CN108609939A - 抗渗水泥砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗渗水泥砂浆，由以下原料组成：水泥，砂，水，再生骨料或强化再生骨料，减水剂。本发明将纳米材料和聚合物进行良好复合，得到纳米复合聚合物浆液，并用纳米复合聚合物浆液强化再生骨料，与水泥有效结合，增强界面凝结性能，并对再生骨料进行表面强化，得到综合性能优异的抗渗水泥砂浆。

Description

抗渗水泥砂浆
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种抗渗水泥砂浆。
背景技术
中国世界上房屋建筑量最大的国家，所需用的建筑材料总量也是世界最大。中国的建筑砂浆发展最快，也是应用量最大的国家。所以对其要求也越来越严格。现在传统的水泥砂浆已经不能满足使用需求，因为传统的水泥砂浆用作外墙建筑的的时候，会出现空鼓、开裂、起毛、折痕问题，容易引起建筑的整体稳定性。
现有技术中的水泥砂浆是由水泥、砂子、掺合料、外加剂、水等混合而成的。无论采用天然河砂、山砂还是机制砂配制水泥砂浆，砂子都是起到骨架和填充的作用。天然河砂、山砂还是机制砂的表面性状是不规则的多面体且往往存在针片状的结构颗粒，在同等体积状态的砂子骨料的比表面积比较大，采用天然河砂、山砂、机制砂配制水泥砂浆往往需要较多的水泥与掺合料所构成的胶凝材料来包裹和填充砂子的空隙，以获得水泥砂浆在施工过程中所需的和易性和稠度。
申请号为201710140119.2的发明专利公开了一种双骨料水泥砂浆，对于以砂子为骨料配制的水泥砂浆，采用膨胀矿渣微粒代替部分砂子进行混配后制得由砂子和膨胀矿渣微粒共同构成的双骨料并利用双骨料配制得到双骨料水泥砂浆。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗渗水泥砂浆。
抗渗水泥砂浆，由以下原料组成：水泥，砂，水，再生骨料或强化再生骨料，减水剂。
抗渗水泥砂浆，由以下原料组成：水泥300～600重量份，砂900～1000重量份，水200～380重量份，再生骨料或强化再生骨料700～1000重量份，减水剂5～10份。
所述强化再生骨料通过以下方法制备得到：将纳米碳酸钙复合聚合物强化液喷洒在再生骨料的表面，纳米碳酸钙复合聚合物强化液和再生骨料的重量比为1：(0.01～0.1)，同时不断进行搅拌，搅拌30～50分钟后，置于通风环境中于20～30℃放置48～72小时，得到强化再生骨料。
所述纳米碳酸钙复合聚合物强化液通过以下方式得到：取摩尔浓度0.01～0.03mol/L的硝酸钙水溶液，超声振荡30～90秒后，加入等体积摩尔浓度0.01～0.03mol/L的碳酸钠水溶液，超声振荡30～90秒，得到纳米碳酸钙胶体溶液；将聚合物掺杂入纳米碳酸钙胶体溶液中，聚合物重量为纳米碳酸钙胶体溶液重量的3～5％，超声振荡1～3分钟，调节pH至8～9，得到纳米碳酸钙复合聚合物强化液。
所述聚合物为聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯，其制备方法为：向反应容器中加入1～1.5L去离子水、500～700g聚丁二烯胶乳、3～5g葡萄糖和2～4g焦磷酸四钠，然后加入0.05～0.07g硫酸亚铁和0.5～0.7g氢氧化钾，升温至60～70℃，控制搅拌转速200～300转/分钟；搅拌10～30分钟后，将1.5～2mL过氧化氢异丙苯、100～300g苯乙烯、100～300g甲基丙烯酸环氧丙酯的混合物加入到反应容器中，加料结束后继续于60～70℃反应1～3小时；接着向反应容器中加入10～15g 4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，搅拌1～3分钟后，降低反应温度至50～60℃，收集反应产物；向反应产物中加入反应产物重量0.1～0.3倍的硫酸镁，搅拌30～40分钟后，升温至70～80℃，倒掉上层清液，得到底部沉淀；将底部沉淀用水洗涤，真空干燥至恒重，得到聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯。
所述聚合物为改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯，其制备方法分为两步：(1)向反应容器中加入1～1.5L去离子水、500～700g聚丁二烯胶乳、3～5g葡萄糖和2～4g焦磷酸四钠，然后加入0.05～0.07g硫酸亚铁和0.5～0.7g氢氧化钾，升温至60～70℃，控制搅拌转速200～300转/分钟；搅拌10～30分钟后，将1.5～2mL过氧化氢异丙苯、100～300g苯乙烯、100～300g甲基丙烯酸环氧丙酯的混合物加入到反应容器中，加料结束后继续于60～70℃反应1～3小时；接着向反应容器中加入10～15g 4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，搅拌1～3分钟后，降低反应温度至50～60℃，收集反应产物；向反应产物中加入反应产物重量0.1～0.3倍的硫酸镁，搅拌30～40分钟后，升温至70～80℃，倒掉上层清液，得到底部沉淀；将底部沉淀用水洗涤，真空干燥至恒重，得到聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯；(2)称取聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯100～130g、前驱体2～5g、硅烷偶联剂1～2g和无水乙醇200～300mL置于反应容器中，搅拌1～2小时；然后加入12～15mL水和0.4～0.7mL浓盐酸，升温至60～70℃，搅拌0.5～1小时后取出，于20～30℃陈化4～6天，真空干燥至恒重，获得改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯。
所述前驱体为硅酸钠和/或正硅酸乙酯。
所述硅烷偶联剂为二苯基二乙氧基硅烷基和/或甲基三甲氧基硅烷。
本发明相对于现有技术，具有以下优点：
1、现有技术中通常采用纳米浆液浸渍强化的方法处理再生骨料，但是在浸渍骨料的过程中，强化液容易发生沉降，导致底部和纳米材料分布不均匀，而在骨料干燥后，纳米材料很容易剥落。本发明采用喷洒和搅拌同步进行的强化方式，将强化液均匀地喷洒于再生骨料表面，同时不断搅拌，以保证纳米材料均匀分布于再生骨料表面；而且强化静置，使得多余的水分蒸发，有利于强化液中的聚合物成膜。这种强化方式相较于传统的浸渍强化法，不会出现强化液堆积在再生骨料表面的情况，并且操作方法简单，可以大规模应用于生产。
2、本发明的工作原理在于：将纳米材料和聚合物进行良好的复合，用纳米复合聚合物浆液强化再生骨料。一方面可以利用纳米材料颗粒微小、活化性强以及渗透性强的特点，填充再生骨料表面微细裂缝并附着于骨料表面；另一方面，纳米材料可以渗透进入骨料表面的砂浆层，以强化旧砂浆层和老界面区；再一方面，利用聚合物具有成膜性以及粘结性的特点，对再生骨料表面的微细裂缝和孔隙进行良好的填充，以改善骨料本性的性能；同时在拌合过程中与水泥有效结合，增强界面凝结性能，达到对再生骨料进行表面强化的目的，从而改善再生细骨料水泥制品的性能。
3、本发明使用两种聚合物制备纳米碳酸钙复合聚合物强化液。聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯相较于聚丁二烯接枝苯乙烯，添加极性基团，可以和无机相之间发生化学作用。
4、采用溶胶-凝胶法，对聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯进行改性后，采用硅酸钠为反应前躯体，并引入含亲水基团的有机硅氧烷，改变聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯的表面性质，使得聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯在水泥水化时参与水化反应，从而实现界面的化学键合，可大幅提高水泥砂浆的力学性能。
本发明将纳米材料和聚合物进行良好复合，得到纳米复合聚合物浆液，并用纳米复合聚合物浆液强化再生骨料，与水泥有效结合，增强界面凝结性能，并对再生骨料进行表面强化，得到综合性能优异的抗渗水泥砂浆。
具体实施方式
实施例中原料介绍如下：
水泥，具体采用重庆拉法基水泥有限公司提供的P.0 42.5R水泥，符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的质量要求。水泥的力学性能指标如表1所示，水泥的化学组成指标如表2所示。
表1水泥的力学性能指标
表2水泥的化学组成指标
砂，具体采用灵寿县海滨矿产品贸易有限公司提供的普通河砂，按照GB/T 14684-2011《建设用砂》的试验方法测得：细度模数为2.3，含泥量2.49％，表观密度2630kg/m3，属于中砂，颗粒级配满足Ⅱ区。
再生骨料，参考专利申请号201710829613.X的实施例一制备得到。
聚丁二烯胶乳，由中国石化吉林分公司合成树脂厂提供，固含量为58％。
葡萄糖，CAS号：58367-01-4。
焦磷酸四钠，CAS号：7722-88-5。
硫酸亚铁，CAS号：7782-63-0。
氢氧化钾，CAS号：1310-58-3。
过氧化氢异丙苯，CAS号：80-15-9。
苯乙烯，CAS号：100-42-5。
甲基丙烯酸环氧丙酯，CAS号：106-91-2。
硫酸镁，CAS号：7487-88-9。
4，4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，CAS号：85-60-9。
硅酸钠，CAS号：1344-09-8。
二苯基二乙氧基硅烷，CAS号：2553-19-7。
甲基三甲氧基硅烷，CAS号：1185-55-3。
实施例1
所述抗渗水泥砂浆由以下重量份的原料组成：水泥300重量份，砂900重量份，水350重量份，再生骨料900重量份，减水剂5份。
实施例2
所述抗渗水泥砂浆由以下重量份的原料组成：水泥300重量份，砂900重量份，水350重量份，强化再生骨料900重量份，减水剂5份。
所述强化再生骨料通过以下方法制备得到：将纳米碳酸钙复合聚合物强化液喷洒在再生骨料的表面，纳米碳酸钙复合聚合物强化液和再生骨料的重量比为1：0.06，同时不断进行搅拌，以200转/分钟搅拌50分钟后，置于通风环境中于20℃放置72小时，得到强化再生骨料。
所述纳米碳酸钙复合聚合物强化液通过以下方式得到：取摩尔浓度0.02mol/L的硝酸钙水溶液，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒后，加入等体积摩尔浓度0.02mol/L的碳酸钠水溶液，继续在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒，得到纳米碳酸钙胶体溶液；将聚丁二烯接枝聚苯乙烯掺杂入纳米碳酸钙胶体溶液中，聚丁二烯接枝聚苯乙烯重量为纳米碳酸钙胶体溶液重量的3％，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡2分钟，使用质量分数10％的盐酸或氢氧化钠水溶液调节pH至8，得到纳米碳酸钙复合聚合物强化液。
所述聚丁二烯接枝聚苯乙烯的制备方法为：向四口烧瓶中加入1.3L去离子水、650g聚丁二烯胶乳、4.55g葡萄糖和3.25g焦磷酸四钠，然后加入0.065g硫酸亚铁和0.65g氢氧化钾，以2℃/分钟升温至70℃，控制搅拌转速250转/分钟；搅拌10分钟后，通入氮气，将1.95mL过氧化氢异丙苯和650g苯乙烯的混合物加入到四口烧瓶中，加料结束后后继续于70℃反应2小时；接着向四口烧瓶中加入13g 4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，搅拌2分钟后，降低反应温度至60℃，收集反应产物；向反应产物中加入硫酸镁，搅拌30分钟后，以2℃/分钟升温至70℃，倒掉上层清夜，得到底部沉淀；将底部沉淀用其重量300倍的水洗涤，于60℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到聚丁二烯接枝聚苯乙烯。
实施例3
所述抗渗水泥砂浆由以下重量份的原料组成：水泥300重量份，砂900重量份，水350重量份，强化再生骨料900重量份，减水剂5份。
所述强化再生骨料通过以下方法制备得到：将纳米碳酸钙复合聚合物强化液喷洒在再生骨料的表面，纳米碳酸钙复合聚合物强化液和再生骨料的重量比为1：0.06，同时不断进行搅拌，以200转/分钟搅拌50分钟后，置于通风环境中于20℃放置72小时，得到强化再生骨料。
所述纳米碳酸钙复合聚合物强化液通过以下方式得到：取摩尔浓度0.02mol/L的硝酸钙水溶液，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒后，加入等体积摩尔浓度0.02mol/L的碳酸钠水溶液，继续在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒，得到纳米碳酸钙胶体溶液；将聚丁二烯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯掺杂入纳米碳酸钙胶体溶液中，聚丁二烯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯重量为纳米碳酸钙胶体溶液重量的3％，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡2分钟，使用质量分数10％的盐酸或氢氧化钠水溶液调节pH至8，得到纳米碳酸钙复合聚合物强化液。
所述聚丁二烯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯的制备方法为：向四口烧瓶中加入1.3L去离子水、650g聚丁二烯胶乳、4.55g葡萄糖和3.25g焦磷酸四钠，然后加入0.065g硫酸亚铁和0.65g氢氧化钾，以2℃/分钟升温至70℃，控制搅拌转速250转/分钟；搅拌10分钟后，通入氮气，将1.95mL过氧化氢异丙苯、300g苯乙烯、200g甲基丙烯酸环氧丙酯的混合物加入到四口烧瓶中，加料结束后后继续于70℃反应2小时；接着向四口烧瓶中加入13g4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，搅拌2分钟后，降低反应温度至60℃，收集反应产物；向反应产物中加入反应产物重量0.2倍的硫酸镁，搅拌30分钟后，以2℃/分钟升温至70℃，倒掉上层清液，得到底部沉淀；将底部沉淀用其重量300倍的水洗涤，于60℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到聚丁二烯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯。
实施例4
所述抗渗水泥砂浆由以下重量份的原料组成：水泥300重量份，砂900重量份，水350重量份，强化再生骨料900重量份，减水剂5份。
所述强化再生骨料通过以下方法制备得到：将纳米碳酸钙复合聚合物强化液喷洒在再生骨料的表面，纳米碳酸钙复合聚合物强化液和再生骨料的重量比为1：0.06，同时不断进行搅拌，以200转/分钟搅拌50分钟后，置于通风环境中于20℃放置72小时，得到强化再生骨料。
所述纳米碳酸钙复合聚合物强化液通过以下方式得到：取摩尔浓度0.02mol/L的硝酸钙水溶液，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒后，加入等体积摩尔浓度0.02mol/L的碳酸钠水溶液，继续在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒，得到纳米碳酸钙胶体溶液；将改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯掺杂入纳米碳酸钙胶体溶液中，改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯重量为纳米碳酸钙胶体溶液重量的3％，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡2分钟，使用质量分数10％的盐酸或氢氧化钠水溶液调节pH至8，得到纳米碳酸钙复合聚合物强化液。
所述聚合物为改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯，其制备方法分为两步：(1)向四口烧瓶中加入1.3L去离子水、650g聚丁二烯胶乳、4.55g葡萄糖和3.25g焦磷酸四钠，然后加入0.065g硫酸亚铁和0.65g氢氧化钾，以2℃/分钟升温至70℃，控制搅拌转速250转/分钟；搅拌10分钟后，通入氮气，将1.95mL过氧化氢异丙苯、300g苯乙烯、200g甲基丙烯酸环氧丙酯的混合物加入到四口烧瓶中，加料结束后后继续于70℃反应2小时；接着向四口烧瓶中加入13g 4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，搅拌2分钟后，降低反应温度至60℃，收集反应产物；向反应产物中加入反应产物重量0.2倍的硫酸镁，搅拌30分钟后，以2℃/分钟升温至70℃，倒掉上层清液，得到底部沉淀；将底部沉淀用其重量300倍的水洗涤，于60℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到聚丁二烯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯；(2)称取聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯100g、硅酸钠5g、二苯基二乙氧基硅烷1g和无水乙醇250mL置于三口烧瓶中，以250转/分钟搅拌1小时；然后加入12mL水和0.6mL质量分数37％的浓盐酸，以2℃/分钟升温至60℃，以250转/分钟搅拌1小时后取出，于20℃陈化4天，于60℃的真空干燥箱中干燥至恒重，获得改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯。
实施例5
所述抗渗水泥砂浆由以下重量份的原料组成：水泥300重量份，砂900重量份，水350重量份，强化再生骨料900重量份，减水剂5份。
所述强化再生骨料通过以下方法制备得到：将纳米碳酸钙复合聚合物强化液喷洒在再生骨料的表面，纳米碳酸钙复合聚合物强化液和再生骨料的重量比为1：0.06，同时不断进行搅拌，以200转/分钟搅拌50分钟后，置于通风环境中于20℃放置72小时，得到强化再生骨料。
所述纳米碳酸钙复合聚合物强化液通过以下方式得到：取摩尔浓度0.02mol/L的硝酸钙水溶液，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒后，加入等体积摩尔浓度0.02mol/L的碳酸钠水溶液，继续在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒，得到纳米碳酸钙胶体溶液；将改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯掺杂入纳米碳酸钙胶体溶液中，改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯重量为纳米碳酸钙胶体溶液重量的3％，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡2分钟，使用质量分数10％的盐酸或氢氧化钠水溶液调节pH至8，得到纳米碳酸钙复合聚合物强化液。
所述聚合物为改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯，其制备方法分为两步：(1)向四口烧瓶中加入1.3L去离子水、650g聚丁二烯胶乳、4.55g葡萄糖和3.25g焦磷酸四钠，然后加入0.065g硫酸亚铁和0.65g氢氧化钾，以2℃/分钟升温至70℃，控制搅拌转速250转/分钟；搅拌10分钟后，通入氮气，将1.95mL过氧化氢异丙苯、300g苯乙烯、200g甲基丙烯酸环氧丙酯的混合物加入到四口烧瓶中，加料结束后后继续于70℃反应2小时；接着向四口烧瓶中加入13g 4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，搅拌2分钟后，降低反应温度至60℃，收集反应产物；向反应产物中加入反应产物重量0.2倍的硫酸镁，搅拌30分钟后，以2℃/分钟升温至70℃，倒掉上层清液，得到底部沉淀；将底部沉淀用其重量300倍的水洗涤，于60℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到聚丁二烯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯；(2)称取聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯100g、硅酸钠5g、甲基三甲氧基硅烷1g和无水乙醇250mL置于三口烧瓶中，以250转/分钟搅拌1小时；然后加入12mL水和0.6mL质量分数37％的浓盐酸，以2℃/分钟升温至60℃，以250转/分钟搅拌1小时后取出，于20℃陈化4天，于60℃的真空干燥箱中干燥至恒重，获得改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯。
实施例6
所述抗渗水泥砂浆由以下重量份的原料组成：水泥300重量份，砂900重量份，水350重量份，强化再生骨料900重量份，减水剂5份。
所述强化再生骨料通过以下方法制备得到：将纳米碳酸钙复合聚合物强化液喷洒在再生骨料的表面，纳米碳酸钙复合聚合物强化液和再生骨料的重量比为1：0.06，同时不断进行搅拌，以200转/分钟搅拌50分钟后，置于通风环境中于20℃放置72小时，得到强化再生骨料。
所述纳米碳酸钙复合聚合物强化液通过以下方式得到：取摩尔浓度0.02mol/L的硝酸钙水溶液，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒后，加入等体积摩尔浓度0.02mol/L的碳酸钠水溶液，继续在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡60秒，得到纳米碳酸钙胶体溶液；将改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯掺杂入纳米碳酸钙胶体溶液中，改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯重量为纳米碳酸钙胶体溶液重量的3％，在超声功率300W、超声频率20kHz的条件下超声振荡2分钟，使用质量分数10％的盐酸或氢氧化钠水溶液调节pH至8，得到纳米碳酸钙复合聚合物强化液。
所述聚合物为改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯，其制备方法分为两步：(1)向四口烧瓶中加入1.3L去离子水、650g聚丁二烯胶乳、4.55g葡萄糖和3.25g焦磷酸四钠，然后加入0.065g硫酸亚铁和0.65g氢氧化钾，以2℃/分钟升温至70℃，控制搅拌转速250转/分钟；搅拌10分钟后，通入氮气，将1.95mL过氧化氢异丙苯、300g苯乙烯、200g甲基丙烯酸环氧丙酯的混合物加入到四口烧瓶中，加料结束后后继续于70℃反应2小时；接着向四口烧瓶中加入13g 4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，搅拌2分钟后，降低反应温度至60℃，收集反应产物；向反应产物中加入反应产物重量0.2倍的硫酸镁，搅拌30分钟后，以2℃/分钟升温至70℃，倒掉上层清液，得到底部沉淀；将底部沉淀用其重量300倍的水洗涤，于60℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到聚丁二烯接枝聚苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯；(2)称取聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯100g、硅酸钠5g、硅烷偶联剂1g和无水乙醇250mL置于三口烧瓶中，所述硅烷偶联剂为二苯基二乙氧基硅烷基和甲基三甲氧基硅烷以重量比3:1组成的混合物，以250转/分钟搅拌1小时；然后加入12mL水和0.6mL质量分数37％的浓盐酸，以2℃/分钟升温至60℃，以250转/分钟搅拌1小时后取出，于20℃陈化4天，于60℃的真空干燥箱中干燥至恒重，获得改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯。
测试例1
对实施例1～6抗渗水泥砂浆的力学性能进行试验。
抗渗水泥砂浆的拌合：先将水倒入搅拌锅内，再加入水泥，将搅拌锅固定在支座定位孔中，开启自动搅拌按钮，低速搅拌30秒；加砂、减水剂和再生骨料(或者强化再生骨料)，高速搅拌60秒，停拌60秒，再高速搅拌90秒，使充分搅拌均匀；将搅拌好后的砂浆快速装入模具中。
抗渗水泥砂浆的养护：将装有水泥砂浆的模具在温度20℃、相对湿度55％的环境下氧化成型，覆膜，氧化24小时后拆模；然后将试样移入标准养护环境下(温度20℃，相对湿度60％，)养护28天。
1、抗渗水泥砂浆的抗折强度测试：试件尺寸为40mm×40mm×160mm。测试仪器采用抗折试验机(上海魅宇仪器设备有限公司提供，型号为DKZ-5000)。将试件的一个侧面放置在试验机支柱上，长轴垂直于支柱，两个支点间距为100mm，加荷支柱位于两支点的正中间，以50N/s的速率均匀加荷，保证试件均匀受压不得偏斜，直至破坏，记下破坏载荷。
抗折强度以牛顿每平方毫米(MPa)表示，按下式进行计算，
Rf＝1.5FfL/b3；
式子中Ff-折断时施加于棱柱体中部的载荷(N)；
L-支撑圆柱之间的距离(mm)；
b-棱柱体正方形截面的边长(mm)。
2、抗渗水泥砂浆的抗压强度测试：用抗折试验后的断块立即进行抗压强度试验，采用受压面积为40mm×40mm的抗压夹具，试件应始终处于潮湿状态，试验前应清除试件受压面与加压板间的沙粒或杂物。受压面为棱柱体试件的侧面，抗压夹具应对准压力机压板中心，以2400N/s±200N/s的速率均匀加荷，直至试件破坏，记下破坏荷载。
抗压强度Rc以牛顿每平方毫米(MPa)为单位，按下式进行计算，
式中Rc＝Fc/A；
Fc—破坏时的最大荷载(N)；
A—受压部分面积(mm2)(40mm×40mm＝1600mm2)。
3、抗渗水泥砂浆的冲击韧性测试：冲击试验按照ACI(美国混凝土协会)544委员会推荐的方法进行。试件采用直径150mm，厚度为63mm的圆饼形试件，每组试件6个。试验方法如下：
(1)按标准方法成型试件，尺寸Φ150×64mm，标准养护28天；
(2)冲击锤重为4.5kg，下落高度h＝457mm；传力球的直径为64mm，测试挡板和试件间距5mm；
(3)传力球和试件同心，并在冲击锤的中线上。测试时冲击锤自由落下。
通过以下几项指标评价或比较混凝土的抗冲击能力：
(1)冲击韧性W，即试件破坏过程吸收的全部冲击能量。计算式如下：
W＝n2·m·g·h；
其中：W-冲击韧性，N·m；h-冲击锤下落高度(0.457m)，g-重力加速度9.81m/s2；m-冲击锤质量，4.5kg；初裂后，试件破坏次数n2，以试件的破坏以膨胀试件接触到3个固定挡板为准。
(2)为了比较试件在初裂后继续吸收冲击能量的能力，用冲击断裂能ΔW来表征试件初裂后能继续吸收的冲击能量，计算式如下：
ΔW＝n·m·g·h；
式中，n＝n2-n1。其中，出现第一条裂缝(初裂)的冲击次数n1。
具体测试结果见表3。
表3力学性能测试结果表
测试例2
对实施例1～6抗渗水泥砂浆的的抗渗性能进行测试：按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)进行，采用砂浆数显抗渗仪(上海政鸿实业有限公司提供，型号为SJS-1.5S)测其抗渗压力。试件上口直径为70mm，下口直径为80mm，高度为30mm，成型后在20℃的环境下静置24小时后脱模，然后置于20℃的养护水池中养护14天，试件养护到达龄期后取出待表面干燥后，用蜡密封后装入渗透仪进行抗渗试验。试验从0.2MPa开始加压，恒压2小时增至0.3MPa，以后每隔1小时增加0.1MPa，当6个试件中有3个试件表面出现渗水现象时停止试验。
具体测试结果见表4。
表4抗渗性能测试结果表
测试例3
对实施例1～6抗渗水泥砂浆的吸声性能进行测试：吸声试件为直径100mm的圆形试体，厚度为20mm，20℃下养护28天。测试方法为GB/T 18696.2《阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2部分：传递函数法》，测试仪器为丹麦B&K PULSE3560C声学分析仪，测试100～5000Hz频率范围内14个频带的平均吸声系数，频带包括100Hz、300Hz、500Hz、800Hz、1000Hz、1250Hz、1600Hz、2000Hz、2500Hz、3000Hz、3500Hz、4000Hz、4500Hz、5000Hz。
具体测试结果见表5。
表5吸声性能测试结果表
吸声系数
实施例1 0.177
实施例2 0.185
实施例3 0.211
实施例4 0.234
实施例5 0.229
实施例6 0.255
综上所述，纳米复合聚合物强化技术，可以改善再生细骨料的表面状态，提高再生细骨料砂浆的力学性能。在标准氧化条件下，纳米复合聚合物强化对水化载气的抗压、抗折强度影响不大，但随着龄期增长，对强度增长速率明显提高，后期强度有着明显的增强作用。
本发明相对于现有技术具有以下优点：
1、现有技术中通常采用纳米浆液浸渍强化的方法处理再生骨料，但是在浸渍骨料的过程中，强化液容易发生沉降，导致底部和纳米材料分布不均匀，而在骨料干燥后，纳米材料很容易剥落。本发明采用喷洒和搅拌同步进行的强化方式，将强化液均匀地喷洒于再生骨料表面，同时不断搅拌，以保证纳米材料均匀分布于再生骨料表面；而且强化静置，使得多余的水分蒸发，有利于强化液中的聚合物成膜。这种强化方式相较于传统的浸渍强化法，不会出现强化液堆积在再生骨料表面的情况，并且操作方法简单，可以大规模应用于生产。
2、本发明的工作原理在于：将纳米材料和聚合物进行良好的复合，用纳米复合聚合物浆液强化再生骨料。一方面可以利用纳米材料颗粒微小、活化性强以及渗透性强的特点，填充再生骨料表面微细裂缝并附着于骨料表面；另一方面，纳米材料可以渗透进入骨料表面的砂浆层，以强化旧砂浆层和老界面区；再一方面，利用聚合物具有成膜性以及粘结性的特点，对再生骨料表面的微细裂缝和孔隙进行良好的填充，以改善骨料本性的性能；同时在拌合过程中与水泥有效结合，增强界面凝结性能，达到对再生骨料进行表面强化的目的，从而改善再生细骨料水泥制品的性能。
3、本发明使用两种聚合物制备纳米碳酸钙复合聚合物强化液。聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯相较于聚丁二烯接枝苯乙烯，添加极性基团，可以和无机相之间发生化学作用。
4、采用溶胶-凝胶法，对聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯进行改性后，采用硅酸钠为反应前躯体，并引入含亲水基团的有机硅氧烷，改变聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯的表面性质，使得聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯在水泥水化时参与水化反应，从而实现界面的化学键合，可大幅提高水泥砂浆的力学性能。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.抗渗水泥砂浆，其特征在于，由以下原料组成：水泥，砂，水，再生骨料或强化再生骨料，减水剂。
2.根据权利要求1所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，由以下原料组成：水泥300～600重量份，砂900～1000重量份，水200～380重量份，再生骨料或强化再生骨料700～1000重量份，减水剂5～10份。
3.根据权利要求2所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述强化再生骨料通过以下方法制备得到：将纳米碳酸钙复合聚合物强化液喷洒在再生骨料的表面，纳米碳酸钙复合聚合物强化液和再生骨料的重量比为1：(0.01～0.1)，同时不断进行搅拌，搅拌30～50分钟后，置于通风环境中于20～30℃放置48～72小时，得到强化再生骨料。
4.根据权利要求3所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述纳米碳酸钙复合聚合物强化液通过以下方式得到：取摩尔浓度0.01～0.03mol/L的硝酸钙水溶液，超声振荡30～90秒后，加入等体积摩尔浓度0.01～0.03mol/L的碳酸钠水溶液，超声振荡30～90秒，得到纳米碳酸钙胶体溶液；将聚合物掺杂入纳米碳酸钙胶体溶液中，聚合物重量为纳米碳酸钙胶体溶液重量的3～5％，超声振荡1～3分钟，调节pH至8～9，得到纳米碳酸钙复合聚合物强化液。
5.根据权利要求4所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述聚合物为聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯，其制备方法为：向反应容器中加入1～1.5L去离子水、500～700g聚丁二烯胶乳、3～5g葡萄糖和2～4g焦磷酸四钠，然后加入0.05～0.07g硫酸亚铁和0.5～0.7g氢氧化钾，升温至60～70℃，控制搅拌转速200～300转/分钟；搅拌10～30分钟后，将1.5～2mL过氧化氢异丙苯、100～300g苯乙烯、100～300g甲基丙烯酸环氧丙酯的混合物加入到反应容器中，加料结束后继续于60～70℃反应1～3小时；接着向反应容器中加入10～15g 4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，搅拌1～3分钟后，降低反应温度至50～60℃，收集反应产物；向反应产物中加入反应产物重量0.1～0.3倍的硫酸镁，搅拌30～40分钟后，升温至70～80℃，倒掉上层清液，得到底部沉淀；将底部沉淀用水洗涤，真空干燥至恒重，得到聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯。
6.根据权利要求4所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述聚合物为改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯，其制备方法分为两步：(1)向反应容器中加入1～1.5L去离子水、500～700g聚丁二烯胶乳、3～5g葡萄糖和2～4g焦磷酸四钠，然后加入0.05～0.07g硫酸亚铁和0.5～0.7g氢氧化钾，升温至60～70℃，控制搅拌转速200～300转/分钟；搅拌10～30分钟后，将1.5～2mL过氧化氢异丙苯、100～300g苯乙烯、100～300g甲基丙烯酸环氧丙酯的混合物加入到反应容器中，加料结束后继续于60～70℃反应1～3小时；接着向反应容器中加入10～15g 4,4'-亚丁基双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)，搅拌1～3分钟后，降低反应温度至50～60℃，收集反应产物；向反应产物中加入反应产物重量0.1～0.3倍的硫酸镁，搅拌30～40分钟后，升温至70～80℃，倒掉上层清液，得到底部沉淀；将底部沉淀用水洗涤，真空干燥至恒重，得到聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯；(2)称取聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯100～130g、前驱体2～5g、硅烷偶联剂1～2g和无水乙醇200～300mL置于反应容器中，搅拌1～2小时；然后加入12～15mL水和0.4～0.7mL浓盐酸，升温至60～70℃，搅拌0.5～1小时后取出，于20～30℃陈化4～6天，真空干燥至恒重，获得改性聚丁二烯接枝苯乙烯和甲基丙烯酸环氧丙酯。
7.根据权利要求6所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述前驱体为硅酸钠和/或正硅酸乙酯。
8.根据权利要求6所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述硅烷偶联剂为二苯基二乙氧基硅烷基和/或甲基三甲氧基硅烷。
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