CN112159169A - 一种防水砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防水砂浆及其制备方法，属于聚合物改性纤维技术领域。本发明的防水砂浆包括水泥、河砂、钢渣、聚合物、保水剂、废玻璃钢纤维、聚丙烯纤维、硅灰。本发明的防水砂浆提高了原有的力学性能，旨在为钢渣和废玻璃钢的高效资源化利用提供研究依据，实现了钢渣和废玻璃钢的物尽其用，并拓展了钢渣和废玻璃钢的应用领域，适用于地面建筑的防水、防渗和防潮，改善建筑的漏水、渗水的现象，延长建筑材料的使用寿命。

Description

一种防水砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防水砂浆及其制备方法，属于聚合物改性纤维技术领域。
背景技术
水泥砂浆具有抗压强度高、稳定性好、施工机械简单、成本低廉等优点，是应用最为广泛的建筑材料之一。但由于其自身存在的一些缺陷，如抗折强度较低、粘结性能差和抗裂强度低等，使其使用功能和使用范围受到了一定限制。纤维具有加工方便、成本低廉、质优、耐化学腐蚀等优点，当其作为增强材料掺入水泥砂浆中时,可有效提高砂浆的抗渗、抗弯及抗裂强度。本发明一方面通过聚合物改性纤维与各物料间的协同作用，改性后的废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维较好地综合了有机聚合物材料与无机材料之间的部分优良特性；另一方面加入硅灰来改善废玻璃钢纤维在砂浆中的分散性，进而提高砂浆的力学性能。与传统防水砂浆不同之处在于，聚合物预处理对纤维改性起到一举两得的功效。本发明中先将聚合物用水进行稀释，放在超声波中用玻璃棒边搅拌边加纤维，该处理方法主要可以使废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维更好地分散在砂浆体系中。对提高建筑砂浆在生产实践和工程应用中有积极作用。
玻璃钢由于设计灵活、易于成型、重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，广泛应用于建筑、交通、化工等领域，发展至今已成为一种不可替代的功能材料。然而在广泛应用的背后也产生了大量难以处理的废弃物，造成废玻璃钢难以回收的原因主要有两方面，一方面是其复杂的组分，其中包括玻璃纤维、树脂、填料和各种添加剂；另一方面是其中采用的热固性树脂一经形成三维网状交联，不能重塑。由于回收成本高、技术不成熟，超过90％的废玻璃钢都是直接填埋或焚烧处理，这无疑严重危害环境和人体健康并且阻碍了玻璃钢市场的发展。因此实现废玻璃钢的回收与利用有利于工业生产过程的可持续发展，也是保护环境和资源的必然要求，已成为当前面临的一个重要课题，具有重要的经济效益和社会效益。在本发明中，废玻璃钢分为废玻璃钢超细粉体和废玻璃钢纤维，均属于热固性废玻璃钢，为邻苯型不饱和聚酯树脂。
废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维改性主要是醋酸乙烯-乙烯共聚乳液浸泡中所得。硅灰是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝而成。醋酸乙烯-乙烯共聚改性废玻璃钢在化工、建材、材料等领域潜在应用前景光明。
本发明以醋酸乙烯-乙烯共聚乳液改性废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维，骨料、水泥和硅灰及纤维等复合制备出高性能的防水砂浆。目前尚无利用聚合物预处理对废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维改性来提高砂浆防水性能的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种能够延长建筑材料的使用寿命且有更低的成本，具有环保效益的防水砂浆及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种防水砂浆，采用如下重量份数比组分：水泥55～60份、河砂135～189份、钢渣15～21份、聚合物4.8～9.6份、保水剂0.44～0.58份、废玻璃钢纤维3～9份、聚丙烯纤维0.6～1.8份、硅灰4～7份。
本发明的废玻璃钢纤维是由热固性废玻璃钢经破碎得到。纤维具有加工方便、成本低廉、质优、耐化学腐蚀等优点，当其作为增强材料掺入水泥砂浆中时，可有效提高砂浆的抗渗、抗弯及抗裂强度。本发明使用钢渣代替部分河砂作为骨料。通过聚合物改性纤维与各物料间的协同作用，改性后的废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维较好地综合了有机聚合物材料与无机材料之间的部分优良特性，同时提高砂浆的力学性能。
优选地，所述水泥为硅酸盐水泥。
优选地，所述河砂为中砂，所述河砂颗粒粒径≤2.80mm。
优选地，所述聚合物为醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。
醋酸乙烯-乙烯共聚乳液一方面改性纤维与各物料之间的协同作用；另一方面堵塞砂浆中水分向界面集中的通道,防止水分在迁移过程中向界面集中。醋酸乙烯-乙烯共聚乳液能明显提高砂浆的各项性能。
更优选地，所述聚合物的固含量为50％。
优选地，所述保水剂为粉状的羟丙基甲基纤维素醚。
优选地，所述废玻璃钢纤维的尺寸≤3mm，所述废玻璃钢纤维中有机树脂的含量为30.0～39.50％。
更优选地，所述废玻璃钢纤维中有机树脂的含量为38.52％。
废玻璃钢纤维中含有的有机树脂，利用红外光谱对有机树脂进行定性分析，推测出废玻璃钢纤维中的有机树脂为苯乙烯树脂。废玻璃钢纤维能明显提高砂浆的各项性能。
优选地，所述硅灰的比表面积为20.1m2/g。
硅灰掺入砂浆中有两方面作用，一方面硅灰中的活性二氧化硅和胶凝材料的水化产物氢氧化钙反应生成更多的硅酸钙填充在将体内的空隙、微细裂纹、界面过渡区的缝隙中，使浆体的孔隙率降低，提高砂浆的密实度，增强砂浆的防水性能；另一方面，改善纤维在砂浆中的分散程度，进而提高砂浆的力学性能。
第二方面，本发明提供了上述防水砂浆的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将4.8～9.6份的聚合物加水混合，得混合液A；
(2)将称好的废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维加入混合液A中，并搅拌使它们完全浸泡在混合液中；
(3)把步骤(2)所述混合液放入超声波清洗器中震荡，震荡过程中加入称好的保水剂，超声分散3min，得混合液B；(4)将称量好的水泥、河砂、钢渣、硅灰干混均匀，得干混物料；
(5)将步骤(3)混合液B中的废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维倒入步骤(4)所得干混物料中，搅拌3min，装入试模，养护，脱模，即得所述防水砂浆。
使用超声波的处理方法主要可以使废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维更好地分散在砂浆体系中。
本发明所述防水砂浆产品符合JC/T 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》中力学性能II类要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的防水砂浆利用聚合物改性废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维，加入砂浆中起到微集料填充作用，改善废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维与砂浆基体之间的界面粘结状况。
(2)醋酸乙烯-乙烯共聚乳液的作用，一方面改性纤维与各物料之间的协同作用；另一方面堵塞砂浆中水分向界面集中的通道,防止水分在迁移过程中向界面集中。由于水分迁移的通道被堵塞，其迁移过程变得迂回曲折，从而改善了砂浆的防水性、抗渗性及抗裂性能。
(3)硅灰掺入砂浆中有两方面作用，一方面硅灰中的活性二氧化硅和胶凝材料的水化产物氢氧化钙反应生成更多的硅酸钙填充在将体内的空隙、微细裂纹、界面过渡区的缝隙中，使浆体的孔隙率降低，提高砂浆的密实度，增强砂浆的防水性能；另一方面，改善纤维在砂浆中的分散程度，进而提高砂浆的力学性能。
因此，本发明提高了防水砂浆的力学性能，旨在为钢渣和废玻璃钢的高效资源化利用提供研究依据，实现了钢渣和废玻璃钢的物尽其用，并拓展了钢渣和废玻璃钢的应用领域。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
现有的水泥砂浆虽然具有抗压强度高、稳定性好、施工机械简单、成本低廉等优点，是应用最为广泛的建筑材料之一，但由于其自身存在的一些缺陷，如抗折强度较低、粘结性能差和抗裂强度低等，使其使用功能和使用范围受到了一定限制。为了克服此类缺陷，本发明提供了一种防水砂浆。
本发明的实施例和对比例的测试方法均按照标准JC/T 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》进行；醋酸乙烯-乙烯共聚乳液固含量为50％，河砂颗粒粒径≤2.80mm，废玻璃钢纤维尺寸为≤3mm，所述废玻璃钢纤维中有机树脂的含量为38.52％，硅灰的比表面积为20.1m2/g。
实施例1
本发明用于制备防水砂浆的一种实施例，本实施例的防水砂浆包括下述重量份的组分：水泥、河砂、钢渣、聚合物、保水剂、废玻璃钢纤维、聚丙烯纤维、硅灰、水。
防水砂浆配比为：42.5#普通硅酸盐水泥60份、河砂135份、钢渣21份、废玻璃钢纤维6份、聚丙烯纤维0.6份、羟丙基甲基纤维素醚0.51份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液4.8份、硅灰6份，水50份。所制备的防水砂浆的性能指标：7天抗渗压力1.61MPa；28天抗渗压力1.95MPa；28天抗折强度15MPa；28天抗压强度30.2MPa；7天拉伸粘接强度为1.21MPa；28天拉伸粘接强度为1.51MPa。
实施例2
本发明用于制备防水砂浆的一种实施例，本实施例的防水砂浆包括下述重量份的组分：水泥、河砂、钢渣、聚合物、保水剂、废玻璃钢纤维、聚丙烯纤维、硅灰、水。
防水砂浆配比为：42.5#普通硅酸盐水泥60份、河砂189份、钢渣15份、废玻璃钢纤维3份、聚丙烯纤维1.2份、羟丙基甲基纤维素醚0.58份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液7.2份、硅灰6份，水60份。所制备的防水砂浆的性能指标：7天抗渗压力1.65MPa；28天抗渗压力2.3MPa；28天抗折强度19.8MPa；28天抗压强度30.4MPa；7天拉伸粘接强度为1.25MPa；28天拉伸粘接强度为1.39MPa。
实施例3
本发明用于制备防水砂浆的一种实施例，本实施例的防水砂浆包括下述重量份的组分：水泥、河砂、钢渣、聚合物、保水剂、废玻璃钢纤维、聚丙烯纤维、硅灰、水。
防水砂浆配比为：42.5#普通硅酸盐水泥60份、河砂162份、钢渣15份、废玻璃钢纤维9份、聚丙烯纤维1.8份、羟丙基甲基纤维素醚0.44份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液7.2份、硅灰6份、水55份。所制备的防水砂浆的性能指标：7天抗渗压力1.6MPa；28天抗渗压力1.87MPa；28天抗折强度14.2MPa；28天抗压强度30.1MPa；7天拉伸粘接强度为1.29MPa；28天拉伸粘接强度为1.48MPa。
实施例4
本发明用于制备防水砂浆的一种实施例，本实施例的防水砂浆包括下述重量份的组分：水泥、河砂、钢渣、聚合物、保水剂、废玻璃钢纤维、聚丙烯纤维、硅灰、水。
防水砂浆配比为：42.5#普通硅酸盐水泥55份、河砂189份、钢渣18份、废玻璃钢纤维9份、聚丙烯纤维1.8份、羟丙基甲基纤维素醚0.44份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液9.6份、硅灰4份、水55份。
实施例5
本发明用于制备防水砂浆的一种实施例，本实施例的防水砂浆包括下述重量份的组分：水泥、河砂、钢渣、聚合物、保水剂、废玻璃钢纤维、聚丙烯纤维、硅灰、水。
防水砂浆配比为：42.5#普通硅酸盐水泥58份、河砂189份、钢渣18份、废玻璃钢纤维9份、聚丙烯纤维1.8份、羟丙基甲基纤维素醚0.44份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液9.6份、硅灰7份、水55份。
效果例1
本效果例比较了实验组和参照组。实验组为实施例1所述防水砂浆。参照组的防水砂浆与实验组的仅区别在于：参照组仅缺少醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。参照组防水砂浆的结构为：42.5#普通硅酸盐水泥60份、河砂135份、钢渣21份、废玻璃钢纤维6份、聚丙烯纤维0.6份、羟丙基甲基纤维素醚0.51份、硅灰6份，水50份。
参照组所制备的防水砂浆的性能指标：7天抗渗压力1.1MPa；28天抗渗压力1.3MPa；28天抗折强度13.45MPa；28天抗压强度26MPa；7天拉伸粘接强度为0.86MPa；28天拉伸粘接强度为1.13MPa。与实施例1的结果相比，实施例1掺加醋酸乙烯-乙烯共聚乳液预处理对废玻璃钢能明显提高砂浆的各项性能。
效果例2
本效果例比较了实验组和参照组。实验组为实施例2所述防水砂浆。参照组的防水砂浆与实验组的仅区别在于：参照组仅缺少废玻璃钢纤维。参照组防水砂浆的结构为：42.5#普通硅酸盐水泥60份、河砂189份、钢渣15份、聚丙烯纤维1.2份、羟丙基甲基纤维素醚0.58份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液7.2份、硅灰6份，水60份。
参照组所制备的防水砂浆的性能指标：7天抗渗压力1.5MPa；28天抗渗压力2.01MPa；28天抗折强度17.3MPa；28天抗压强度27.6MPa；7天拉伸粘接强度为1.18MPa；28天拉伸粘接强度为1.21MPa。与实施例2的结果相比，实施例2掺加废玻璃钢纤维能明显提高砂浆的各项性能。
效果例3
本效果例比较了实验组和参照组。实验组为实施例3所述防水砂浆。参照组的防水砂浆与实验组的仅区别在于：参照组仅缺少硅灰。参照组防水砂浆的结构为：42.5#普通硅酸盐水泥60份、河砂162份、钢渣15份、废玻璃钢纤维9份、聚丙烯纤维1.8份、羟丙基甲基纤维素醚0.44份、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液7.2份、水55份。
参照组所制备的防水砂浆的性能指标：7天抗渗压力1.56MPa；28天抗渗压力1.69MPa；28天抗折强度13.2MPa；28天抗压强度28.5MPa；7天拉伸粘接强度为1.24MPa；28天拉伸粘接强度为1.32MPa。与实施例3的结果相比，实施例3掺加硅灰明显提高砂浆的各项性能。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种防水砂浆，其特征在于，包括如下重量份的组分：水泥55～60份、河砂135～189份、钢渣15～21份、聚合物4.8～9.6份、保水剂0.44～0.58份、废玻璃钢纤维3～9份、聚丙烯纤维0.6～1.8份、硅灰4～7份。
2.根据权利要求1所述防水砂浆，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述防水砂浆，其特征在于，所述河砂为中砂，所述河砂颗粒粒径≤2.80mm。
4.根据权利要求1所述防水砂浆，其特征在于，所述聚合物为醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。
5.根据权利要求1所述防水砂浆，其特征在于，所述保水剂为粉状的羟丙基甲基纤维素醚。
6.根据权利要求1所述防水砂浆，其特征在于，所述废玻璃钢纤维的尺寸≤3mm，所述废玻璃钢纤维中有机树脂的含量为30.0～39.50％。
7.根据权利要求1～6任一项所述防水砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将4.8～9.6份的聚合物加水混合，得混合液A；
(2)将称好的废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维加入混合液A中，并搅拌使它们完全浸泡在混合液中；
(3)把步骤(2)所述混合液放入超声波清洗器中震荡，震荡过程中加入称好的保水剂，超声分散3min，得混合液B；(4)将称量好的水泥、河砂、钢渣、硅灰干混均匀，得干混物料；
(5)将步骤(3)混合液B中的废玻璃钢纤维和聚丙烯纤维倒入步骤(4)所得干混物料中，搅拌3min，装入试模，养护，脱模，即得所述防水砂浆。
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