CN110423078B - 一种刚性防水砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刚性防水砂浆及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。本发明的每立方防水砂浆包括水泥基胶凝材料500~700kg、石英砂1000~1300kg、短切玄武岩纤维2.5~10kg、有机硅表面活性剂1~7kg、聚羧酸减水剂0.5~1.4kg、水240~400kg，其中水泥基胶凝材料包括56~63%硅酸盐水泥熟料、11~16%铝酸盐水泥熟料、6~9%二水石膏、7~20%活性混合材、2~5%超细偏高岭土。本发明还提供刚性防水砂浆的制备方法，该方法操作简单，搅拌过程中不扬尘，能使纤维均匀分布。本发明主要解决刚性防水砂浆早期收缩大，抗弯性能和防水效果差的问题，具有结构致密，憎水和高耐久性的特点。

Description

一种刚性防水砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说涉及一种刚性防水砂浆及其制备方法。

背景技术

屋面或地下防水工程依据材料不同分为刚性防水和柔性防水。刚性防水材料主要有防水混凝土和防水砂浆，柔性防水包括防水卷材和涂膜防水。众所周知，柔性防水材料耐老化性能差，刚性防水砂浆与柔性防水材料相比较，材料来源广泛且成本低廉，耐久性好，值得推广使用。

普通硅酸盐水泥配置的防水砂浆由于自收缩、干燥收缩、冷缩、碳化等原因，往往收缩开裂发生渗漏，降低了工程的耐久性和使用功能。为了克服砂浆收缩开裂的缺点，钙矾石(AFt)型、CaO型、MgO型膨胀剂被来补偿砂浆收缩，综合稳定性和防水效果来看，AFt型膨胀剂比CaO型、MgO型膨胀剂好。AFt型膨胀源包括明矾石、硫铝酸钙、铝酸钙三类，通常含AFt型膨胀源的防水砂浆耐硫酸盐侵蚀差；还有，明矾石的主要成分Al2(SO4)水解速度低，在水泥浆体中形成钙矾石的速度较慢，膨胀稳定期时间长，可能会导致砂浆硬化结构后期开裂；而CaO和MgO型膨胀剂在烧成过程中易出现死烧，死烧CaO和MgO水化速度慢，如果膨胀速度与砂浆硬化后期产生的收缩速度不匹配，防水结构会开裂渗漏。

另外，防水层除了抗渗和防水外，还应能承受一定的荷载，而刚性防水砂浆脆性大，易开裂。为提高其抗弯性能，钢纤维和聚合物纤维被用于制备防水砂浆。研究指出，为防止砂浆碳化，引起钢纤维锈蚀，体积膨胀导致结构开裂渗漏，钢纤维保护层厚度不少于10mm，而水泥基防水砂浆一般厚度为5-10mm，不满足保护层厚度要求。而聚合物纤维成本高，经济效益差。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷和不足，本申请提供了一种刚性防水砂浆，本申请的发明目的在于提供一种可以提高抗弯性能，减少早期收缩，提高防水能力的刚性防水砂浆。本申请选择恰当比表面积和掺量的硅酸盐水泥熟料、活性混合材和超细偏高岭土，通过三种粉体材料的匹配，达到凝胶材料体系的最紧密堆积，以使水泥石在早期能形成孔隙率小，孔结构分布合理的硬化体系，改善刚性防水砂浆的微观结构。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请是通过下述技术方案实现的：

一种刚性防水砂浆，其特征在于：每立方米砂浆包括以下按重量配置的原料：水泥基胶凝材料500-700kg，石英砂1000-1300kg，短切玄武岩纤维2.5-10kg，有机硅表面活性剂1-7kg；聚羧酸减水剂0.5-1.4kg，水240-400kg；

所述水泥基胶凝材料包括以下按质量百分数计的原料：56-63%硅酸盐水泥熟料、11-16%铝酸盐水泥熟料、6-9%二水石膏、7-20%活性混合材、2-5%超细偏高岭土；所述硅酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、二水石膏混合粉磨后，比表面积为420-500m²/kg；所述活性混合材为稻壳灰、矿渣粉、沸石粉、煤矸石粉、粉煤灰中的一种或两种以上，活性混合材比表面积为600-700m²/kg；所述超细偏高岭土比表面积为800-1000m²/kg。

所述石英砂级配范围是：2.36mm标准筛筛余15-25%，1.18mm标准筛筛余10-15%，0.6mm标准筛筛余20-30%，0.3mm标准筛筛余15-20%，0.075mm标准筛筛余20-30%。

所述短切玄武岩纤维的长度为5-20mm。将短切玄武岩纤维的长度限定在5-20mm，是为了防止纤维长度过长，搅拌时容易分布不均，出现成团现象。

所述有机硅表面活性剂为甲基硅醇钠、乙基硅醇钠和聚乙基羟基硅氧烷粉料中的一种。

所述聚羧酸减水剂为粉剂。目前，市面上的聚羧酸水剂中含有缓凝剂，保坍剂等等其他成分，在本发明中，只需要用减水剂即可，如用纯聚羧酸水剂，还需要将水剂中的水质量换算到每方砂浆用水量中，比较麻烦，另外每种聚羧酸水剂含固量也不同。所以用粉剂比较简单，且能够有效的确保聚羧酸减水剂的用量的精确。

本申请还提供了一种刚性防水砂浆的制备方法，本申请的制备方法操作简单，制备效率高，可以有效的防止扬尘的出现，避免粉尘污染的出现，也可以确保防水砂浆的性能。

一种刚性防水砂浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A：依次将部分石英砂、水泥基胶凝材料、有机硅表面活性剂和剩余的石英砂倒入搅拌机中；

步骤B：开启搅拌机，搅拌90s后，边搅拌边加入玄武岩纤维，加入纤维后继续搅拌90s，使纤维均匀分布在干混料中；

步骤C：将溶有聚羧酸减水剂的水加入搅拌机中，搅拌均匀后得到防水砂浆。

工地上用于砂浆搅拌的搅拌机一般是自落式搅拌机，搅拌鼓筒的内壁上装有斜向叶片，随着鼓筒的转动，叶片不断地将拌合物提高，然后利用物料的重量使其自由下落，达到均匀拌和的目的。如果下面不铺一层骨料（即本申请的石英砂），搅拌机开启转动后，粉料被抛高，会出现扬尘。

与现有技术相比，本申请所带来的有益的技术效果表现在：

1、基于紧密堆积理论，选择恰当比表面积和掺量的硅酸盐水泥熟料、活性混合材和超细偏高岭土，通过三种粉体材料的匹配，达到胶凝材料体系的最紧密堆积，以使水泥石在早期能形成孔隙率小，孔结构分布合理的硬化体系，改善刚性防水砂浆的微观结构。

2、为了进一步使刚性防水砂浆硬化后结构致密，本发明对刚性防水砂浆配合比做了限制。利用不同粒径（2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm和0.075mm）的方孔筛筛出不同粒度的石英砂，然后将分选出来的石英砂按不同比例混合均匀，测定混合后石英砂的最大堆积密度，对应的石英砂为最紧密堆积状态，此时石英砂的孔隙率为38~40%。而水泥基胶凝材料浆体既要填充石英砂孔隙还要包裹石英砂，因此，在1m3刚性防水砂浆的配合比设计中水泥基胶凝材料（表观密度2800kg/m3）和水（表观密度1000kg/m3）的体积为0.42~0.65m3，大于石英砂的孔隙体积（0.38~0.4m3），配合比满足紧密堆积要求。利用石英砂紧密堆积，水泥基胶凝材料浆体填充宏观孔隙，不同比表面积的胶凝材料填充微观孔隙，使得刚性防水砂浆结构致密。

3、玄武岩纤维是一种新型绿色环保材料，具有高强度、高模量、耐酸碱的特点。刚性防水砂浆抗拉强度低，容易开裂。在砂浆中加入短切钢纤维可以改善抗裂性，但是防水砂浆抗碳化能力差，钢纤维容易锈蚀，导致结构开裂。玄武岩纤维不仅强度高于钢纤维，而且具有良好的抗碳化性能，用于刚性防水砂浆中不仅能够改善砂浆的弯拉性能，而且不会产生耐久性不良的问题。

4、普通硅酸盐水泥配置的防水砂浆由于自收缩、干燥收缩、冷缩、碳化等原因，往往收缩开裂发生渗漏，降低了工程的耐久性和使用功能。为了解决收缩开裂问题，在水泥基胶凝材料中加入较高比表面积的铝酸盐水泥熟料和二水石膏，在水化早期形成钙矾石，产生的体积膨胀可以有效补充收缩。对铝酸盐水泥熟料和二水石膏量进行限制，防止过量的膨胀源引起硬化体后期膨胀，造成开裂，在工程上产生质量事故。

5、为了解决含AFt型膨胀源的防水砂浆耐硫酸盐侵蚀差的问题，本发明采用以下三个措施解决：一是通过原材料的紧密堆积，使结构致密，阻断SO42-的渗入通道；二是活性掺合材和偏高岭土中的活性SiO2和Al2O3与硅酸盐水泥水化产生的Ca(OH)2发生“二次反应”，使水泥石更致密；三是在刚性防水砂浆中掺入憎水剂，增加防水效果，阻止SO42-的侵入。

6、本发明的刚性防水砂浆的制备方法优异，先加一部分石英砂，再加入粉料，最后加剩下的石英砂，防止在搅拌过程中扬尘。另外，特定的搅拌时间可以保证玄武岩纤维搅拌均匀。

具体实施方式

实施例1

作为本发明一较佳实施例，本实施例公开了：

一种刚性防水砂浆，每立方米砂浆包括以下按重量配置的原料：水泥基胶凝材料500kg、石英砂1300kg 、短切玄武岩纤维2.5kg、有机硅表面活性剂1kg、聚羧酸减水剂0.8kg、水300kg。

本实施例中水泥基胶凝材料包括以下按质量百分比计的原料：63%硅酸盐水泥熟料、16%铝酸盐水泥熟料、9%二水石膏、7%活性混合材、5%超细偏高岭土。

本实施例中石英砂级配：2.36mm标准筛筛余25%，1.18mm标准筛筛余10%，0.6mm标准筛筛余20%，0.3mm标准筛筛余15%，0.075mm标准筛筛余30%。

本实施例中短切玄武岩纤维，长度为5~20mm。

本实施例中有机硅表面活性剂为甲基硅醇钠粉剂。

本实施例中聚羧酸减水剂为粉剂。

本实施例中硅酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、二水石膏混合粉磨后，比表面积为500m²/kg。

本实施例中活性混合材为稻壳灰，稻壳灰比表面积为700m²/kg。

本实施例中超细偏高岭土比表面积为1000m²/kg。

实施例2

作为本发明一较佳实施例，本实施例公开了：

一种刚性防水砂浆，每立方米砂浆包括以下按重量配置的原料：水泥基胶凝材料700kg、石英砂1000kg、短切玄武岩纤维10kg、有机硅表面活性剂7kg、聚羧酸减水剂1.4kg、水400kg。

本实施例中水泥基胶凝材料包括以下按质量百分比计的原料：56%硅酸盐水泥熟料、11%铝酸盐水泥熟料、6%二水石膏、25%活性混合材、2%超细偏高岭土。

本实施例中石英砂级配：2.36mm标准筛筛余15%，1.18mm标准筛筛余15%，0.6mm标准筛筛余30%，0.3mm标准筛筛余20%，0.075mm标准筛筛余20%。

本实施例中短切玄武岩纤维，长度为5~20mm。

本实施例中有机硅表面活性剂为乙基硅醇钠粉剂。

本实施例中聚羧酸减水剂为粉剂。

本实施例中硅酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、二水石膏混合粉磨后，比表面积为420m²/kg。

本实施例中活性混合材为粉煤灰，粉煤灰比表面积为600m²/kg。

本实施例中超细偏高岭土比表面积为800m²/kg。

实施例3

作为本发明一较佳实施例，本实施例公开了：

一种刚性防水砂浆，每立方米砂浆包括以下按重量配置的原料：水泥基胶凝材料600kg、石英砂1200kg 、短切玄武岩纤维6kg、有机硅表面活性剂4kg、聚羧酸减水剂0.5kg、水350kg。

本实施例中水泥基胶凝材料包括以下按质量百分比计的原料：60%硅酸盐水泥熟料、14%铝酸盐水泥熟料、7%二水石膏、15%活性混合材、4%超细偏高岭土。

本实施例中石英砂级配：2.36mm标准筛筛余20%，1.18mm标准筛筛余12%，0.6mm标准筛筛余25%，0.3mm标准筛筛余20%，0.075mm标准筛筛余23%。

本实施例中短切玄武岩纤维，长度为5~20mm。

本实施例中有机硅表面活性剂为聚乙基羟基硅氧烷粉料。

本实施例中聚羧酸减水剂为粉剂。

本实施例中硅酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、二水石膏混合粉磨后，比表面积为480m²/kg。

本实施例中活性混合材为矿渣粉，矿渣粉比表面积为650m²/kg。

本实施例中超细偏高岭土比表面积为900m²/kg。

实施例4

作为本发明一较佳实施例，本实施例公开了：

一种刚性防水砂浆，每立方米砂浆包括以下按重量配置的原料：水泥基胶凝材料550kg、石英砂1250kg 、短切玄武岩纤维4kg、有机硅表面活性剂3kg、聚羧酸减水剂1kg、水240kg。

本实施例中水泥基胶凝材料包括以下按质量百分比计的原料：58%硅酸盐水泥熟料、13%铝酸盐水泥熟料、8%二水石膏、19%活性混合材、2%超细偏高岭土。

本实施例中石英砂级配：2.36mm标准筛筛余18%，1.18mm标准筛筛余14%，0.6mm标准筛筛余27%，0.3mm标准筛筛余17%，0.075mm标准筛筛余24%。

本实施例中短切玄武岩纤维，长度为5~20mm。

本实施例中有机硅表面活性剂为甲基硅醇钠粉剂。

本实施例中聚羧酸减水剂为粉剂。

本实施例中硅酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、二水石膏混合粉磨后，比表面积为480m²/kg。

本实施例中活性混合材为沸石粉，沸石粉比表面积为600m²/kg。

本实施例中超细偏高岭土比表面积为800m²/kg。

实施例1-4刚性防水砂浆性能指标如下表1所示：

性能指标	28d抗压强度/MPa	28d抗折强度/MPa	28d抗渗压力/MPa	28d耐硫酸盐侵蚀系数
					实施例1	36.5	4.2	2.4	0.92
实施例2	43.2	5.6	3.2	0.98
					实施例3	39.3	4.8	2.8	0.95
实施例4	37.1	5.0	2.7	0.95

表1

实施例5

作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：

一种刚性防水砂浆的制备方法，将上述实施例1-4中所述的具体组分和用量采用下述步骤进行防水砂浆的制备，具体包括以下步骤：

步骤A：依次将部分石英砂、水泥基胶凝材料、有机硅表面活性剂和剩余的石英砂倒入搅拌机中；

步骤B：开启搅拌机，搅拌90s后，边搅拌边加入玄武岩纤维，加入纤维后继续搅拌90s，使纤维均匀分布在干混料中；

步骤C：将溶有聚羧酸减水剂的水加入搅拌机中，搅拌均匀后得到防水砂浆。

工地上用于砂浆搅拌的搅拌机一般是自落式搅拌机，搅拌鼓筒的内壁上装有斜向叶片，随着鼓筒的转动，叶片不断地将拌合物提高，然后利用物料的重量使其自由下落，达到均匀拌和的目的。如果下面不铺一层骨料（即本申请的石英砂），搅拌机开启转动后，粉料被抛高，会出现扬尘。

Claims (6)

1.一种刚性防水砂浆，其特征在于：每立方米砂浆包括以下按重量配置的原料：水泥基胶凝材料500-700kg，石英砂1000-1300kg，短切玄武岩纤维2.5-10kg，有机硅表面活性剂1-7kg；聚羧酸减水剂0.5-1.4kg，水240-400kg；

所述水泥基胶凝材料包括以下按质量百分数计的原料：56-63%硅酸盐水泥熟料、11-16%铝酸盐水泥熟料、6-9%二水石膏、7-20%活性混合材、2-5%超细偏高岭土；所述硅酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料、二水石膏混合粉磨后，比表面积为420-500m²/kg；所述活性混合材为稻壳灰、矿渣粉、沸石粉、煤矸石粉、粉煤灰中的一种或两种以上，活性混合材比表面积为600-700m²/kg；所述超细偏高岭土比表面积为800-1000m²/kg。

2.如权利要求1所述的一种刚性防水砂浆，其特征在于：所述石英砂级配范围是：2.36mm标准筛筛余15-25%，1.18mm标准筛筛余10-15%，0.6mm标准筛筛余20-30%，0.3mm标准筛筛余15-20%，0.075mm标准筛筛余20-30%。

3.如权利要求1所述的一种刚性防水砂浆，其特征在于：所述短切玄武岩纤维的长度为5-20mm。

4.如权利要求1所述的一种刚性防水砂浆，其特征在于：所述有机硅表面活性剂为甲基硅醇钠、乙基硅醇钠和聚乙基羟基硅氧烷粉料中的一种。

5.如权利要求1所述的一种刚性防水砂浆，其特征在于：所述聚羧酸减水剂为粉剂。

6.一种刚性防水砂浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A：依次将部分石英砂、水泥基胶凝材料、有机硅表面活性剂和剩余的石英砂倒入搅拌机中；

步骤B：开启搅拌机，搅拌90s后，边搅拌边加入玄武岩纤维，加入纤维后继续搅拌90s，使纤维均匀分布在干混料中；

步骤C：将溶有聚羧酸减水剂的水加入搅拌机中，搅拌均匀后得到防水砂浆。