤维4~6份、聚乙烯醇1~2份、铝酸钠0.5~0.8份、甲酸钙0.5~0.8份、聚乙二醇单烯丙基醚0.2~0.4份、3-氨丙基三甲氧基硅烷0.2~0.4份、葡萄糖酸钠0.1~0.3份和泛酸钙0.1~0.3份。
其中，所述成型剂包括以下份计的原料：硅溶胶5份、活化木粉纤维5份、聚乙烯醇1.5份、铝酸钠0.65份、甲酸钙0.65份、聚乙二醇单烯丙基醚0.3份、3-氨丙基三甲氧基硅烷0.3份、葡萄糖酸钠0.2份和泛酸钙0.2份。
其中，所述活化木粉纤维的制备方法为：
（1）、按照1：20~30的比例将木粉纤维和氢氧化钠水溶液混合，分散均匀，过滤，然后木粉纤维用水洗至中性；
（2）、将富马酸、乙酸钠和双氧水溶液按照1：2~5：80~100的比例混合，搅拌均匀，得到活化剂，将木粉纤维加入至5~10倍重量倍的活化剂中，超声处理1~3h，搅拌10~12h后过滤，用水洗净后，于60~62℃下真空干燥24 h，即得。
其中，所述改性沸石的制备方法为：
（1）、将氧化铝、硫酸钙和沸石粉按照1：2~4：45~50的比例混合，在300~400摄氏度煅烧2~3h，取出，粉碎研磨得到粉末物；
（2）、将硅烷偶联剂、硼酸和烷基酚聚氧乙烯醚按照1：1~3：4~8的比例混合，分散均匀，得到沸石改性剂，将前述得到的粉末物加入至10~15倍重量份的沸石改性剂中，在55~65摄氏度条件下，搅拌分散均匀，低温干燥，得到所述改性沸石。
其中，所述粘合剂包括以下份计的原料：膨润土4~6份、柠檬酸1~2份、壳聚糖1~2份和水5~8份。
其中，所述碳纤维-石墨烯增强剂的制备方法为：
（1）、制备石墨烯分散液
将石墨粉和二甲基甲酰胺按照1g:1.1~1.5L的比例混合，控制温度为20~40℃、功率为200~300W超声处理20~50min，然后离心分离，保留上层清液，得到石墨烯分散液；
（2）、制备碳纤维-石墨烯复合结构
以碳纤维为工作电极，将碳纤维置于酸溶液中进行电催化氧化，得到活化碳纤维；
将活化碳纤维加入至石墨烯分散液中，然后进行电沉积得到碳纤维-石墨烯复合结构；
（3）、按照2~3:1的质量比称取硅溶胶和环氧树脂，混合分散，得到混合物A，将得到的碳纤维-石墨烯复合结构加入至2~3倍重量份的混合物A中，机械搅拌并超声处理，加入促进剂，续超声处理1～2h，得到所述碳纤维-石墨烯增强剂。
本发明提供一种增韧抗开裂水泥保温砂浆的制备方法，包括如下步骤：
按照配比称取硅酸盐水泥、改性沸石、石英砂和水，混合后以200~300r/min 的转速搅拌40~50min，得到浆料，向浆料中加入剩余原料，以100~150r/min 的转速搅拌1~2h，得到所述增韧抗开裂水泥保温砂浆。
本发明的有益效果：施工性能好，稳定性高，提高水泥砂浆的抗裂性能和保温性能，可以有效避免在使用过程中产生表面空鼓、开裂、脱落等问题，具体如下：
（1）、本发明采用硅酸盐水泥、改性沸石、石英砂、丙烯酸丁酯和成型剂为主要原料，以磷酸三丁酯、改性椰壳纤维、碳纤维-石墨烯增强剂、羟丙甲基纤维素、碳酸钠、粘合剂、氯化钙、羟丙基甲基纤维素醚、十二烷基苯磺酸钠为辅助原料，通过以上组分的协同作用，制得的水泥砂浆，具有增韧抗开裂性能，从而避免出现在使用过程中产生的空鼓、开裂、剥落等问题，改善了砂浆的包裹性和保水性，使得本发明施工性好且粘接强度高，起到了增韧补强的效果；另外，通过硅酸盐水泥与其他原料的配伍，可以显著提高砂浆的水化速率，减水率高，保坍性好，从而提高其早期强度，缩短工程工期，能减少早期开裂，并能够使混凝土的有害裂缝减少成为无害裂缝；
（2）、本发明采用硅溶胶、活化木粉纤维、聚乙烯醇、铝酸钠、甲酸钙、聚乙二醇单烯丙基醚、3-氨丙基三甲氧基硅烷、葡萄糖酸钠和泛酸钙，通过以上组分的协同作用，制备得到成型剂，具有赋形效果，还可调节水泥砂浆的凝结时间，增加水泥砂浆的可塑性和强度，同时，成型剂与硅酸盐水泥、改性沸石和丙烯酸丁酯粘结性高，在体系中分散均匀；
（3）、本发明在原料中添加碳纤维-石墨烯增强剂，通过制备石墨烯分散液，得到石墨烯分散均匀的体系，然后将活化碳纤维加入至其中进行电沉积，得到碳纤维-石墨烯复合结构，该复合结构结合紧密，空隙率低，抗裂性能优异，提高水泥砂浆的抗裂性能和保温性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种增韧抗开裂水泥保温砂浆，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥85份、改性沸石25份、石英砂25份、丙烯酸丁酯25份、成型剂10份、磷酸三丁酯5份、改性椰壳纤维5份、碳纤维-石墨烯增强剂5份、羟丙甲基纤维素2份、碳酸钠2份、粘合剂2份、氯化钙1份、羟丙基甲基纤维素醚1份、十二烷基苯磺酸钠1份和水55份。
其中，
所述成型剂包括以下份计的原料：硅溶胶4份、活化木粉纤维4份、聚乙烯醇1份、铝酸钠0.5份、甲酸钙0.5份、聚乙二醇单烯丙基醚0.2份、3-氨丙基三甲氧基硅烷0.2份、葡萄糖酸钠0.1份和泛酸钙0.1份。
其中，
所述活化木粉纤维的制备方法为：
（1）、按照1：20的比例将木粉纤维和氢氧化钠水溶液混合，分散均匀，过滤，然后木粉纤维用水洗至中性；
（2）、将富马酸、乙酸钠和双氧水溶液按照1：2：80的比例混合，搅拌均匀，得到活化剂，将木粉纤维加入至5倍重量倍的活化剂中，超声处理1h，搅拌10h后过滤，用水洗净后，于60℃下真空干燥24 h，即得。
其中，
所述改性沸石的制备方法为：
（1）、将氧化铝、硫酸钙和沸石粉按照1：2：45的比例混合，在300摄氏度煅烧2h，取出，粉碎研磨得到粉末物；
（2）、将硅烷偶联剂、硼酸和烷基酚聚氧乙烯醚按照1：1：4的比例混合，分散均匀，得到沸石改性剂，将前述得到的粉末物加入至10倍重量份的沸石改性剂中，在55摄氏度条件下，搅拌分散均匀，低温干燥，得到所述改性沸石。
其中，
所述粘合剂包括以下份计的原料：膨润土4份、柠檬酸1份、壳聚糖1份和水5份。
其中，
所述碳纤维-石墨烯增强剂的制备方法为：
（1）、制备石墨烯分散液
将石墨粉和二甲基甲酰胺按照1g:1.1L的比例混合，控制温度为20℃、功率为200W超声处理20min，然后离心分离，保留上层清液，得到石墨烯分散液；
（2）、制备碳纤维-石墨烯复合结构
以碳纤维为工作电极，将碳纤维置于酸溶液中进行电催化氧化，得到活化碳纤维；
将活化碳纤维加入至石墨烯分散液中，然后进行电沉积得到碳纤维-石墨烯复合结构；
（3）、按照2:1的质量比称取硅溶胶和环氧树脂，混合分散，得到混合物A，将得到的碳纤维-石墨烯复合结构加入至2倍重量份的混合物A中，机械搅拌并超声处理，加入促进剂，续超声处理1h，得到所述碳纤维-石墨烯增强剂。
本实施例中提供一种增韧抗开裂水泥保温砂浆的制备方法，包括如下步骤：
按照配比称取硅酸盐水泥、改性沸石、石英砂和水，混合后以200r/min 的转速搅拌40min，得到浆料，向浆料中加入剩余原料，以100r/min 的转速搅拌1h，得到所述增韧抗开裂水泥保温砂浆。
实施例2
一种增韧抗开裂水泥保温砂浆，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥105份、改性沸石30份、石英砂30份、丙烯酸丁酯30份、成型剂20份、磷酸三丁酯10份、改性椰壳纤维10份、碳纤维-石墨烯增强剂10份、羟丙甲基纤维素6份、碳酸钠6份、粘合剂6份、氯化钙4份、羟丙基甲基纤维素醚4份、十二烷基苯磺酸钠4份和水65份。
其中，
所述成型剂包括以下份计的原料：硅溶胶6份、活化木粉纤维6份、聚乙烯醇2份、铝酸钠0.8份、甲酸钙0.8份、聚乙二醇单烯丙基醚0.4份、3-氨丙基三甲氧基硅烷0.4份、葡萄糖酸钠0.3份和泛酸钙0.3份。
其中，
所述活化木粉纤维的制备方法为：
（1）、按照1： 30的比例将木粉纤维和氢氧化钠水溶液混合，分散均匀，过滤，然后木粉纤维用水洗至中性；
（2）、将富马酸、乙酸钠和双氧水溶液按照1：5：100的比例混合，搅拌均匀，得到活化剂，将木粉纤维加入至10倍重量倍的活化剂中，超声处理3h，搅拌12h后过滤，用水洗净后，于62℃下真空干燥24 h，即得。
其中，
所述改性沸石的制备方法为：
（1）、将氧化铝、硫酸钙和沸石粉按照1：4：50的比例混合，在400摄氏度煅烧2~3h，取出，粉碎研磨得到粉末物；
（2）、将硅烷偶联剂、硼酸和烷基酚聚氧乙烯醚按照1：3：8的比例混合，分散均匀，得到沸石改性剂，将前述得到的粉末物加入至15倍重量份的沸石改性剂中，在65摄氏度条件下，搅拌分散均匀，低温干燥，得到所述改性沸石。
其中，
所述粘合剂包括以下份计的原料：膨润土6份、柠檬酸2份、壳聚糖2份和水8份。
其中，
所述碳纤维-石墨烯增强剂的制备方法为：
（1）、制备石墨烯分散液
将石墨粉和二甲基甲酰胺按照1g: 1.5L的比例混合，控制温度为40℃、功率为300W超声处理50min，然后离心分离，保留上层清液，得到石墨烯分散液；
（2）、制备碳纤维-石墨烯复合结构
以碳纤维为工作电极，将碳纤维置于酸溶液中进行电催化氧化，得到活化碳纤维；
将活化碳纤维加入至石墨烯分散液中，然后进行电沉积得到碳纤维-石墨烯复合结构；
（3）、按照3:1的质量比称取硅溶胶和环氧树脂，混合分散，得到混合物A，将得到的碳纤维-石墨烯复合结构加入至3倍重量份的混合物A中，机械搅拌并超声处理，加入促进剂，续超声处理2h，得到所述碳纤维-石墨烯增强剂。
本实施例中提供一种增韧抗开裂水泥保温砂浆的制备方法，包括如下步骤：
按照配比称取硅酸盐水泥、改性沸石、石英砂和水，混合后以300r/min 的转速搅拌50min，得到浆料，向浆料中加入剩余原料，以150r/min 的转速搅拌2h，得到所述增韧抗开裂水泥保温砂浆。
实施例3
一种增韧抗开裂水泥保温砂浆，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥95份、改性沸石27.5份、石英砂27.5份、丙烯酸丁酯27.5份、成型剂15份、磷酸三丁酯7.5份、改性椰壳纤维7.5份、碳纤维-石墨烯增强剂7.5份、羟丙甲基纤维素4份、碳酸钠4份、粘合剂4份、氯化钙2.5份、羟丙基甲基纤维素醚2.5份、十二烷基苯磺酸钠12.5份和水60份。
其中，
所述成型剂包括以下份计的原料：硅溶胶5份、活化木粉纤维5份、聚乙烯醇1.5份、铝酸钠0.65份、甲酸钙0.65份、聚乙二醇单烯丙基醚0.3份、3-氨丙基三甲氧基硅烷0.3份、葡萄糖酸钠0.2份和泛酸钙0.2份。
其中，
所述活化木粉纤维的制备方法为：
（1）、按照1：25的比例将木粉纤维和氢氧化钠水溶液混合，分散均匀，过滤，然后木粉纤维用水洗至中性；
（2）、将富马酸、乙酸钠和双氧水溶液按照1：3：90的比例混合，搅拌均匀，得到活化剂，将木粉纤维加入至8倍重量倍的活化剂中，超声处理2h，搅拌11h后过滤，用水洗净后，于61℃下真空干燥24 h，即得。
其中，
所述改性沸石的制备方法为：
（1）、将氧化铝、硫酸钙和沸石粉按照1：3：47的比例混合，在350摄氏度煅烧2.5h，取出，粉碎研磨得到粉末物；
（2）、将硅烷偶联剂、硼酸和烷基酚聚氧乙烯醚按照1：2：6的比例混合，分散均匀，得到沸石改性剂，将前述得到的粉末物加入至13倍重量份的沸石改性剂中，在60摄氏度条件下，搅拌分散均匀，低温干燥，得到所述改性沸石。
其中，
所述粘合剂包括以下份计的原料：膨润土5份、柠檬酸1.5份、壳聚糖1.5份和水7份。
其中，
所述碳纤维-石墨烯增强剂的制备方法为：
（1）、制备石墨烯分散液
将石墨粉和二甲基甲酰胺按照1g:1.3L的比例混合，控制温度为30℃、功率为250W超声处理40min，然后离心分离，保留上层清液，得到石墨烯分散液；
（2）、制备碳纤维-石墨烯复合结构
以碳纤维为工作电极，将碳纤维置于酸溶液中进行电催化氧化，得到活化碳纤维；
将活化碳纤维加入至石墨烯分散液中，然后进行电沉积得到碳纤维-石墨烯复合结构；
（3）、按照2.5:1的质量比称取硅溶胶和环氧树脂，混合分散，得到混合物A，将得到的碳纤维-石墨烯复合结构加入至2.5倍重量份的混合物A中，机械搅拌并超声处理，加入促进剂，续超声处理1.5h，得到所述碳纤维-石墨烯增强剂。
本实施例中提供一种增韧抗开裂水泥保温砂浆的制备方法，包括如下步骤：
按照配比称取硅酸盐水泥、改性沸石、石英砂和水，混合后以250r/min 的转速搅拌45min，得到浆料，向浆料中加入剩余原料，以130r/min 的转速搅拌1.5h，得到所述增韧抗开裂水泥保温砂浆。
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种增韧抗开裂水泥保温砂浆，其特征在于，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥85~105份、改性沸石25~30份、石英砂25~30份、丙烯酸丁酯25~30份、成型剂10~20份、磷酸三丁酯5~10份、改性椰壳纤维5~10份、碳纤维-石墨烯增强剂5~10份、羟丙甲基纤维素2~6份、碳酸钠2~6份、粘合剂2~6份、氯化钙1~4份、羟丙基甲基纤维素醚1~4份、十二烷基苯磺酸钠1~4份和水55~65份。
2.根据权利要求1所述的增韧抗开裂水泥保温砂浆，其特征在于，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥90~100份、改性沸石26~29份、石英砂26~29份、丙烯酸丁酯26~29份、成型剂12~18份、磷酸三丁酯6~8份、改性椰壳纤维6~8份、碳纤维-石墨烯增强剂6~8份、羟丙甲基纤维素3~5份、碳酸钠3~5份、氯化钙2~3份、粘合剂3~5份、羟丙基甲基纤维素醚2~3份、十二烷基苯磺酸钠2~3份和水57~62份。
3.根据权利要求1所述的增韧抗开裂水泥保温砂浆，其特征在于，包括以下份计的原料：硅酸盐水泥95份、改性沸石27.5份、石英砂27.5份、丙烯酸丁酯27.5份、成型剂15份、磷酸三丁酯7.5份、改性椰壳纤维7.5份、碳纤维-石墨烯增强剂7.5份、羟丙甲基纤维素4份、碳酸钠4份、粘合剂4份、氯化钙2.5份、羟丙基甲基纤维素醚2.5份、十二烷基苯磺酸钠12.5份和水60份。
4.根据权利要求1所述的增韧抗开裂水泥保温砂浆，其特征在于，所述成型剂包括以下份计的原料：硅溶胶4~6份、活化木粉纤维4~6份、聚乙烯醇1~2份、铝酸钠0.5~0.8份、甲酸钙0.5~0.8份、聚乙二醇单烯丙基醚0.2~0.4份、3-氨丙基三甲氧基硅烷0.2~0.4份、葡萄糖酸钠0.1~0.3份和泛酸钙0.1~0.3份。
5.根据权利要求4所述的增韧抗开裂水泥保温砂浆，其特征在于，所述成型剂包括以下份计的原料：硅溶胶5份、活化木粉纤维5份、聚乙烯醇1.5份、铝酸钠0.65份、甲酸钙0.65份、聚乙二醇单烯丙基醚0.3份、3-氨丙基三甲氧基硅烷0.3份、葡萄糖酸钠0.2份和泛酸钙0.2份。
6.根据权利要求4所述的增韧抗开裂水泥保温砂浆，其特征在于，所述活化木粉纤维的制备方法为：
（1）、按照1：20~30的比例将木粉纤维和氢氧化钠水溶液混合，分散均匀，过滤，然后木粉纤维用水洗至中性；
（2）、将富马酸、乙酸钠和双氧水溶液按照1：2~5：80~100的比例混合，搅拌均匀，得到活化剂，将木粉纤维加入至5~10倍重量倍的活化剂中，超声处理1~3h，搅拌10~12h后过滤，用水洗净后，于60~62℃下真空干燥24 h，即得。
7.根据权利要求1所述的增韧抗开裂水泥保温砂浆，其特征在于，所述改性沸石的制备方法为：
（1）、将氧化铝、硫酸钙和沸石粉按照1：2~4：45~50的比例混合，在300~400摄氏度煅烧2~3h，取出，粉碎研磨得到粉末物；
（2）、将硅烷偶联剂、硼酸和烷基酚聚氧乙烯醚按照1：1~3：4~8的比例混合，分散均匀，得到沸石改性剂，将前述得到的粉末物加入至10~15倍重量份的沸石改性剂中，在55~65摄氏度条件下，搅拌分散均匀，低温干燥，得到所述改性沸石。
8.根据权利要求1所述的增韧抗开裂水泥保温砂浆，其特征在于，所述粘合剂包括以下份计的原料：膨润土4~6份、柠檬酸1~2份、壳聚糖1~2份和水5~8份。
9.根据权利要求1所述的增韧抗开裂水泥保温砂浆，其特征在于，所述碳纤维-石墨烯增强剂的制备方法为：
（1）、制备石墨烯分散液
将石墨粉和二甲基甲酰胺按照1g:1.1~1.5L的比例混合，控制温度为20~40℃、功率为200~300W超声处理20~50min，然后离心分离，保留上层清液，得到石墨烯分散液；
（2）、制备碳纤维-石墨烯复合结构
以碳纤维为工作电极，将碳纤维置于酸溶液中进行电催化氧化，得到活化碳纤维；
将活化碳纤维加入至石墨烯分散液中，然后进行电沉积得到碳纤维-石墨烯复合结构；
（3）、按照2~3:1的质量比称取硅溶胶和环氧树脂，混合分散，得到混合物A，将得到的碳纤维-石墨烯复合结构加入至2~3倍重量份的混合物A中，机械搅拌并超声处理，加入促进剂，续超声处理1～2h，得到所述碳纤维-石墨烯增强剂。
10.一种根据权利要求1~9任一项所述的增韧抗开裂水泥保温砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照配比称取硅酸盐水泥、改性沸石、石英砂和水，混合后以200~300r/min 的转速搅拌40~50min，得到浆料，向浆料中加入剩余原料，以100~150r/min 的转速搅拌1~2h，得到所述增韧抗开裂水泥保温砂浆。
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