CN112341123B - 一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂及其生产方法，所述瓷砖粘结剂由以下重量份数原料制成：硫铝酸盐水泥熟料80‑120份、高强石膏60‑100份、硅酸盐水泥熟料10‑40份、纳米偏高领土24‑36份、煅烧凹凸棒土0.3‑0.5份、石墨烯0.03‑0.3份、石英砂80‑150份、高效减水剂0.15‑0.6份、木质纤维0.4‑0.8份、膨胀剂0.1‑0.5份、可再分散乳胶粉12‑18份、聚硅氧烷粉末憎水剂10‑15份、粒化高炉矿渣粉20‑30份、疏水改性纤维素醚3‑9份、硅酸钠0.6‑1.2份。本发明的瓷砖粘结剂具有粘结早期强度高、耐腐蚀性能好、硬化后有微膨胀无收缩等特点，适用于海边别墅或建筑物装饰。

Description

一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂及其生产方法

技术领域

本发明涉及海洋工程建筑材料技术领域，具体是一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂及其生产方法。

背景技术

传统上陶瓷墙地砖是用现场拌合的水泥砂浆胶结到墙面或地面上，这种方法既造成材料浪费和环境污染，又需要进行厚层施工而额外增加建筑物的荷载，另外传统水泥砂浆由于抗冻融性差瓷砖在几年后容易发生脱落。近年来以干粉砂浆形式出现的瓷砖胶粘剂受到建筑行业的日益关注。瓷砖粘结剂又称面砖粘结剂，瓷砖粘结剂主要用于粘结瓷砖和面砖，是由水泥、石英砂、聚合物胶结料配以多种添加剂经机械混合均匀而成。瓷砖粘结剂具有以下特征：1、粘接强度高，硬化速度快，可大大提高各种铺贴材料的使用寿命和装饰效果；2、施工方便，只需加适量清水搅拌即可使用，且被粘贴瓷砖无需水泡，可直接粘贴；3、优良的抗压、抗拉强度，良好的耐水性、耐碱性、耐候性、保水性、和易性、施工性、抗流坠性。4、可实现超薄层施工，涂层厚度是传统工艺的二分之一以下，节约成本，并使其收缩率降低，不会因应力而造成装饰粘面的开裂和脱落；5、无毒、无味、无污染，是真正的绿色环保产品。瓷砖粘结剂固然有许多优点，但经过工程实践的长期检验，亦暴露出不少性能缺陷，如开裂、空鼓、剥落等。

硫铝酸盐水泥(CSA)是由矾土、石灰石和石膏按一定配比，经低温(1300～1350)℃煅烧，生成以硫铝酸钙(C₄A₃S̅)和硅酸二钙(C₂S)为主要矿物相的熟料，具有凝结时间短、早期强度高和碱度低等特性，优点：1、结构较致密，抗渗性能高；2、耐蚀性能：对海水、氯盐(NaCl、MgCl₂)、硫酸盐(Na₂SO₄、MgSO₄、(NH₄) ₂SO₄)、尤其是它们的复合盐类(MgSO₄+NaCl)等均具有极好的耐蚀性；3、高抗冻性能；4、有较高的早期强度，而且有不断增长的后期强度，同时满足使用要求的凝结时间。以硫铝酸盐水泥为基的瓷砖胶粘剂与国内同种材料相比，具有强度发展快、抗渗性好、能尽快恢复墙面地面正常使用的特点；低温下仍可施工，且无毒无味、不燃、无污染。

中国拥有1.8万公里海岸线，存在大量潮汐区，许多岛屿远离大陆。由于受到海洋性气候和潮汐等的影响，海洋环境下的港口码头、住宅等工程建筑物的施工条件和施工时间常常不能保证，早期强度发展慢、抗渗性差、耐腐蚀性不足等都是影响海洋环境下工程快速施工、建筑物耐久性的重要因素。目前，适用于海洋条件下快速施工且耐久性好的瓷砖粘贴剂较少，海洋工程建设中只能采用普通的瓷砖粘贴剂，导致施工难度大、瓷砖耐久性差。因此，急需提供一种可用于海洋环境下、具有抗海水腐蚀特性的快硬瓷砖粘贴剂，以满足海洋环境的施工要求。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂及其生产方法，瓷砖粘结剂具有粘结早期强度高、耐腐蚀性能好、硬化后有微膨胀无收缩等特点，适用于海边别墅或建筑物装饰。

本发明的技术方案以下面方式实现：

一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂由以下重量份数原料制成：硫铝酸盐水泥熟料80-120份、高强石膏60-100份、硅酸盐水泥熟料10-40份、纳米偏高领土24-36份、煅烧凹凸棒土0.3-0.5份、氧化石墨烯0.03-0.3份、石英砂80-150份、聚羧酸系高效减水剂0.15-0.6份、木质纤维0.4-0.8份、膨胀剂0.1-0.5份、可再分散乳胶粉12-18份、聚硅氧烷粉末憎水剂10-15份、粒化高炉矿渣粉20-30份、疏水改性纤维素醚3-9份、硅酸钠0.6-1.2份。

所述硫铝酸盐水泥熟料中硫铝酸钙含量大于50%。

所述石英砂由60-100目的石英砂与120-180目的石英砂以重量比2-4:1混合得到。

所述木质纤维为纤维长度在50-800μm的木质纤维。

所述膨胀剂由以下重量配比原料组成，钙矾石：氧化钙：氢氧化镁=3:1:1。

所述可再分散乳胶粉是丙烯酸胶粉或醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉。

所述粒化高炉矿渣微粉由高炉水淬粒化矿渣、炉渣、粉煤灰和碳酸钙以25:6:6:0.5的重量比混合研磨得到，比表面积为1000-3000m²/kg。

所述疏水改性纤维素醚是羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚或甲基纤维素醚中一种以上。

优选地，所述聚硅氧烷粉末憎水剂是SHP-50聚硅氧烷粉末憎水剂。

所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂的生产方法包括如下步骤：

（1）将硫铝酸盐水泥熟料、高强石膏、硅酸盐水泥熟料、煅烧凹凸棒土、氧化石墨烯、粒化高炉矿渣粉用水泥磨机研磨，并过100目筛；

（2）往步骤（1）得到的筛下物中加入纳米偏高领土、石英砂、高效减水剂、木质纤维、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚硅氧烷粉末憎水剂、疏水改性纤维素醚、硅酸钠充分混合均匀，即得到成品。

以下简单介绍本发明所用部分原料在瓷砖粘结剂中所起到的作用：

偏高岭土的分子排列是不规则的，呈现热力学介稳状态，具有较高的火山灰活性，作为掺合料可以提高砂浆的粘结、抗压强度，也可以改变浆体的微观结构，使孔隙率降低；同时还能提高砂浆的抗硫酸盐侵蚀作用，阻止或降低碱骨料反应的发生。

在煅烧凹凸棒土中，晶格发生破坏生成了大量具有火山灰活性的氧化硅和氧化铝，这些物质能与水泥水化产物中的氢氧化钙反应，生成的水化硅酸钙和水化铝酸钙能填充砂浆内部的孔隙，改善砂浆的性能，尤其是抗渗性。

经过氧化处理后，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼。在瓷砖粘贴剂中添加氧化石墨烯，利用氧化石墨烯二维纳米材料高韧性、高抗拉伸破坏强度以及纳米晶种效应，能有效调控硫铝酸盐水泥浆材料早期水化微结构，减少其内部结构缺陷，从而有利于提高水泥浆材料的早期强度，增强瓷砖墙体的抗渗性能和耐久性能。

石英砂是瓷砖粘结剂的重要组成部分，作为细骨料在砂浆中占到很大的比例，砂的质量、含水量、颗粒级配等特性也能够影响砂浆的工作性能。使用不同等级大小的石英砂，小尺寸的石英砂能填补大尺寸石英砂所形成的孔隙，降低砂浆的孔隙率，并且可适当提高石英砂的使用量从而降低成本。

减水剂可以在保持相同黏度的情况下，减少砂浆用水量。使用高效减水剂既提高了砂浆的性能，又增长了使用寿命。在加水搅拌过程中，砂浆中的颗粒会包裹一些拌合水，加入减水剂后，减水剂中的憎水基团会吸附在这些颗粒表面，从而形成吸附膜，使颗粒表面带上相同符号的电荷，在静电斥力的作用下，颗粒解体，里面的拌合水被释放出来，改善了水泥颗粒的分散程度，达到减水目的。聚羧酸系高效减水剂具有强度高和耐热性、耐久性、耐候性好等优异性能，其特点是在高温下塌落度损失小，具有良好的流动性，在较低的温度下不需要大幅度增加减水剂的加入量。

木质纤维素不溶于水、弱酸和碱性溶液，pH值中性，可提高系统抗腐蚀性。木质纤维素比重小、比表面积大，具有优良的保温、隔热、隔声、绝缘和透气性能；还具有很强的防冻和防热能力。木质纤维素具有优良的柔韧性及分散性，混合后形成三维网状结构，能增强系统的支撑力和耐久力，提高系统的稳定性、强度、密实度和均匀度，且由于纤维结构的毛细管作用, 将系统内部的水分迅速地传输到浆料表面和界面, 使得浆料内部的水分均匀分布明显减少结皮现象。木质纤维与膨胀剂都是砂浆中抗渗抗裂的组分；木质纤维能够保持砂浆中的水分均匀，不会流失，从而降低了砂浆的干缩，避免造成开裂。木质纤维还具有提高砂浆抗滑移性能，使得砂浆具有较好的工作性能。

本发明的膨胀剂主要是以钙矾石为膨胀源，钙矾石会使砂浆膨胀，使整个砂浆结构紧密，减少砂浆孔隙，达到砂浆补偿收缩和抗裂的目的。另外通过搭配氢氧化镁和氧化钙作为补充，钙矾石、氧化钙、氧化镁的膨胀时间各不相同，从而能够持续膨胀。

可再分散乳胶粉乳液在水泥中分散后成膜并作为第二种胶粘剂发挥增强作用，保护胶体被混凝土体系吸收（成膜后不会被水破坏掉，或“二次分散”），且成膜的聚合物树脂作为增强材料分布于整个混凝土体系中，在水泥浆和骨料之间形成粘结力较强的膜，堵塞了砂浆中的空隙。普通的可再分散胶粉具有亲水性，会降低膜的耐水性，而且抗冻性较差。本发明选用丙烯酸胶粉或醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉，具有极突出的防水性能，粘结强度好，可增加砂浆的弹性，赋予砂浆优良的耐碱性，改善砂浆的粘附性/粘合性、抗折强度、抗老化、抗腐蚀、可塑性、耐磨性能和施工性，在柔性抗裂混凝土中更具有较强的柔韧性。

聚硅氧烷粉末憎水剂固化后对水排斥性好，具有较强的疏水性和耐久性，还具有极突出的粘结强度，能提高砂浆的柔性并有较长之开放时间，除赋予砂浆优良的耐碱性外，还能改善砂浆的粘附性/粘合性、抗折强度、防水性、可塑性、耐磨性和施工性，在柔性抗裂砂浆中更具有较强的柔韧性。SHP-50聚硅氧烷粉末憎水剂可赋于材料优良的憎水性，大大降低材料的吸水率，不影响材料的抗折强度、抗压强度，并提高其抗沾污能力，也不影响材料的涂刷性。

粒化高炉矿渣微粉可在瓷砖粘贴剂水化硬化中后期增大水化效率和二次水化程度，大幅度提高水化产物与骨料界面过渡区的致密性， 改善胶凝材料体系的微孔结构，从而增强硬化后灌浆材料的抗蚀性能。

纤维素醚具有良好的保水性，能确保砂浆不会由于缺水或水泥水化不完全而造成起砂、起粉和强度变低等现象；纤维素醚的增稠效果会大大增强湿砂浆的结构强度，并且提高砂浆的抗下垂能力，同时还可以明显改善砂浆的早期粘结强度。在本发明中选用疏水改性纤维素醚，在其溶液中，由于疏水效应的影响，相较于其他纤维素醚具有更显著的增粘性、耐温性、耐盐性和抗剪切稳定性。

本发明的有益效果是：

在本发明的瓷砖粘结剂中以硫铝酸盐水泥熟料为主料，硫铝酸盐水泥具有早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱和生产能耗低等基本特点，符合海洋环境下的施工条件，另外适当地加入适量硅酸盐水泥，减少因硫铝酸盐水泥后期发展不明显而造成的不足。硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥复配使用，二者起互补效果，可以加快水泥的凝结时间、增强水泥硬化的强度。氧化石墨、木质纤维素、可再分散乳胶粉乳液可分散于砂浆内部和外部，形成网状结构，加强砂浆的粘结作用，增强系统的支撑力和耐久力，提高抗渗性能和抗裂性能。可再分散乳胶粉乳液、纤维素醚均选用具有疏水性能的种类，能增强体系的疏水性能，促进聚硅氧烷粉末憎水剂对水分的排斥作用，避免海水进入到固化后的瓷砖粘贴缝隙中腐蚀结构。纳米偏高领土、煅烧凹凸棒土、粒化高炉矿渣微粉均可作为致密剂，填充浆料内部的孔隙，膨胀剂具有持续膨胀的作用，能缩小浆料内部的空隙，多种成分从不同的角度进行作用，有效提高了瓷砖粘结剂硬化后结构的密度。硅酸钠既可作为促凝剂，提高砂浆的固化速率、稳定性和耐久性；还可作为防微生物组分，提高瓷砖粘结剂的抗海水腐蚀作用。因此，由本发明的原料生产得到的瓷砖粘结剂具有粘结早期强度高、耐腐蚀性能好、硬化后有微膨胀无收缩等特点，适用于海边别墅或建筑物装饰。

具体实施方式

为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明。

实施例1

一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂由以下重量份数原料制成：硫铝酸盐水泥熟料80份、高强石膏60份、硅酸盐水泥熟料40份、纳米偏高领土24份、煅烧凹凸棒土0.3份、氧化石墨烯0.03份、石英砂80份、聚羧酸系高效减水剂0.15份、木质纤维0.4份、膨胀剂0.1份、可再分散乳胶粉12份、SHP-50聚硅氧烷粉末憎水剂10份、粒化高炉矿渣粉20份、疏水改性纤维素醚3份、硅酸钠0.6份。

所述硫铝酸盐水泥熟料中硫铝酸钙含量大于50%。

所述石英砂由60-100目的石英砂与120-180目的石英砂以重量比2:1混合得到。

所述木质纤维为纤维长度在50μm-800μm的木质纤维。

所述膨胀剂由以下重量配比原料组成，钙矾石：氧化钙：氢氧化镁=3:1:1。

所述可再分散乳胶粉是丙烯酸胶粉。

所述粒化高炉矿渣微粉由高炉水淬粒化矿渣、炉渣、粉煤灰和碳酸钙以25:6:6:0.5的重量比混合研磨得到，比表面积为1000-3000m²/kg。

所述疏水改性纤维素醚是羟丙基甲基纤维素醚。

所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂的生产方法包括如下步骤：

（1）将硫铝酸盐水泥熟料、高强石膏、硅酸盐水泥熟料、煅烧凹凸棒土、氧化石墨烯、粒化高炉矿渣粉用水泥磨机研磨，并过100目筛；

（2）往步骤（1）得到的筛下物中加入纳米偏高领土、石英砂、高效减水剂、木质纤维、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚硅氧烷粉末憎水剂、疏水改性纤维素醚、硅酸钠充分混合均匀，即得到成品。

实施例2

一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂由以下重量份数原料制成：硫铝酸盐水泥熟料100份、高强石膏80份、硅酸盐水泥熟料25份、纳米偏高领土30份、煅烧凹凸棒土0.4份、氧化石墨烯0.15份、石英砂115份、聚羧酸系高效减水剂0.35份、木质纤维0.6份、膨胀剂0.3份、可再分散乳胶粉15份、SHP-50聚硅氧烷粉末憎水剂12份、粒化高炉矿渣粉25份、疏水改性纤维素醚6份、硅酸钠0.9份。

所述硫铝酸盐水泥熟料中硫铝酸钙含量大于50%。

所述石英砂由60-100目的石英砂与120-180目的石英砂以重量比3:1混合得到。

所述木质纤维为纤维长度在50μm-800μm的木质纤维。

所述膨胀剂由以下重量配比原料组成，钙矾石：氧化钙：氢氧化镁=3:1:1。

所述可再分散乳胶粉是丙烯酸胶粉。

所述粒化高炉矿渣微粉由高炉水淬粒化矿渣、炉渣、粉煤灰和碳酸钙以25:6:6:0.5的重量比混合研磨得到，比表面积为1000-3000m²/kg。

所述疏水改性纤维素醚是羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚。

所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂的生产方法包括如下步骤：

（1）将硫铝酸盐水泥熟料、高强石膏、硅酸盐水泥熟料、煅烧凹凸棒土、氧化石墨烯、粒化高炉矿渣粉用水泥磨机研磨，并过100目筛；

（2）往步骤（1）得到的筛下物中加入纳米偏高领土、石英砂、高效减水剂、木质纤维、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚硅氧烷粉末憎水剂、疏水改性纤维素醚、硅酸钠充分混合均匀，即得到成品。

实施例3

一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂由以下重量份数原料制成：硫铝酸盐水泥熟料120份、高强石膏100份、硅酸盐水泥熟料10份、纳米偏高领土36份、煅烧凹凸棒土0.5份、氧化石墨烯0.3份、石英砂150份、聚羧酸系高效减水剂0.6份、木质纤维0.8份、膨胀剂0.5份、可再分散乳胶粉18份、SHP-50聚硅氧烷粉末憎水剂15份、粒化高炉矿渣粉30份、疏水改性纤维素醚9份、硅酸钠1.2份。

所述硫铝酸盐水泥熟料中硫铝酸钙含量大于50%。

所述石英砂由60-100目的石英砂与120-180目的石英砂以重量比4:1混合得到。

所述木质纤维为纤维长度在50μm-800μm的木质纤维。

所述膨胀剂由以下重量配比原料组成，钙矾石：氧化钙：氢氧化镁=3:1:1。

所述可再分散乳胶粉是醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉。

所述粒化高炉矿渣微粉由高炉水淬粒化矿渣、炉渣、粉煤灰和碳酸钙以25:6:6:0.5的重量比混合研磨得到，比表面积为1000-3000m²/kg。

所述疏水改性纤维素醚是羟乙基甲基纤维素醚和甲基纤维素醚。

所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂的生产方法包括如下步骤：

（1）将硫铝酸盐水泥熟料、高强石膏、硅酸盐水泥熟料、煅烧凹凸棒土、氧化石墨烯、粒化高炉矿渣粉用水泥磨机研磨，并过100目筛；

（2）往步骤（1）得到的筛下物中加入纳米偏高领土、石英砂、高效减水剂、木质纤维、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚硅氧烷粉末憎水剂、疏水改性纤维素醚、硅酸钠充分混合均匀，即得到成品。

为了验证本发明的瓷砖粘结剂的使用效果，本申请人使用由实施例1-3得到的瓷砖粘结剂成品进行性能测试，测试结果如下：

其中，拉伸粘贴强度（原强度、浸水后、热老化后、冻融循环后）和收缩率测试：参见JC/T547-2005。

从以上检测结果来看，本发明的瓷砖粘结剂不仅具有非常强的拉伸粘贴强度和较小的收缩率，还具有很强的耐酸碱性。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (9)

1.一种抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂，其特征在于，所述瓷砖粘结剂由以下重量份数原料制成：硫铝酸盐水泥熟料80-120份、高强石膏60-100份、硅酸盐水泥熟料10-40份、纳米偏高岭土24-36份、煅烧凹凸棒土0.3-0.5份、氧化石墨烯0.03-0.3份、石英砂80-150份、聚羧酸系高效减水剂0.15-0.6份、木质纤维0.4-0.8份、膨胀剂0.1-0.5份、可再分散乳胶粉12-18份、聚硅氧烷粉末憎水剂10-15份、粒化高炉矿渣粉20-30份、疏水改性纤维素醚3-9份、硅酸钠0.6-1.2份。

2.根据权利要求1所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥熟料中硫铝酸钙含量大于50%。

3.根据权利要求1所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂，其特征在于，所述石英砂由60-100目的石英砂与120-180目的石英砂以重量比2-4:1混合得到。

4.根据权利要求1所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂，其特征在于，所述木质纤维为纤维长度在50-800μm的木质纤维。

5.根据权利要求1所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂，其特征在于，所述膨胀剂由以下重量配比原料组成，钙矾石：氧化钙：氢氧化镁=3:1:1。

6.根据权利要求1所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂，其特征在于，所述可再分散乳胶粉是丙烯酸胶粉或醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉。

7.根据权利要求1所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂，其特征在于，所述粒化高炉矿渣粉由高炉水淬粒化矿渣、炉渣、粉煤灰和碳酸钙以25:6:6:0.5的重量比混合研磨得到，比表面积为1000-3000m²/kg。

8.根据权利要求1所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂，其特征在于，所述疏水改性纤维素醚是羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚或甲基纤维素醚中一种以上。

9.根据权利要求1所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂，其特征在于，所述抗海水腐蚀的瓷砖粘结剂的生产方法包括如下步骤：

（1）将硫铝酸盐水泥熟料、高强石膏、硅酸盐水泥熟料、煅烧凹凸棒土、氧化石墨烯、粒化高炉矿渣粉用水泥磨机研磨，并过100目筛；

（2）往步骤（1）得到的筛下物中加入纳米偏高岭土、石英砂、聚羧酸系高效减水剂、木质纤维、膨胀剂、可再分散乳胶粉、聚硅氧烷粉末憎水剂、疏水改性纤维素醚、硅酸钠充分混合均匀，即得到成品。