CN108516778A - 一种改性水泥基砂浆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料制备技术领域，具体涉及一种改性水泥基砂浆的制备方法。本发明以河沙作为骨料，改性铝酸盐水泥粉末作为无机胶凝材料，碱性过筛偏高岭土粉末作为补强材料，并辅以无水乙醇和玻璃纤维等制备得到改性树脂基砂浆，首先利用玻璃纤维对铝酸盐水泥进行改性，利用铝酸盐水泥水化产生的强胶结性，增加铝酸盐水泥的结构强度，通过苯酚进入铝酸盐水泥粉末内部，并在内部发生聚合反应，改善材料层间距，提高了有机和无机颗粒间界面结合能力，将聚乙烯醇溶液掺入铝酸盐水泥中，阻止水分浸入，从而降低吸水率，利用高岭土在碱溶液的作用下，促使其硅氧键和铝氧键的断裂，起到了较好的防水效果，具有广泛的应用前景。

Description

一种改性水泥基砂浆的制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料制备技术领域，具体涉及一种改性水泥基砂浆的制备方法。
背景技术
近年来在各种工程结构和旧建筑物维修、拆除过程中产生了大量的废弃混凝土，如何处理这些废弃混凝土已成为一个迫切要解决的问题。与此同时，用于生产混凝土的天然资源已趋于短缺，生产高品质建筑材料将会造成环境负荷的日益加重。因此，从废弃混凝土中回收高品质再生骨料或砂浆，代替部分自然资源生产建筑材料，是保护自然资源，改善环境，推进可持续发展的一条重要途径。
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。主要用于建筑外墙保温，具有施工方便、耐久性好等优点。传统的建筑砂浆是由胶凝材料（水泥和石灰）和天然砂配制而成的，随着我国经济建设的高速发展，对建筑砂浆的需求量越来越大。
目前，国内外广泛开展了废弃混凝土再生利用的工作，例如将建筑废弃物混凝土破碎制成一定粒径的再生粗骨料，可以替代部分的天然集料，应用于高等级公路的垫层，软土路基的稳定组分，水稳基层以及公路、河堤的护坡材料等方面。此外，还将再生骨料用于制作砌块、铺道砖、花格砖等建筑材料制品。
目前常见的砂浆虽然有采用部分建筑废弃物作为再生骨料代替自然资源，但是由于废混凝土与天然建筑材料的物理性能有较大差异，如废混凝土吸水率较大，通常为3.6～8%，而天然骨料的吸水率小于3%，如采用通常方法将不能保证施工质量及使用寿命。另外，采用建筑废弃物作为再生骨料的砂浆还存在防水效果差、强度低，易损坏、粘性度不够等缺陷，尤其是在潮湿的建筑环境中，容易出现发霉的现象，使用效果不好。
因此，研制出一种能够解决上述问题的砂浆，具有重要的现实意义和广阔的市场前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前常见砂浆存在防水效果差、强度低和粘性度不够，满足不了砂浆市场要求的缺陷，提供了一种改性水泥基砂浆的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种改性水泥基砂浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取0.2～0.3kg高岭土放入马弗炉中煅烧，自然冷却至室温，研磨后过100目筛，收集过筛偏高岭土粉末，将过筛偏高岭土粉末和氢氧化钠溶液混合搅拌，得到碱性过筛偏高岭土粉末；
（2）将聚乙烯醇粉末和去离子水混合，搅拌，得到搅拌悬浮液，再将搅拌悬浮液置于水浴锅中，加热升温，水浴搅拌，得到自制聚乙烯醇溶液；
（3）称取65～75g铝酸盐水泥研磨粉碎，得到研磨粉末，再将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌，得到搅拌浆，继续将自制聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠和搅拌浆混合搅拌反应，得到反应液，最后将反应液置于烘箱中干燥，收集干燥物并研磨，过80目筛，得到改性铝酸盐水泥粉末；
（4）按重量份数计，分别称取55～60份碱性过筛偏高岭土粉末、120～160份改性铝酸盐水泥粉末、27～30份玻璃纤维、80～100份河沙、270～300份去离子水、4～6份无水乙醇和1～3份羟丙基甲基纤维素，先将碱性过筛偏高岭土粉末、改性铝酸盐水泥粉末、河沙和去离子水混合置于搅拌机中，在转速为100～120r/min的条件下搅拌，再添加玻璃纤维、无水乙醇和羟丙基甲基纤维素，继续保持转速混合搅拌，研磨出料，即得改性水泥基砂浆。
步骤（1）所述的煅烧温度为860～880℃，煅烧时间为1～2h，研磨时间为16～20min，过筛偏高岭土粉末和质量分数为24%的氢氧化钠溶液的质量比为1：4，搅拌时间为11～13min。
步骤（2）所述的聚乙烯醇粉末和去离子水的质量比为1：4，搅拌温度为32～36℃，搅拌时间为13～15min，加热升温温度为95～100℃，水浴搅拌时间为35～45min。
步骤（3）所述的研磨粉碎时间为7～9min，研磨粉末、丙酮和苯酚的质量比为1：2：5，混合搅拌时间为10～12min，自制聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠和搅拌浆的体积比为2：1：5，搅拌反应时间为15～17min，干燥温度为80～85℃，干燥时间为45～60min，研磨时间为12～15min。
步骤（4）所述的搅拌时间为1～2h，继续搅拌时间为16～20min。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以河沙作为骨料，改性铝酸盐水泥粉末作为无机胶凝材料，碱性过筛偏高岭土粉末作为补强材料，并辅以无水乙醇和玻璃纤维等制备得到改性树脂基砂浆，首先利用玻璃纤维对铝酸盐水泥进行改性，由于铝酸盐水泥水化产生的强胶结性，使玻璃纤维在铝酸盐水泥中形成一种空间网状结构，对铝酸盐水泥粉末形变和位移产生约束，增加了铝酸盐水泥的结构强度，从而使砂浆的防水性得到提高，同时也极大地提高了玻璃纤维在铝酸盐水泥中的拉应力，导致玻璃纤维基砂浆比普通砂浆的无侧限强度高，在砂浆出现裂缝破坏时，由于玻璃纤维的存在，延缓了裂缝的进一步发展，有利于砂浆的强度得到提高；
（2）本发明中苯酚进入铝酸盐水泥粉末内部，并在内部发生聚合反应，改善材料层间距，提高了有机和无机颗粒间界面结合能力，使其改性后作为界面结合剂，促进铝酸盐水泥粉末对砂浆内部孔隙进行有效的填充，由于两相间结合力大大增强，使砂浆的强度得以有效提高，另外将聚乙烯醇粉末和去离子水混合，并在高温条件下搅拌得到自制聚乙烯醇溶液，其中自制聚乙烯醇溶液具有粘接性，使得砂浆的粘性度得到提高，再将聚乙烯醇溶液掺入铝酸盐水泥中，当浆料得到充分搅拌后，其在浆料中均匀分散，一旦浆料中水分蒸发，聚乙烯醇开始缩水聚合并形成网络结构，填充在晶体的间隙中，使硬化体密实，同时能够堵塞毛细通孔，阻止水分浸入，从而降低吸水率，再次提高砂浆的防水性；
（3）本发明中利用高岭土在碱溶液的作用下，促使其硅氧键和铝氧键的断裂，形成一系列处于低聚状态的硅氧四面体和铝氧四面体单元，这些低聚态四面体单元随着反应的进行，逐渐脱水重新聚合，从而形成网络状硅铝氧化合物-偏高岭土，有效填充在砂浆内部孔隙中，提高其结构的致密度，起到了较好的防水效果，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
称取0.2～0.3kg高岭土放入马弗炉中，在温度为860～880℃下煅烧1～2h，自然冷却至室温，研磨16～20min后过100目筛，收集过筛偏高岭土粉末，将过筛偏高岭土粉末和质量分数为24%的氢氧化钠溶液按质量比为1：4混合搅拌11～13min，得到碱性过筛偏高岭土粉末；按质量比为1：4将聚乙烯醇粉末和去离子水混合，在温度为32～36℃的条件下搅拌13～15min，得到搅拌悬浮液，再将搅拌悬浮液置于水浴锅中，加热升温至95～100℃，水浴搅拌35～45min，得到自制聚乙烯醇溶液；称取65～75g铝酸盐水泥研磨粉碎7～9min，得到研磨粉末，再按质量比为1：2：5将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌10～12min，得到搅拌浆，继续将自制聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠和搅拌浆按体积比为2：1：5混合搅拌反应15～17min，得到反应液，最后将反应液置于烘箱中，在温度为80～85℃下干燥45～60min，收集干燥物并研磨12～15min，过80目筛，得到改性铝酸盐水泥粉末；按重量份数计，分别称取55～60份碱性过筛偏高岭土粉末、120～160份改性铝酸盐水泥粉末、27～30份玻璃纤维、80～100份河沙、270～300份去离子水、4～6份无水乙醇和1～3份羟丙基甲基纤维素，先将碱性过筛偏高岭土粉末、改性铝酸盐水泥粉末、河沙和去离子水混合置于搅拌机中，在转速为100～120r/min的条件下搅拌1～2h，再添加玻璃纤维、无水乙醇和羟丙基甲基纤维素，继续保持转速混合搅拌16～20min，研磨出料，即得改性水泥基砂浆。
实例1
称取0.2kg高岭土放入马弗炉中，在温度为860℃下煅烧1h，自然冷却至室温，研磨16min后过100目筛，收集过筛偏高岭土粉末，将过筛偏高岭土粉末和质量分数为24%的氢氧化钠溶液按质量比为1：4混合搅拌11min，得到碱性过筛偏高岭土粉末；按质量比为1：4将聚乙烯醇粉末和去离子水混合，在温度为32℃的条件下搅拌13min，得到搅拌悬浮液，再将搅拌悬浮液置于水浴锅中，加热升温至95℃，水浴搅拌35min，得到自制聚乙烯醇溶液；称取65g铝酸盐水泥研磨粉碎7min，得到研磨粉末，再按质量比为1：2：5将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌10min，得到搅拌浆，继续将自制聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠和搅拌浆按体积比为2：1：5混合搅拌反应15min，得到反应液，最后将反应液置于烘箱中，在温度为80℃下干燥45min，收集干燥物并研磨12min，过80目筛，得到改性铝酸盐水泥粉末；按重量份数计，分别称取55份碱性过筛偏高岭土粉末、120份改性铝酸盐水泥粉末、27份玻璃纤维、80份河沙、270份去离子水、4份无水乙醇和1份羟丙基甲基纤维素，先将碱性过筛偏高岭土粉末、改性铝酸盐水泥粉末、河沙和去离子水混合置于搅拌机中，在转速为100r/min的条件下搅拌1h，再添加玻璃纤维、无水乙醇和羟丙基甲基纤维素，继续保持转速混合搅拌16min，研磨出料，即得改性水泥基砂浆。
实例2
称取0.2kg高岭土放入马弗炉中，在温度为870℃下煅烧1.5h，自然冷却至室温，研磨18min后过100目筛，收集过筛偏高岭土粉末，将过筛偏高岭土粉末和质量分数为24%的氢氧化钠溶液按质量比为1：4混合搅拌12min，得到碱性过筛偏高岭土粉末；按质量比为1：4将聚乙烯醇粉末和去离子水混合，在温度为34℃的条件下搅拌14min，得到搅拌悬浮液，再将搅拌悬浮液置于水浴锅中，加热升温至97℃，水浴搅拌40min，得到自制聚乙烯醇溶液；称取70g铝酸盐水泥研磨粉碎8min，得到研磨粉末，再按质量比为1：2：5将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌11min，得到搅拌浆，继续将自制聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠和搅拌浆按体积比为2：1：5混合搅拌反应16min，得到反应液，最后将反应液置于烘箱中，在温度为83℃下干燥53min，收集干燥物并研磨14min，过80目筛，得到改性铝酸盐水泥粉末；按重量份数计，分别称取57份碱性过筛偏高岭土粉末、140份改性铝酸盐水泥粉末、28份玻璃纤维、90份河沙、285份去离子水、5份无水乙醇和2份羟丙基甲基纤维素，先将碱性过筛偏高岭土粉末、改性铝酸盐水泥粉末、河沙和去离子水混合置于搅拌机中，在转速为110r/min的条件下搅拌1.5h，再添加玻璃纤维、无水乙醇和羟丙基甲基纤维素，继续保持转速混合搅拌18min，研磨出料，即得改性水泥基砂浆。
实例3
称取0.3kg高岭土放入马弗炉中，在温度为880℃下煅烧2h，自然冷却至室温，研磨20min后过100目筛，收集过筛偏高岭土粉末，将过筛偏高岭土粉末和质量分数为24%的氢氧化钠溶液按质量比为1：4混合搅拌13min，得到碱性过筛偏高岭土粉末；按质量比为1：4将聚乙烯醇粉末和去离子水混合，在温度为36℃的条件下搅拌15min，得到搅拌悬浮液，再将搅拌悬浮液置于水浴锅中，加热升温至100℃，水浴搅拌45min，得到自制聚乙烯醇溶液；称取75g铝酸盐水泥研磨粉碎9min，得到研磨粉末，再按质量比为1：2：5将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌12min，得到搅拌浆，继续将自制聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠和搅拌浆按体积比为2：1：5混合搅拌反应17min，得到反应液，最后将反应液置于烘箱中，在温度为85℃下干燥60min，收集干燥物并研磨15min，过80目筛，得到改性铝酸盐水泥粉末；按重量份数计，分别称取60份碱性过筛偏高岭土粉末、160份改性铝酸盐水泥粉末、30份玻璃纤维、100份河沙、300份去离子水、6份无水乙醇和3份羟丙基甲基纤维素，先将碱性过筛偏高岭土粉末、改性铝酸盐水泥粉末、河沙和去离子水混合置于搅拌机中，在转速为120r/min的条件下搅拌2h，再添加玻璃纤维、无水乙醇和羟丙基甲基纤维素，继续保持转速混合搅拌20min，研磨出料，即得改性水泥基砂浆。
对比例
以宁波市某公司生产的砂浆作为对比例
对本发明制得的改性水泥基砂浆和对比例中的砂浆进行检测，检测结果如表1所示：
按照GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》标准，对实施例1～3和对比例砂浆进行表观密度和吸水率的测定。
抗压强度测试
将砂浆拌合成尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试件，放入养护室进行标准养护，分别测得3d、7d、28d的抗压强度。
坍落度测试
砂浆坍落度与坍落扩展度按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）的方法进行测试。
表1性能测定结果
由表1数据可知，本发明制得的改性水泥基砂浆，具有抗压强度高、防水性好、抗冲击性强、粘性度好等优点，明显优于对比例产品。因此，具有广阔的使用前景。

Claims (5)

1.一种改性水泥基砂浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取0.2～0.3kg高岭土放入马弗炉中煅烧，自然冷却至室温，研磨后过100目筛，收集过筛偏高岭土粉末，将过筛偏高岭土粉末和氢氧化钠溶液混合搅拌，得到碱性过筛偏高岭土粉末；
（2）将聚乙烯醇粉末和去离子水混合，搅拌，得到搅拌悬浮液，再将搅拌悬浮液置于水浴锅中，加热升温，水浴搅拌，得到自制聚乙烯醇溶液；
（3）称取65～75g铝酸盐水泥研磨粉碎，得到研磨粉末，再将研磨粉末、丙酮和苯酚混合搅拌，得到搅拌浆，继续将自制聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠和搅拌浆混合搅拌反应，得到反应液，最后将反应液置于烘箱中干燥，收集干燥物并研磨，过80目筛，得到改性铝酸盐水泥粉末；
（4）按重量份数计，分别称取55～60份碱性过筛偏高岭土粉末、120～160份改性铝酸盐水泥粉末、27～30份玻璃纤维、80～100份河沙、270～300份去离子水、4～6份无水乙醇和1～3份羟丙基甲基纤维素，先将碱性过筛偏高岭土粉末、改性铝酸盐水泥粉末、河沙和去离子水混合置于搅拌机中，在转速为100～120r/min的条件下搅拌，再添加玻璃纤维、无水乙醇和羟丙基甲基纤维素，继续保持转速混合搅拌，研磨出料，即得改性水泥基砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种改性水泥基砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的煅烧温度为860～880℃，煅烧时间为1～2h，研磨时间为16～20min，过筛偏高岭土粉末和质量分数为24%的氢氧化钠溶液的质量比为1：4，搅拌时间为11～13min。
3.根据权利要求1所述的一种改性水泥基砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的聚乙烯醇粉末和去离子水的质量比为1：4，搅拌温度为32～36℃，搅拌时间为13～15min，加热升温温度为95～100℃，水浴搅拌时间为35～45min。
4.根据权利要求1所述的一种改性水泥基砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的研磨粉碎时间为7～9min，研磨粉末、丙酮和苯酚的质量比为1：2：5，混合搅拌时间为10～12min，自制聚乙烯醇溶液、十二烷基苯磺酸钠和搅拌浆的体积比为2：1：5，搅拌反应时间为15～17min，干燥温度为80～85℃，干燥时间为45～60min，研磨时间为12～15min。
5.根据权利要求1所述的一种改性水泥基砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的搅拌时间为1～2h，继续搅拌时间为16～20min。
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