CN109020324A - 一种防水嵌缝砂浆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及砂浆制备技术领域，具体涉及一种防水嵌缝砂浆的制备方法。本发明首先以水滑石、石灰石为原料，加入猪油及大豆磷脂，通过发酵得到含疏水基团的改性无机物，接着制备丙烯酸乳液，并与沙丁鱼骨粉末发酵产物混合反应，再通过引发剂、表面活性剂、助剂，经聚合反应得到改性丙烯酸酯，并使其与改性无机物之间产生交联反应，形成坚韧、致密的网状结构，提高了嵌缝剂的致密性，起到了防水作用，能有效改善常见嵌缝砂浆的防水性能不够高得缺陷，本发明制得的防水嵌缝砂浆的吸水率低，抗渗性强，防水效果好，具有广阔的使用前景。

Description

一种防水嵌缝砂浆的制备方法
技术领域
本发明涉及砂浆制备技术领域，具体涉及一种防水嵌缝砂浆的制备方法。
背景技术
砂浆是建筑上砌砖使用的黏结物质，由一定比例的沙子和胶结材料（水泥、石灰膏、黏土等）加水和成，也叫灰浆，也作沙浆。
砂浆常用的有水泥砂浆、混合砂浆（或叫水泥石灰砂浆）、石灰砂浆和粘土砂浆。
砂浆为建筑用普通材料，属于建筑施工中的必备材料。根据性能划分，砂浆分为很多种，有结合砂浆、嵌缝砂浆、保温砂浆等；按用途分为砌筑砂浆、抹面砂浆（包括装饰砂浆、防水砂浆）、粘结砂浆等。
目前砂浆的性能品质不一，影响着使用。具体来讲影响砂浆性能的因素包括新拌砂浆的和易性、流动性、保水性，还有就是硬化砂浆的强度。需要研究新的砂浆，使其具有优异的施工性和加工性、抗流挂性、触变性、防沉降性、贮存稳定性、改善泵送性和剪切稀化性，还需要寻找新的材料，以提高其使用性能和强度，以及降低综合成本。
水泥混凝土路面作为一种高等级路面被广泛应用在城市道路、公路和机场跑道中，它具有刚度大、承载能力强、稳定性好、耐久性高等优点。根据规范JTG D40-2011规定，水泥混凝土路面的设计年限为20～30年，但是随着国民经济的飞速发展，人们对基础设施的要求也越来越高，日益增加的交通量对水泥混凝土路面提出了更高的要求，重载、超载的现象频繁发生，更加速了水泥混凝土路面的破坏，严重影响到水泥混凝土路面的正常使用寿命。对于机场跑道修补和市政道路抢修工程，必须突出一个特点“快速”，这就要求道路维修施工时间要短，在保证维修质量的情况下，最大限度地减少道路封闭时间。
因此，发明一种防水性好的嵌缝砂浆具有积极的意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的嵌缝砂浆的防水性能差缺陷，提供了一种防水嵌缝砂浆的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种防水嵌缝砂浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将水滑石、石灰石混合后放入粉碎机中，粉碎结束后过100目筛，收集过筛粉末，备用；
（2）将备用的过筛粉末、猪油及大豆磷脂混合，搅拌，得到混合溶液，将混合液倒入发酵罐，同时加入浓度为107cfu/mL的酵母菌悬浊液，密封发酵罐，并调整发酵罐内温度以及空气湿度，再进行发酵，发酵产物即为改性无机矿物，备用；
（3）将沙丁鱼鱼骨放入粉碎机粉碎，粉碎结束后过150目筛，收集过筛粉末，放入发酵罐，调整温度以及空气相对湿度，密封发酵，收集发酵产物；
（4）将水、磷酸二氢钾、硬脂酰乳酸钠和上述发酵产物加入三口烧瓶，搅拌，得到反应乳液，再将甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯混合后得到混合液，控制滴加速度在3～4h内将混合液滴入三口烧瓶中，待混合液滴加完毕，得到预乳液；
（5）将上述与预乳液用集热恒温加热磁力搅拌器加热到70～80℃，向三口烧瓶中滴加预乳液质量5%的过硫酸铵，保温反应后继续升温到80～90℃，再恒温反应，待反应结束后，出料得到改性丙烯酸乳液；
（6）按重量份数计，称取30～40份备用的改性无机矿物、40～50份上述改性丙烯酸乳液、10～20份过氧化环己酮、15～25份过氧化二异丙苯、130～150份水泥、170～190份石英砂、10～15份木质素磺酸盐以及5～10份油酸钠放入混料机中混合后，出料即得防水嵌缝砂浆。
步骤（1）中所述的水滑石、石灰石的质量比为2:3，粉碎时间为1～2h。
步骤（2）中所述的过筛粉末、猪油及大豆磷脂的质量比为1:2:1，搅拌时间为15～20min，酵母菌悬浊液的用量为混合物质量的7～10%，发酵罐内温度为30～40℃，空气相对湿度为60%～70%，发酵时间为2～3周。
步骤（3）中所述的粉碎时间为1～2h，发酵罐内温度为40～50℃，空气相对湿度为50%～60%，发酵时间为1～2周。
步骤（4）中所述的水、磷酸二氢钾、硬脂酰乳酸钠和上述发酵产物的质量比为100：1:10：10，搅拌时间为30～40 min，甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯的质量比为7:10:15。
步骤（5）中所述的保温反应的时间为30～40min，恒温反应的时间为2～3h。
本发明的有益效果是：
（1）本发明首先以水滑石、石灰石为原料，加入猪油及大豆磷脂，通过发酵得到含疏水基团的改性无机物，接着制备丙烯酸乳液，并与沙丁鱼骨粉末发酵产物混合反应，再通过引发剂、表面活性剂、助剂，经聚合反应得到改性丙烯酸酯，并使其与改性无机物之间产生交联反应，形成坚韧、致密的网状结构，提高了嵌缝剂的致密性，起到了防水作用，本发明首先将水滑石、石灰石磨成粉末，这两种矿物质中富含大量钙质和金属离子以及硅质盐，可以促进混合体系的水化并通过化学反应生成大量短柱状钙矾石，这些新生成的钙矾石晶体相互交错形成一个紧密的状结构而使填缝剂迅速凝结，而填缝剂中水泥里的钙离子被消耗又促进了硅酸三钙水化，使填缝剂中的氢氧化钙数量减少，生成的水化硅酸钙凝胶和钙矾石网络结构共同作用，填充孔隙使固化后填缝剂的微观结构更加致密,猪油中含有大量酯基，酯基为疏水基团，通过发酵，使猪油中的酯基引入到无机填料中，得到具有优良防水性的改性无机矿物；
（2）沙丁鱼鱼骨中含有大量的氟元素，含氟化合物具有优异的耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐候性和憎水、憎油、抗粘等优异特性，通过引入含氟基团来改变丙烯酸的结构，提高了丙烯酸的疏水性能，大豆磷脂是一种两亲性物质，同时带有亲水基团和疏水基团，是不错的表面活性剂，具有快速的吸附到界面的能力，它在达到界面后可迅速伸展和取向，与邻近分子相互作用形成具有强内聚力和黏弹性的膜，能耐受热和机械作用；向无机物表面引入活性基团，加入交联剂，使活性基团与聚丙烯乳液中的自由基发生交联反应，形成坚韧、致密的网状结构，提高了嵌缝剂的致密性，提高其防水性，能有效改善常见嵌缝砂浆的防水性能不够高得缺陷，具有广阔的应用前景。
具体实施方法
按质量比为2:3将水滑石、石灰石混合后放入粉碎机中粉碎1～2h，粉碎结束后过100目筛，收集过筛粉末，备用；将备用的过筛粉末、猪油及大豆磷脂按质量比为1:2:1，搅拌15～20min，得到混合溶液，将混合液倒入发酵罐，同时加入混合物质量7～10%的浓度为107cfu/mL的酵母菌悬浊液，密封发酵罐，并调整发酵罐内温度至30～40℃，空气湿度为60%～70%，发酵2～3周，发酵产物即为改性无机矿物，备用；将沙丁鱼鱼骨放入粉碎机，粉碎1～2h，粉碎结束后过150目筛，收集过筛粉末，放入发酵罐，在温度为40～50℃，空气相对湿度为50～60%的条件下密封发酵1～2周，收集发酵产物；将水、磷酸二氢钾、硬脂酰乳酸钠和上述发酵产物按质量比为100：1:10：10加入三口烧瓶，搅拌30～40 min，得到反应乳液，再将甲基丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯, 丙烯酸丁酯按质量比为7:10:15混合后得到混合液，控制滴加速度在3～4h内将混合液滴入三口烧瓶中，待混合液滴加完毕，得到预乳液；将上述与预乳液用集热恒温加热磁力搅拌器加热到70～80℃，向三口烧瓶中滴加预乳液质量5%的过硫酸铵，保温反应30～40min后继续升温到80～90℃，再恒温反应2～3h，待反应结束后，出料得到改性丙烯酸乳液；按重量份数计，称取30～40份备用的改性无机矿物、40～50份上述改性丙烯酸乳液、10～20份过氧化环己酮、15～25份过氧化二异丙苯、130～150份水泥、170～190份石英砂、10～15份木质素磺酸盐以及5～10份油酸钠放入混料机中混合后，出料即得防水嵌缝砂浆。
实例1
按质量比为2:3将水滑石、石灰石混合后放入粉碎机中粉碎1h，粉碎结束后过100目筛，收集过筛粉末，备用；将备用的过筛粉末、猪油及大豆磷脂按质量比为1:2:1，搅拌15min，得到混合溶液，将混合液倒入发酵罐，同时加入混合物质量7%的浓度为107cfu/mL的酵母菌悬浊液，密封发酵罐，并调整发酵罐内温度至30℃，空气湿度为60%，发酵2周，发酵产物即为改性无机矿物，备用；将沙丁鱼鱼骨放入粉碎机，粉碎1h，粉碎结束后过150目筛，收集过筛粉末，放入发酵罐，在温度为40℃，空气相对湿度为50%的条件下密封发酵1周，收集发酵产物；将水、磷酸二氢钾、硬脂酰乳酸钠和上述发酵产物按质量比为100：1:10：10加入三口烧瓶，搅拌30min，得到反应乳液，再将甲基丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯, 丙烯酸丁酯按质量比为7:10:15混合后得到混合液，控制滴加速度在3h内将混合液滴入三口烧瓶中，待混合液滴加完毕，得到预乳液；将上述与预乳液用集热恒温加热磁力搅拌器加热到70℃，向三口烧瓶中滴加预乳液质量5%的过硫酸铵，保温反应30min后继续升温到80℃，再恒温反应2h，待反应结束后，出料得到改性丙烯酸乳液；按重量份数计，称取30份备用的改性无机矿物、40份上述改性丙烯酸乳液、10份过氧化环己酮、15份过氧化二异丙苯、130份水泥、170份石英砂、10份木质素磺酸盐以及5份油酸钠放入混料机中混合后，出料即得防水嵌缝砂浆。
实例2
按质量比为2:3将水滑石、石灰石混合后放入粉碎机中粉碎1h，粉碎结束后过100目筛，收集过筛粉末，备用；将备用的过筛粉末、猪油及大豆磷脂按质量比为1:2:1，搅拌15min，得到混合溶液，将混合液倒入发酵罐，同时加入混合物质量8%的浓度为107cfu/mL的酵母菌悬浊液，密封发酵罐，并调整发酵罐内温度至35℃，空气湿度为65%，发酵2周，发酵产物即为改性无机矿物，备用；将沙丁鱼鱼骨放入粉碎机，粉碎1h，粉碎结束后过150目筛，收集过筛粉末，放入发酵罐，在温度为45℃，空气相对湿度为55%的条件下密封发酵1周，收集发酵产物；将水、磷酸二氢钾、硬脂酰乳酸钠和上述发酵产物按质量比为100：1:10：10加入三口烧瓶，搅拌35 min，得到反应乳液，再将甲基丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯, 丙烯酸丁酯按质量比为7:10:15混合后得到混合液，控制滴加速度在3h内将混合液滴入三口烧瓶中，待混合液滴加完毕，得到预乳液；将上述与预乳液用集热恒温加热磁力搅拌器加热到75℃，向三口烧瓶中滴加预乳液质量5%的过硫酸铵，保温反应35min后继续升温到85℃，再恒温反应2h，待反应结束后，出料得到改性丙烯酸乳液；按重量份数计，称取35份备用的改性无机矿物、45份上述改性丙烯酸乳液、15份过氧化环己酮、20份过氧化二异丙苯、140份水泥、180份石英砂、10份木质素磺酸盐以及8份油酸钠放入混料机中混合后，出料即得防水嵌缝砂浆。
实例3
按质量比为2:3将水滑石、石灰石混合后放入粉碎机中粉碎2h，粉碎结束后过100目筛，收集过筛粉末，备用；将备用的过筛粉末、猪油及大豆磷脂按质量比为1:2:1，搅拌20min，得到混合溶液，将混合液倒入发酵罐，同时加入混合物质量10%的浓度为107cfu/mL的酵母菌悬浊液，密封发酵罐，并调整发酵罐内温度至40℃，空气湿度为70%，发酵3周，发酵产物即为改性无机矿物，备用；将沙丁鱼鱼骨放入粉碎机，粉碎2h，粉碎结束后过150目筛，收集过筛粉末，放入发酵罐，在温度为50℃，空气相对湿度为60%的条件下密封发酵2周，收集发酵产物；将水、磷酸二氢钾、硬脂酰乳酸钠和上述发酵产物按质量比为100：1:10：10加入三口烧瓶，搅拌40 min，得到反应乳液，再将甲基丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯, 丙烯酸丁酯按质量比为7:10:15混合后得到混合液，控制滴加速度在4h内将混合液滴入三口烧瓶中，待混合液滴加完毕，得到预乳液；将上述与预乳液用集热恒温加热磁力搅拌器加热到80℃，向三口烧瓶中滴加预乳液质量5%的过硫酸铵，保温反应40min后继续升温到90℃，再恒温反应3h，待反应结束后，出料得到改性丙烯酸乳液；按重量份数计，称取40份备用的改性无机矿物、50份上述改性丙烯酸乳液、20份过氧化环己酮、25份过氧化二异丙苯、150份水泥、190份石英砂、15份木质素磺酸盐以及10份油酸钠放入混料机中混合后，出料即得防水嵌缝砂浆。
对比例
以广州某公司生产的嵌缝砂浆作为对比例
对本发明制得的防水嵌缝砂浆和对比例中的嵌缝砂浆进行检测，检测结果如表1所示：
抗压强度测试
按照国家标准 GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检测方法 ISO 法》规定的测试方法进行抗压强度测试。
凝结时间
按照国家标准DL/T5126-2001 中聚合物改姓水泥砂浆凝结时间的测试方法规定进行测试。
抗渗测试
根据国家标准 GB/T23440-2009 中规定的测试方法进行抗渗试验。
收缩率测试
按《聚合物改性水泥砂浆试验规程》（DL/T5126-2001）进行收缩率测试。
表1性能测定结果
测试项目 实例1 实例2 实例3 对比例
抗压强度（MPa） 79.8 77.5 76.9 42.1
初凝时间（min） 32 35 37 140
终凝时间（min） 54 49 56 194
抗折强度(MPa) 7.6 7.8 7.0 6.1
抗渗测试（MPa） 0.97 1.05 0.99 0.60
收缩率测试（%） 0.31 0.29 0.33 0.41
吸水率（%） 3.11 3.02 2.89 4.0
根据表1中数据可知，本发明制得的防水嵌缝砂浆的吸水率低，抗渗性强，防水效果好，具有广阔的使用前景。

Claims (6)

1.一种防水嵌缝砂浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将水滑石、石灰石混合后放入粉碎机中，粉碎结束后过100目筛，收集过筛粉末，备用；
（2）将备用的过筛粉末、猪油及大豆磷脂混合，搅拌，得到混合溶液，将混合液倒入发酵罐，同时加入浓度为107cfu/mL的酵母菌悬浊液，密封发酵罐，并调整发酵罐内温度以及空气湿度，再进行发酵，发酵产物即为改性无机矿物，备用；
（3）将沙丁鱼鱼骨放入粉碎机粉碎，粉碎结束后过150目筛，收集过筛粉末，放入发酵罐，调整温度以及空气相对湿度，密封发酵，收集发酵产物；
（4）将水、磷酸二氢钾、硬脂酰乳酸钠和上述发酵产物加入三口烧瓶，搅拌，得到反应乳液，再将甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯混合后得到混合液，控制滴加速度在3～4h内将混合液滴入三口烧瓶中，待混合液滴加完毕，得到预乳液；
（5）将上述与预乳液用集热恒温加热磁力搅拌器加热到70～80℃，向三口烧瓶中滴加预乳液质量5%的过硫酸铵，保温反应后继续升温到80～90℃，再恒温反应，待反应结束后，出料得到改性丙烯酸乳液；
（6）按重量份数计，称取30～40份备用的改性无机矿物、40～50份上述改性丙烯酸乳液、10～20份过氧化环己酮、15～25份过氧化二异丙苯、130～150份水泥、170～190份石英砂、10～15份木质素磺酸盐以及5～10份油酸钠放入混料机中混合后，出料即得防水嵌缝砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种防水嵌缝砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的水滑石、石灰石的质量比为2:3，粉碎时间为1～2h。
3.根据权利要求1所述的一种防水嵌缝砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的过筛粉末、猪油及大豆磷脂的质量比为1:2:1，搅拌时间为15～20min，酵母菌悬浊液的用量为混合物质量的7～10%，发酵罐内温度为30～40℃，空气相对湿度为60%～70%，发酵时间为2～3周。
4.根据权利要求1所述的一种防水嵌缝砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的粉碎时间为1～2h，发酵罐内温度为40～50℃，空气相对湿度为50%～60%，发酵时间为1～2周。
5.根据权利要求1所述的一种防水嵌缝砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的水、磷酸二氢钾、硬脂酰乳酸钠和上述发酵产物的质量比为100：1:10：10，搅拌时间为30～40 min，甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯的质量比为7:10:15。
6.根据权利要求1所述的一种防水嵌缝砂浆的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的保温反应的时间为30～40min，恒温反应的时间为2～3h。
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