CN113185234B - 一种耐水型抹灰砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种耐水型抹灰砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及砂浆材料领域，具体公开了一种耐水型抹灰砂浆及其制备方法。一种耐水型抹灰砂浆其原料组成包括水泥、砂、水、粉煤灰、无水硫酸钙、铝硅酸盐沸石粉、微胶囊、环氧树脂、增塑剂、外加剂,其中，微胶囊由硅藻土作为囊壁，由聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素作为囊芯；其制备方法为：将环氧树脂、增塑剂与微胶囊均匀混合，获得微胶囊拌合料；将水泥、铝硅酸盐沸石粉、外加剂以及一半的水加入微胶囊拌合料，混合均匀，获得砂浆预拌料；将砂、粉煤灰、无水硫酸钙、以及剩余一半的水加入砂浆预拌料，获得耐水型抹灰砂浆。本申请的一种耐水型抹灰砂浆制备方法能够制备出具有良好耐水性能的耐水型抹灰砂浆。

Description

一种耐水型抹灰砂浆及其制备方法
技术领域
本申请涉及砂浆材料领域，更具体地说，它涉及一种耐水型抹灰砂浆及其制备方法。
背景技术
抹灰砂浆应用于建筑、装修工程中的外墙或内墙的墙面抹灰，抹灰砂浆在墙体抹平硬化后形成光滑美观的坚硬层，通常以砂浆的抗压强度来评判抹灰砂浆的施工性能。
抹灰砂浆在硬化过程中一般存在一定的干缩率，使得抹灰砂浆的表面存在微小的孔隙，外部的水分容易从这些微小孔隙渗透至砂浆内部，导致抹灰砂浆润湿后的抗压强度降低，从而表现较差的耐久性。
发明内容
为了提高抹灰砂浆的耐水性能，本申请提供一种耐水型抹灰砂浆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种耐水型抹灰砂浆，采用如下的技术方案：
一种耐水型抹灰砂浆，包括以下重量份数的组分：
水泥230～270份；
砂1000～1500份；
水170～200份；
粉煤灰70～100份；
无水硫酸钙25～35份；
铝硅酸盐沸石粉16～23份；
微胶囊13～18份；
环氧树脂25～30份；
增塑剂10～15份；
外加剂4～9份；
其中，所述微胶囊由硅藻土作为囊壁，由聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素作为囊芯，囊壁与囊芯的质量比为1：(1.8～2.3)。
优选的，包括以下重量份数的组分：
水泥245～255份；
砂1250～1350份；
水180～190份；
粉煤灰80～90份；
无水硫酸钙28～30份；
铝硅酸盐沸石粉18～20份；
微胶囊15～17份；
环氧树脂27～29份；
增塑剂12～14份；
外加剂5～7份。
优选的，所述聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素的质量比为(3.5～5.5):1:(1.2～1.7)。
通过采用上述技术方案，采用含有聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素的微胶囊以及环氧树脂、铝硅酸盐沸石粉相互配合，减少了抹灰砂浆在硬化过程中干缩造成的内部裂纹，提高了抹灰砂浆在标准状态下以及在潮湿状态下的抗压强度，使抹灰砂浆具有优良的耐水性能。
由于环氧树脂在砂浆中交联固化能够提高砂浆的防水性能，而微胶囊在环氧树脂的包覆下，环氧树脂聚合收缩时能够破裂渗出聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素的混合物质，对砂浆内部了裂纹进行修复，可能原因是聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素三者互相配合作用于铝硅酸盐沸石粉，使铝硅酸盐沸石粉的钙、铝等金属离子溶出并与之形成离子键和络合键，铝硅酸盐沸石粉表面生成的不溶性物质不但填充了砂浆干缩形成的内部裂缝，而且在砂浆中与环氧树脂一同交联形成具有粘结性的网状结构，从而使得砂浆的抗压强度提高，并且使得砂浆中的集料界面具有良好的憎水性，减少水分渗透对降低砂浆的抗压强度造成的影响。
优选的，所述外加剂为丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的一种或两种。
通过采用上述技术方案，使无机物填料料表面接枝甲硅烷基团，与被环氧树脂包覆的微胶囊形成共价键，提高了微胶囊在砂浆中的相容性。
优选的，所述外加剂为丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷以1:(1.2～1.4)质量比混合获得。
通过采用上述技术方案，丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷在特定比例的相互作用下对微胶囊的破裂起到缓释和均匀渗透的效果，对耐水型抹灰砂浆硬化时聚合收缩有一定的抑制作用，使抹灰砂浆的干缩率进一步降低，从而增强抹灰砂浆的耐水性能。
第二方面，本申请提供一种耐水型抹灰砂浆的制备方法，采用如下的技术方案：一种耐水型抹灰砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素混合搅拌，搅拌过程升温至55～65℃并恒温45～60min，获得微胶囊芯液；
S2、将硅藻土与微胶囊芯液搅拌混合，混合均匀后放置18～24h，获得微胶囊；
S3、将环氧树脂、增塑剂与微胶囊均匀混合，获得微胶囊拌合料；
S4、将水泥、铝硅酸盐沸石粉、外加剂以及一半的水加入微胶囊拌合料，混合均匀，获得砂浆预拌料；
S5、将砂、粉煤灰、无水硫酸钙、以及剩余一半的水加入砂浆预拌料，获得耐水型抹灰砂浆。
通过采用上述技术方案，使聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素在特定的温度下恒温处理，可能生产了相互影响，使三者能够很好地渗透至硅藻土中，并在砂浆硬化固结过程中释放于砂浆中产生填充作用，弥补砂浆收缩带来的影响，使得砂浆内部裂缝减少的同时，提高了砂浆的防水性能，使砂浆在潮湿环境下仍具有优良的抗压强度，提高了抹灰砂浆的耐水性能。
优选的，在S2中，聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素以及硅藻土混合均匀后，放置期间至少每隔3h翻拌一次通过采用上述技术方案，使聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素在硅藻土中的渗透效果更好，有利于在砂浆固结过程中更均匀地发挥其增益效果。
优选的，在S3中，采用150～180目的筛网将微胶囊分散加入环氧树脂和增塑剂中通过采用上述技术方案，使微胶囊在搅拌过程不易团聚，从而使微胶囊能够更均匀分散地被环氧树脂包覆，提高了砂浆的均质性，使砂浆各处的孔隙能够得到充分地填充修复，增强砂浆的耐水性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用在砂浆中添加环氧树脂、铝硅酸盐沸石粉以及聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素作为囊芯、硅藻土作为囊壁的微胶囊，使砂浆在硬化过程中，被环氧树脂包覆的微胶囊在环氧树脂聚合收缩过程破裂渗出聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素，共同作用于铝硅酸盐沸石粉，使铝硅酸盐沸石粉表面粘附形成不溶性物质填充了砂浆内部微小孔隙，不仅对砂浆的强度起到改善的作用，并且使砂浆固结后不易渗水，从而具有良好的耐水性能；
2、本申请中外加剂优选使用丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷，使微胶囊在砂浆中的相容性提高，并且使微胶囊中的聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素均匀并缓慢释放，使砂浆的耐水性能进一步提高；
3、本申请的方法，通过对聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素在搅拌时升温至55～65℃并恒温45～60min，使三者发生了某些相互影响，能够吸附于硅藻土中形成微胶囊，在砂浆中的环氧树脂聚合收缩时破裂释放而对铝硅酸盐沸石粉发生反应，填补砂浆中的内部孔隙，降低了砂浆的干缩率，使抹灰砂浆具有良好的抗压性能以及耐水性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下制备例、实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。
表1
原料 来源信息
水泥 华润水泥(封开)有限公司P0 42.5R
砂 细度模数2.4
粉煤灰 灵寿县胜明矿产品加工厂二级粉煤灰
无水硫酸钙 济南中维化工有限公司硫酸钙质量分数≥98％
铝硅酸盐沸石粉 武汉吉鑫益邦生物科技有限公司货号1327-36-2
硅藻土 灵寿县乾富矿产品加工厂325目
聚丙烯酸 山东邦普进出口有限公司型号BP-8W07
磷酸三丁酯 南通润丰石油化工有限公司型号126-73-8
环氧树脂 无锡华欧化工科技有限公司型号WSR618(E-51)
增塑剂 广东瑞安科技实业有限公司瑞龙牌LS-SD
羟丙基甲基纤维素 南通润丰石油化工有限公司货号9004-65-3
丙基三甲氧基硅烷 南通润丰石油化工有限公司货号2530-83-8
乙烯基三甲氧基硅烷 南通润丰石油化工有限公司货号2768-02-7
实施例
实施例1-5
S1、将10.5kg的聚丙烯酸、3kg的磷酸三丁酯以及3.6kg的羟丙基甲基纤维素混合，即聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素的质量比为3.5:1:1.2，搅拌速度为120r/min，搅拌过程升温至65℃并恒温45min，获得微胶囊芯液；
S2、取9kg的微胶囊芯液与5kg的硅藻土混合，即硅藻土与砂浆微胶囊芯液的质量比为1:1.8，以120r/min的搅拌速度混合搅拌20min，混合均匀后放置18h，获得微胶囊；
S3、将环氧树脂、增塑剂与微胶囊如表2的用量混合，以120r/min的搅拌速度混合搅拌15min，获得微胶囊拌合料；
S4、将水泥、铝硅酸盐沸石粉、外加剂以及一半的水加入微胶囊拌合料，以120r/min的搅拌速度混合搅拌15min，获得砂浆预拌料；
S5、将砂、粉煤灰、无水硫酸钙、以及剩余一半的水加入砂浆预拌料，以120r/min的搅拌速度混合搅拌15min，获得耐水型抹灰砂浆。
实施例1-5的外加剂为丙基三甲氧基硅烷，实施例1-5的各原料组分用量(单位：kg)详见表2。
表2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
水泥 230 270 245 255 240
砂 1000 1500 1250 1350 1300
水 170 200 180 190 185
粉煤灰 70 100 80 90 85
无水硫酸钙 25 35 28 30 29
铝硅酸盐沸石粉 116 23 18 20 19
微胶囊 13 18 15 17 16
环氧树脂 25 30 27 29 28
增塑剂 10 15 12 14 13
外加剂 4 9 5 7 6
实施例6
与实施例5的区别仅在于：取13.8kg的微胶囊芯液与6kg的硅藻土混合，即硅藻土与微胶囊芯液的质量比为1:2.3，获得微胶囊。
实施例7
与实施例5的区别仅在于：将11kg的聚丙烯酸、2kg的磷酸三丁酯以及3.4kg的羟丙基甲基纤维素混合，即聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素的质量比为5.5:1:1.7,获得微胶囊芯液。
实施例8
与实施例5的区别仅在于：将12kg的聚丙烯酸、3kg的磷酸三丁酯以及4.5kg的羟丙基甲基纤维素混合，即聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素的质量比为4:1:1.5,获得微胶囊芯液。
实施例9
与实施例5的区别仅在于：将7.5kg的聚丙烯酸、2.5kg的磷酸三丁酯以及5kg的羟丙基甲基纤维素混合，即聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素的质量比为3:1:2,获得微胶囊芯液。
实施例10
与实施例5的区别仅在于：外加剂为乙烯基三甲氧基硅烷。
实施例11
与实施例5的区别仅在于：外加剂为丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷以1：1.2质量比混合获得。
实施例12
与实施例5的区别仅在于：外加剂为丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷以1：1.4质量比混合获得。
实施例13
与实施例5的区别仅在于：外加剂为丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷以1：1质量比混合获得。
实施例14
与实施例5的区别仅在于：在S1中，聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素混合搅拌，搅拌过程升温至55℃并恒温60min。
实施例15
与实施例5的区别仅在于：在S2中，将硅藻土与微胶囊芯液混合均匀后放置24h，获得微胶囊。
实施例16
与实施例5的区别仅在于：在S2中，聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素以及硅藻土混合均匀后的放置期间每隔3h翻拌一次。
实施例17
与实施例5的区别仅在于：在S2中，聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素以及硅藻土混合均匀后的放置期间每隔2h翻拌一次。
实施例18
与实施例5的区别仅在于：在S3中，采用150目的筛网将微胶囊分散加入环氧树脂和增塑剂中。
实施例19
与实施例5的区别仅在于：在S3中，采用180目的筛网将微胶囊分散加入环氧树脂和增塑剂中。
对比例
对比例1
与实施例5的区别仅在于：耐水型抹灰砂浆的制备组分中以同等重量份的砂替代铝硅酸盐沸石粉。
对比例2
与实施例5的区别仅在于：耐水型抹灰砂浆的制备组分中以同等重量份的砂替代微胶囊。
对比例3
与实施例5的区别仅在于：耐水型抹灰砂浆的制备组分中以同等重量份的砂替代环氧树脂。
对比例4
与实施例5的区别仅在于：微胶囊的制备组分中以同等重量份的砂替代硅藻土。
对比例5
与实施例5的区别仅在于：微胶囊的制备组分中由聚丙烯酸、磷酸三丁酯作为囊芯，将14kg的聚丙烯酸与4kg的磷酸三丁酯混合，即聚丙烯酸与磷酸三丁酯的质量比为3.5:1，获得微胶囊芯液。
对比例6
与实施例5的区别仅在于：微胶囊的制备组分中由聚丙烯酸、羟丙基甲基纤维素作为囊芯，将10.5kg的聚丙烯酸与3.6kg的羟丙基甲基纤维素混合，即聚丙烯酸与羟丙基甲基纤维素的质量比为3.5:1.2，获得微胶囊芯液。
对比例7
与实施例5的区别仅在于：微胶囊的制备组分中由磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素作为囊芯，将6.5kg的磷酸三丁酯与7.8kg的羟丙基甲基纤维素混合，即磷酸三丁酯与羟丙基甲基纤维素的质量比为1:1.2，获得微胶囊芯液。
对比例8
与实施例5的区别仅在于：耐水型抹灰砂浆的制备组分中以同等重量份的砂替代外加剂。
对比例9
与实施例5的区别仅在于：在耐水型抹灰砂浆的制备步骤S1中，将聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素混合搅拌，搅拌过程升温至30℃并恒温45min。
性能检测试验
实验1
根据《JC/T 2497-2018防霉耐水抹灰石膏砂浆》检测实施例与对比例制得的砂浆试样的7d和28d标准状态抗压强度(单位：Mpa)以及潮湿状态抗压强度(单位：Mpa)。
实验2
根据《JCT603-2004水泥胶砂干缩试验方法》检测实施例与对比例制得的砂浆试样的28d干缩率(单位：％)
实验1和实验2的具体检测数据详见表3-5。
表3
Figure BDA0003073814450000081
Figure BDA0003073814450000091
根据表3中实施例5与对比例1-3的检测数据对比可得，只有当环氧树脂、微胶囊、以及铝硅酸盐沸石粉同时投加时，环氧树脂、微胶囊、以及铝硅酸盐沸石粉三者产生相互影响共同作用于砂浆中，减低了砂浆的内部结构孔隙，使砂浆的干缩率得到明显的降低，砂浆的抗压强度有一定的提高，并且在潮湿状态下的抗压强度损失变小，体现出更为优异的耐水性能。
根据表3中实施例5与对比例4-7的检测数据对比可得，只有当以硅藻土为囊壁，聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素为囊芯制得的微胶囊，才具有降低砂浆的干缩率、增强砂浆的抗压强度以及耐水性能作用，四者缺一制得的微胶囊均不能对改善砂浆的干缩率、抗压强度以及耐水性起到明显的效果。
根据表3中实施例5与实施例6-9的检测数据对比可得，硅藻土与砂浆微胶囊芯液以一定范围内的质量比混合，以及聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素以一定范围内的质量比混合，能够对砂浆发挥更好的改善耐水性能的作用。
表4
Figure BDA0003073814450000092
Figure BDA0003073814450000101
根据表4中实施例5与实施例10、对比例8的检测数据对比可得，丙基三甲氧基硅烷以及乙烯基三甲氧基硅烷均能够对降低砂浆的干缩率起到一定的辅助效果，使砂浆的抗压强度提高，特别是潮湿状态下的抗压强度改善更为明显，使砂浆具有更好的耐水性能。
根据表4中实施例5与实施例11-13的检测数据对比可得，丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷在特定比例下能够起到相互作用，能够大幅降低砂浆的干缩率，对微胶囊的破裂起到缓释和均匀渗透的作用，增强砂浆的耐水性能。
表5
Figure BDA0003073814450000102
根据表5中实施例5、14与对比例9的检测数据对比可得，聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素在一定的恒温温度与恒温时间条件下，聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素三者对环氧树脂、铝硅酸盐沸石粉产生相互作用，从而能够对提高砂浆的耐水性发挥一定的影响。
根据表5中实施例5与实施例15-17的检测数据对比可得，聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素恒温放置处理后与硅藻土混合并放置一定的时间，能够使聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素充分渗入硅藻土中，放置过程的翻拌能够使提高聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素在硅藻土中的渗透性，使聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素三者在砂浆中发挥更好的提高耐水性能效果。
根据表5中实施例5与实施例18-19的检测数据对比可得，将微胶囊通过过筛的方式投加至环氧树脂与增塑剂中，有利于提高微胶囊在环氧树脂和增塑剂中的分散性，使微胶囊能够在砂浆的各处内部微小孔隙起到填充修改的作用，有利于进一步提高砂浆的耐水性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种耐水型抹灰砂浆，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
水泥230～270份；
砂1000～1500份；
水170～200份；
粉煤灰70～100份；
无水硫酸钙25～35份；
铝硅酸盐沸石粉16～23份；
微胶囊13～18份；
环氧树脂25～30份；
增塑剂10～15份；
外加剂4～9份；
其中，所述微胶囊由硅藻土作为囊壁，由聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素作为囊芯，囊壁与囊芯的质量比为1：(1.8～2.3)。
2.根据权利要求1所述的一种耐水型抹灰砂浆，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
水泥245～255份；
砂1250～1350份；
水180～190份；
粉煤灰80～90份；
无水硫酸钙28～30份；
铝硅酸盐沸石粉18～20份；
微胶囊15～17份；
环氧树脂27～29份；
增塑剂12～14份；
外加剂5～7份；
其中，所述微胶囊由硅藻土作为囊壁，由聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素作为囊芯，囊壁与囊芯的质量比为1:(1.8～2.3)。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐水型抹灰砂浆，其特征在于，所述聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素的质量比为 (3.5～5.5):1:( 1.2～1.7)。
4.根据权利要求1所述的一种耐水型抹灰砂浆，其特征在于：所述外加剂为丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的一种耐水型抹灰砂浆，其特征在于：所述外加剂为丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷以1 :(1.2～1.4)质量比混合获得。
6.一种权利要求1-5任一项所述的耐水型抹灰砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素混合搅拌，搅拌过程升温至55～65℃并恒温45～60min，获得微胶囊芯液；
S2、将硅藻土与微胶囊芯液搅拌混合，混合均匀后放置18～24h，获得微胶囊；
S3、将环氧树脂、增塑剂与微胶囊均匀混合，获得微胶囊拌合料；
S4、将水泥、铝硅酸盐沸石粉、外加剂以及一半的水加入微胶囊拌合料，混合均匀，获得砂浆预拌料；
S5、将砂、粉煤灰、无水硫酸钙、以及剩余一半的水加入砂浆预拌料，获得耐水型抹灰砂浆。
7.根据权利要求6所述的一种耐水型抹灰砂浆的制备方法，其特征在于，在S2中，聚丙烯酸、磷酸三丁酯、羟丙基甲基纤维素以及硅藻土混合均匀后，放置期间至少每隔3h翻拌一次。
8.根据权利要求6所述的一种耐水型抹灰砂浆的制备方法，其特征在于，在S3中，采用150～180目的筛网将微胶囊分散加入环氧树脂和增塑剂中。
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