CN108383477B - 一种改性水泥基防水砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种改性水泥基防水砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性水泥基防水砂浆及其制备方法，该改性水泥基砂浆含同时含有具有防水功能的聚合物胶粉和防水剂，通过实验发现，聚合物胶粉和防水剂在防水方面具有协同作用，而且聚合物胶粉和防水剂的重量比，会影响水泥砂浆制品的抗折强度和粘结强度，本发明还发现随着硅酸钠和消泡剂重量比的增加，本砂浆制品的抗折强度逐渐增强，最高可以达到11.0MPa。本发明提供的改性水泥基防水砂浆制备方法简单，只需先将固体粉料混合，之后在搅拌的情况下添加到水里即可。

Description

一种改性水泥基防水砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及建筑防水材料领域，更具体的涉及一种具有防水功能的绿色建筑材料。
背景技术
水泥砂浆是建筑工程中主要建筑材料。在砂浆还没有完全定型的时期内，由于接触面积大和外表温度高而具有较高的表面水分蒸发速度，这就使得砂浆内部水分不断的运动到砂浆表面，在这个过程中就在砂浆材料内部形成多种空隙；在水泥释放水分的过程中，水泥受到外界的高温散发自身的水分，形成固体状态，但是水泥本身的固化程度和材料的固化程度不一致，两者的差异会导致裂缝的出现，水化热还会导致砂浆出现结构变化，如果这种变化受到其他的外力作用就会出现裂缝；砂浆形成固体达到内部各结构的稳定需要几个月甚至几年的时间，这一期间可能出现其他的各种问题(比如化学反应降低、碳化缩短等)造成裂缝的加大：综上可知，砂浆内部存在许多孔隙和微裂缝，这是建筑物水分渗透的主要渠道和途径。
水分在材料内部的游走导致了混凝土和砌筑结构的性能产生了不利的变化，会导致墙体发霉、墙体涂料剥落等。与此同时，水中的可溶性组分会在结构材料内部进行传递，降低混凝土和砂浆的耐久性、耐碳化性和耐钢筋锈蚀性等。长期以来，如何解决水分渗漏对建筑物带来的损坏，一直是建筑行业的一项重要研究课题。
防水砂浆是一种能够有效防止建筑物上水分渗漏的建筑用料。防水砂浆具有良好的耐候性、耐久性、抗渗性、密实性和极高的粘结力以及极强的防水防腐效果。用作防水工程防水层的防水砂浆有三种：(1)刚性多层抹面的水泥砂浆；(2)掺防水剂的防水砂浆；(3)聚合物水泥防水砂浆。其中，聚合物水泥防水砂浆是用水泥、聚合物分散体作为凝胶材料与砂配制而成的砂浆，聚合物水泥砂浆硬化后，砂浆中的聚合物可有效地封闭连通的空隙，增加砂浆的密实性及抗裂性，从而可以改善砂浆的抗渗性及抗冲击性。
广州协堡建材有限公司详细研究了不同聚合物胶粉对单组份聚合物水泥基防水砂浆性能的影响，实验结果显示：聚合物胶粉的加入，可以提高水泥基防水砂浆试样的抗渗透压及粘结强度；也会降低防水砂浆试样的抗折强度、抗压强度及28d吸水率，同时提高了防水砂浆的耐水性。在广州协堡建材有限公司选用的实验聚合材料中，纯丙烯酸胶粉对水泥基防水砂浆的性能改善效果最为显著，但是该公司的研究仅于单组份聚合物水泥基防水砂浆的研究，并没有进一步对防水砂浆的性能进行改善。
中国专利公布CN105236892A公开了一种防水性好的水泥基材料，该发明以80-90份改性甲基丙烯酸乙酯乳液，30-40份丙烯酸乳液，0.2-0.4份润湿剂Wet500，1-1.5份聚丙烯酸铵，0.6-1份硅油，0.9-1.5份壬基酚聚氧乙烯醚,0.4-0.6份流平剂，0.2-0.4份防腐剂,2-3份N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，4-8份水为液料；以60-80份42.5级普通硅酸盐水泥，20-30份重质碳酸钙，30-40份石英砂，2-4份硅酸纳，1-1.5份十二烷基苯磺酸钠，2-3份钠基膨润土,0.5-1.5份木质素磺酸钙，2-3份对胺基苯磺酸甲醛缩聚物，2-3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷为粉料，制备了既有渗透结晶防水功能又有聚合物防水功能的水泥基防水材料，但是该方法制备过程过于复杂和繁琐。
由上述背景技术不难看出，虽然现有技术通过添加聚合物或/和防水剂，改善了水泥砂浆的防水性能，但依旧存在改善效果有限、制备工艺繁琐等缺陷。目前，急需一种制备工艺简单、防水效果好且使用简单的改性水泥基防水砂浆。
发明内容
本发明提供了一种制备工艺简单、防水效果好且使用简单的改性水泥基防水砂浆及其制备方法。
说明：本发明中所说的各组分的份数均是指重量份。
本发明公开了一种改性水泥基防水砂浆：该改性水泥基防水砂浆包括300-400份水泥、40-60份重质碳酸钙、400-650份水洗砂、10-25份聚合物胶粉、3-8份防水剂、1-5份硅酸钠、1-2份消泡剂、0.5-1.5份减水剂、1.5-3份憎水剂、1-3份偶联剂和100-200份水，且聚合物胶粉和防水剂的重量比为3-8:1。
优选地，改性水泥基防水砂浆包括320-380份水泥、45-55份重质碳酸钙、500-600份水洗砂、15-20份聚合物胶粉、5-8份防水剂、2-3份硅酸钠、1-1.5份消泡剂、1-1.5份减水剂、1.5-2份憎水剂、1.5-2.5份偶联剂和120-180份水。
进一步地，聚合物胶粉选自以下胶粉中的一种或多种：丙烯酸酯胶粉6011A、丙烯酸改性乙酸乙烯酯乙烯共聚物胶粉(丙烯酸改性VAE胶粉)7012W、乙酸乙烯酯乙烯共聚物胶粉(VAE胶粉)6022E、乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚物胶粉8034H、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物胶粉FX7000、醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯二元共聚物胶粉DM200。
优选地，聚合物胶粉选自以下胶粉中的一种或多种：丙烯酸酯胶粉6011A、丙烯酸改性乙酸乙烯酯乙烯共聚物胶粉(丙烯酸改性VAE胶粉)7012W、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物胶粉FX7000、醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯二元共聚物胶粉DM200。
进一步地，所述的水泥为普通硅酸盐水泥；优选地，所述水泥为42.5号普通硅酸盐水泥、42.5R普通硅酸盐水泥或52.5号普通硅酸盐水泥中的一种或多种。
进一步地，所述重质碳酸钙的规格是400目，所述水洗砂的规格是70-200目。
进一步地，所述硅酸钠和消泡剂的重量比为1-4:1；优选的，所述硅酸钠和消泡剂的重量比为1.5-3:1。
优选地，所述聚合物胶粉和防水剂的重量比为4-6:1；进一步优选地，所述聚合物胶粉和防水剂的重量比为4.5-5.5:1。
进一步地，所述防水剂为氯化物金属类防水剂；优选地，所述防水剂为氯化钙、氯化铝中的一种或两种。
进一步地，在一些优选例中，所述的改性水泥基防水砂浆还可以添加0.5-1.5份的十二烷基苯磺酸钠。
进一步地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂；优选地，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
进一步地，所述减水剂为磺化三聚氰胺高效减水剂、聚羧酸高效减水剂中的一种或两种，所述憎水剂为有机硅类憎水剂或硬脂酸钙中的一种或两种，所述偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
本发明另外公开了改性水泥基防水砂浆的制备方法：
(1)将水泥、重质碳酸钙、水洗砂、聚合物胶粉、防水剂、硅酸钠、消泡剂、减水剂、憎水剂和偶联剂混合均匀得到改性水泥基防水砂浆的混合粉料；
(2)以200-400r/min的搅拌速度对水进行搅拌，向水中加入步骤(1)得到的混合粉料，粉料添加完毕后，继续搅拌得到改性水泥基防水砂浆。
进一步地，混合粉料添加完毕之后，以600-1000r/min的速度搅拌10-20min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明制备的改性水泥基防水砂浆既具有掺防水剂型防水砂浆的优点，也具有聚合物水泥防水砂浆的优点，防水剂、聚合物和相关助剂之间产生了协同作用，在降低水泥防水砂浆制作成本的情况下，有效提高了水泥砂浆的防水效果。
(2)本发明制备的水泥砂浆，制备和使用方法简单，厂家只需要将除水以外的各种固体粉料进行搅拌混合，就可以得到能够直接出售的水泥基防水砂浆混合粉料，使用者只需将买来的水泥基防水砂浆混合粉料在搅拌的情况下进入到水中，并进行混合就可以得到能够使用的水泥防水砂浆。
(3)本发明提供的改性水泥基防水砂浆，通过严格调整聚合物和防水剂的使用比例，明显提高了水泥基防水砂浆的防水效果，而且出乎意料的发现，当聚合物和防水剂的使用比例，在本申请范围内时，还能明显增强水泥防水砂浆的粘结强度和抗折强度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
说明：本发明中多种功能相同的组分混合使用时，其重量比均为1:1，如：用氯化铝和氯化钙的混合物作为防水剂时，混合物中氯化铝和氯化钙的重量比为1：1。
基础实施例
一种改性水泥基防水砂浆：该改性水泥基防水砂浆包括350份45号普通硅酸盐水泥、50份重质碳酸钙、500份水洗砂、10-25份聚合物胶粉、3-8份防水剂、1-5份硅酸钠、1-2份聚甲基硅氧烷消泡剂、1份聚羧酸高效减水剂、2份憎水剂、1份N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂、0-1.5份十二烷基苯磺酸钠和200份水，且聚合物胶粉和防水剂的重量比为3-8:1，硅酸钠和消泡剂的重量比为1-4:1。
该改性水泥基防水砂浆的制备方法：
(1)将水泥、重质碳酸钙、水洗砂、聚合物胶粉、防水剂、硅酸钠、消泡剂、减水剂、憎水剂和偶联剂混合均匀得到改性水泥基防水砂浆的混合粉料；
(2)以200r/min的搅拌速度对水进行搅拌，向水中加入步骤(1)得到的混合粉料，粉料添加完毕后，继续以600r/min的转速搅拌10min，得到改性水泥基防水砂浆。
通过调整基础实施例中的具体实验参数，得到具体实施例1-9，如表1-3所示。为了突出本发明的有益效果，进一步设置了对比例1-4，如表4所示。
通过调整聚合物胶粉的种类和添加量、防水剂的种类和添加量、聚合物胶粉和防水剂重量比、硅酸钠的添加量、消泡剂的添加量、硅酸钠和消泡剂的重量比以及十二烷基苯磺酸钠的添加量得到了表1的实施例1-4。根据表1中的实验数据可以发现，本发明制备的改性水泥基防水砂浆制品7d和28d的抗渗压力能分别达到1.8MPa和2.4MPa以上，28d的抗折强度和28d的粘结强度分别到达9.5MPa和2.1MPa以上。
表1
为了进一步验证聚合物胶粉和防水剂重量比对本发明制备的改性水泥基防水砂浆性能的影响，设置了表2中的实施例4-6。实施例4-6的实验数据显示：聚合物胶粉和防水剂的重量比，不仅影响了本发明改性水泥基防水砂浆制品的抗渗压力，而且影响了该砂浆制品的抗折强度和粘结强度。具体地，随着聚合物胶粉和防水剂重量比的增加，抗渗能力先增强后减弱，当聚合物胶粉和防水剂的重量比为5.5:1时，抗渗压力最大，此时7d的抗渗压力为2.1MPa，28d的抗渗压力为2.6MPa。随着聚合物胶粉和防水剂重量比的增加，抗折强度先增大后减小，粘结强度逐渐减小。
表2
通过调整硅酸钠和消泡剂的重量比，得到了表3中的实施例4和实施例7-9。表3中的实验数据显示：硅酸钠和消泡剂的重量比不仅影响了本砂浆制品的抗渗能力和粘结强度，还明显影响了本砂浆制品的抗折强度。随着硅酸钠和消泡剂重量比的增加，本砂浆制品的抗折强度逐渐增强，当硅酸钠和消泡剂的重量比为3:1时，本砂浆制品的抗折强度最大可达到11.0MPa。
表3
为了验证聚合物胶粉和防水剂在改善水泥基防水砂浆的抗渗能力方面的协同作用，设置了表4中的对比例1-2，通过将实施例4和对比例1-2的实验数据进行比较，可以发现，只添加防水剂或聚合物胶粉时，砂浆制品的抗渗压力明显低于同时添加聚合物胶粉和防水剂的砂浆制品的抗渗压力。对比例3-4中聚合物胶粉和防水剂的重量比不在本发明的范围3-8:1之内，进而导致对比例3-4砂浆制品的抗折强度和粘结强度均分别明显低于实施例4中的抗折强度和粘结强度。
表4

Claims (9)

1.一种改性水泥基防水砂浆，其特征在于，该改性水泥基防水砂浆包括如下重量份的各组分：300-400份水泥、40-60份重质碳酸钙、400-650份水洗砂、10-25份聚合物胶粉、3-8份防水剂、1-5份硅酸钠、1-2份消泡剂、0.5-1.5份减水剂、1.5-3份憎水剂、1-3份偶联剂和100-200份水，且聚合物胶粉和防水剂的重量比为3-8:1,所述防水剂为氯化物金属类防水剂；所述硅酸钠和消泡剂的重量比为1-4:1。
2.根据权利要求1所述的一种改性水泥基防水砂浆，其特征在于，所述改性水泥基防水砂浆包括320-380份水泥、45-55份重质碳酸钙、500-600份水洗砂、15-20份聚合物胶粉、5-8份防水剂、2-3份硅酸钠、1-1.5份消泡剂、1-1.5份减水剂、1.5-2份憎水剂、1.5-2.5份偶联剂和120-180份水，且聚合物胶粉和防水剂的重量比为3-8:1。
3.根据权利要求1或2所述的一种改性水泥基防水砂浆，其特征在于，所述聚合物胶粉选自以下胶粉中的一种或多种：丙烯酸酯胶粉6011A、丙烯酸改性乙酸乙烯酯乙烯共聚物胶粉7012W、乙酸乙烯酯乙烯共聚物胶粉6022E、乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚物胶粉8034H、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物胶粉FX7000、醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯二元共聚物胶粉DM200。
4.根据权利要求1或2所述的一种改性水泥基防水砂浆，其特征在于，所述聚合物胶粉选自以下胶粉中的一种或多种：丙烯酸酯胶粉6011A、丙烯酸改性乙酸乙烯酯乙烯共聚物胶粉7012W、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物胶粉FX7000、醋酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯二元共聚物胶粉DM200。
5.根据权利要求1或2所述的一种改性水泥基防水砂浆，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1或2所述的一种改性水泥基防水砂浆，其特征在于，所述重质碳酸钙的规格是400目，所述水洗砂的规格是70-200目。
7.根据权利要求1或2所述的一种改性水泥基防水砂浆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述减水剂为磺化三聚氰胺高效减水剂、聚羧酸高效减水剂中的一种或两种，所述憎水剂为有机硅类憎水剂或硬脂酸钙中的一种或两种，所述偶联剂为N-(β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
8.根据权利要求1或2所述的一种改性水泥基防水砂浆，其特征在于，所述的改性水泥基防水砂浆还添加0.5-1.5份的十二烷基苯磺酸钠。
9.根据权利要求1或2所述的一种改性水泥基防水砂浆的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
（1）将水泥、重质碳酸钙、水洗砂、聚合物胶粉、防水剂、硅酸钠、消泡剂、减水剂、憎水剂和偶联剂混合均匀得到改性水泥基防水砂浆的混合粉料；
（2）以200-400r/min的搅拌速度对水进行搅拌，向水中加入步骤（1）得到的混合粉料，粉料添加完毕后，继续搅拌得到改性水泥基防水砂浆。
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