CN113264742B - 一种墙体防裂干混砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种墙体防裂干混砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及建筑砂浆领域，更具体地说，它涉及一种墙体防裂干混砂浆及其制备方法，本申请的墙体防裂干混砂浆主要由如下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥熟料5‑20份、硅砂40‑60份、砂浆膨胀剂10‑20份、抗收缩剂2‑5份、增稠剂3‑9份、抗干裂剂4‑7份；所述抗干裂剂由蚕丝纤维、大豆纤维和N‑乙烯基吡咯烷酮按照质量比5：（2‑4）：2组成。本申请制备的墙体防裂干混砂浆具有提高砂浆的防裂性能的优点。

Description

一种墙体防裂干混砂浆及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑砂浆领域，更具体地说，它涉及一种墙体防裂干混砂浆及其制备方法。
背景技术
随着当今社会的不断发展，需要建立越来越多的高楼大厦，而在建立高楼大厦的过程中，砂浆是不可或缺的一种建筑材料，砂浆主要在建筑过程中起到粘结作用，砂浆包括有水泥砂浆、混合砂浆、石灰砂浆和粘土砂浆等，通常是通过一定比例的沙子和胶结材料加水混合形成。
申请公布号为CN103319126A的中国发明专利公开了一种新型干混砌筑砂浆，按质量百分比计，由以下组分组成：20％-50％的石灰石、0.9％-40％的石灰石尾矿、10％的铁尾矿、28％的黄砂、9％-30％的水泥，余量为外加剂；所述的外加剂为改性剂和稠化剂；所述的改性剂为纤维素醚、引气剂或减水剂的一种或多种混合物；所述的稠化剂为砂浆稠化粉。
上述相关技术中，发明人认为上述的砂浆的防裂性能有待提高。
发明内容
为了提高砂浆的防裂性能，本申请提供一种墙体防裂干混砂浆。
第一方面，本申请提供的一种墙体防裂干混砂浆，采用如下的技术方案：
一种墙体防裂干混砂浆，所述墙体防裂干混砂浆主要由如下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥熟料5-20份、硅砂40-60份、砂浆膨胀剂10-20份、抗收缩剂2-5份、增稠剂3-9份、抗干裂剂4-7份：所述抗干裂剂由蚕丝纤维、大豆纤维和N-乙烯基吡咯烷酮按照质量比5：(2-4)：2组成。
通过采用上述技术方案，本申请采用硅酸盐水泥熟料、硅砂、抗收缩剂、砂浆膨胀剂、增稠剂和抗干裂剂共同制备出墙体防裂干混砂浆，通过添加抗干裂剂，抗干裂剂中的N-乙烯基吡咯烷酮含有不饱和官能团-C＝C-，可发生单体聚合反应生成聚乙烯吡络烷酮；蚕丝纤维和大豆纤维中均含有蛋白大分子，蚕丝纤维中蛋白大分子的含量较高，但是蛋白大分子之间的分子间的结合力较弱，因此在水中溶失率较大，大豆纤维中蛋白大分子可与蚕丝纤维中的蛋白大分子产生交联分布，降低蚕丝纤维中蛋白大分子在水中的溶失率；聚乙烯吡络烷酮可与交联分布后的蚕丝纤维蛋白大分子和大豆纤维蛋白大分子发生分子链缠结，形成具有互穿网络结构的抗干裂剂，抗干裂剂呈水凝胶状且内部的互穿网络结构以无规卷曲结构为主，这使得抗干裂剂加入砂浆内后，通过互穿网络结构的粘接能力，减少砂浆在干燥过程中裂缝的形成，因此提高砂浆的抗干性能。
优选的，所述墙体防裂干混砂浆主要由如下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥熟料5-15份、硅砂45-55份、砂浆膨胀剂15-20份、抗收缩剂2-4份、增稠剂4-7份、抗干裂剂5-7份：所述抗干裂剂由蚕丝纤维、大豆纤维和N-乙烯基吡咯烷酮按照质量比5：(2-3)：2组成。
通过采用上述技术方案，对各原料的比例进行优选，调整了抗干裂剂在原料中所占的比例，通过各个原料之间的合理搭配，进一步提高了制备出的墙体防裂干混砂浆的防裂性能。
优选的，所述砂浆膨胀剂为铁粉和铝粉中的至少一种。
通过采用上述技术方案，由于原料中的硅酸盐水泥熟料中包括硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙；当铝粉、铁粉与铝粉的混合物加入含有硅酸盐水泥熟料的砂浆后，在特定环境中发生化学反应产生氢气，氢气可分散在砂浆中并使砂浆形成气孔，进而使得砂浆的体积膨胀；使砂浆在干燥硬化时，氢气在砂浆中形成的气孔可以补偿砂浆的收缩力，减少砂浆因干燥收缩而发生的裂干现象。
优选的，所述砂浆膨胀剂为铁粉和铝粉按照质量比1:4组成。
通过采用上述技术方案，由于铝粉在含有硅酸盐水泥熟料的砂浆中可以产生氢气，而产生的氢气在砂浆中易分散的不均匀，使得部分氢气发生合并，导致砂浆内的气孔大小不均匀，影响砂浆的质量；而铁粉在含有硅酸盐水泥熟料的砂浆中可以提高铝粉产生的氢气在砂浆中分散的均匀性，提高砂浆在干燥硬化后的抗裂干性能；通过铁粉和铝粉的协同作用，对砂浆的膨胀速率进行调节，使得砂浆在具有抗裂干性能的同时也保证砂浆的质量。
优选的，所述抗收缩剂为石膏。
通过采用上述技术方案，石膏的主要成分为硫酸钙，硅酸盐水泥熟料中含有硅酸三钙和铁铝酸四钙，硅酸三钙和铁铝酸四钙可与石膏中的硫酸钙反应生成体积膨胀的钙矾石，同时砂浆产生膨胀力，对砂浆在干燥硬化过程中产生的收缩力进行补偿，减少砂浆的裂干现象。
优选的，所述原料中还包括2-3重量份的尼龙纤维。
通过采用上述技术方案，尼龙纤维具有耐磨性好、强度佳、耐腐蚀性好、不易发霉等优点，这使得尼龙纤维加入砂浆内后可以提高砂浆的使用强度，同时尼龙纤维也具有较高的弹性，可以将砂浆在干裂过程中产生的收缩力转化自身的弹力，减小砂浆在硬化干燥过程中产生的裂缝的宽度。
优选的，所述增稠剂由钠基蒙脱土和凹凸棒土按照质量比1:(1-3)组成。
通过采用上述技术方案，当干混砂浆在使用时，钠基蒙脱土通过吸水变成糊状，对干混砂浆进行增稠作用，同时钠基蒙脱土中的钠离子具有很强的吸附性能，水分子可以被吸附在钠基蒙脱土中的钠离子上，进而与钠离子一起填充在钠基蒙脱土中的层间域内，通过使水分子插接在钠基蒙脱土中的层间域内，使得钠基蒙脱土发生膨胀，同时通过钠离子的吸附作用使得水分子不易从钠基蒙脱土内脱出，从而降低砂浆在干燥过程中的收缩率；凹凸棒土在对砂浆进行增稠的过程中也具有很好的流平性，使得砂浆在使用时不易发生沉淀，涂抹效果好，通过钠基蒙脱土和凹凸棒土的共同作用，提高砂浆的使用效果。
第二方面，本申请提供一种墙体防裂干混砂浆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种墙体防裂干混砂浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅酸盐水泥熟料、硅砂和抗收缩剂搅拌均匀得到混合料；
(2)将砂浆膨胀剂、增稠剂和抗干裂剂依次加入步骤(1)中制得的混合料中，搅拌均匀即得。
通过采用上述技术方案，将硅酸盐水泥熟料、硅砂和抗收缩剂共混合后制得混合料，将砂浆膨胀剂、增稠剂和抗干裂剂依次加入混合料中，使得抗干裂剂均匀分散至混合料中，通过抗干裂剂的互穿网络结构对砂浆中的原料进行联结，使得砂浆在硬化干燥过程中不易发生干裂现象。
优选的，所述抗干裂剂采用如下方法制备而成：
S1、称取5份蚕丝纤维和2-4份大豆纤维加入15份的溶解剂中，溶解剂为浓度为0.9-1.1mol/L的次氯酸钠溶液，搅拌、过滤后得到第一混合液；
S2、将2份N-乙烯基吡咯烷酮和聚合催化剂共同加入15份水中，溶解制备成第二混合液；
S3、将步骤S1中得到第一混合液和步骤S2中制得的第二混合液混合均匀，静置即得。
通过采用上述技术方案，将蚕丝纤维和大豆纤维加入次氯酸钠溶液中，次氯酸钠对蚕丝纤维和大豆纤维内的蚕丝蛋白和大豆蛋白进行溶解，过滤得到含有蚕丝蛋白和大豆蛋白的第一混合液；将聚合催化剂加入水中后，N-乙烯基吡咯烷酮在聚合催化剂的催化作用下生成自由基，进而引发单体发生聚合反应，生成含有长链状的聚乙烯吡络烷酮的第二混合液，通过第一混合液与第二混合液的混合反应，使得聚乙烯吡络烷酮与蚕丝蛋白和大豆蛋白生成具有互穿网络结构的抗干裂剂，对砂浆起到防裂的效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
由于本申请采用硅酸盐水泥熟料、硅砂、抗收缩剂、砂浆膨胀剂、增稠剂和抗干裂剂共同制备出墙体防裂干混砂浆，通过添加具有互穿网络结构的抗干裂剂，减轻砂浆在干燥硬化时的收缩力，使得砂浆在干燥硬化过程中不易发生裂干现象。
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。
下面实施例中，所用硅砂中二氧化硅的质量分数为99％；
优选的，所用硅酸盐水泥熟料中铁铝酸四钙的质量比为13％，铝酸三钙的质量分数为8％；
优选的，所用砂浆膨胀剂由铁粉和铝粉按照质量比1:4组成，铁粉为纯度为99.99％的纳米铁粉；铝粉为纯度为99.9％的铝粉；
优选的，所用抗收缩剂为石膏，石膏为济南麦丰化工有限公司生产的工业级石膏粉；
优选的，所用增稠剂由钠基蒙脱土和凹凸棒土组成，钠基蒙脱土为河北省石家庄市沃澳矿产品加工厂生产的钠基蒙脱土；凹凸棒土的粒径为325目；
优选的，所用尼龙纤维为粗细为300旦尼尔的尼龙纤维。
抗干裂剂制备例
本申请的抗干裂剂由蚕丝纤维、大豆纤维和N-乙烯基吡咯烷酮制成，所用蚕丝纤维由吴江市倪氏绢纺厂生产，断裂强度为3.4(克力/旦)；所用大豆纤维为东莞市海川无纺科技有限公司生产的大豆纤维棉；所用N-乙烯基吡咯烷酮由国药集团化学试剂有限公司生产；所用次氯酸钠溶液的质量分数为10％。
优选的，所用聚合催化剂由过氧化氢和辣根过氧化物酶组成，所用过氧化氢溶液的质量分数为30％，所用辣根过氧化物酶的活性不小于300units/mg。
制备例1
S11、称取15kg质量分数为10％的次氯酸钠溶液，加水配制成0.9mol/L的次氯酸钠溶液备用；
S12、称取5kg蚕丝纤维和2kg的大豆纤维，加入放置有15kg步骤S11中制备的浓度为0.9mol/L的次氯酸钠溶液的反应釜中，在40℃的条件下搅拌30分钟，冷却、过滤出其中杂质，得到第一混合液；
S13、称取2kgN-乙烯基吡咯烷酮、0.13kg的过氧化氢溶液和0.01kg的辣根过氧化物酶分别加入带有15kg水的搅拌桶内，搅拌速率设置为45r/min，室温下搅拌30分钟，制备成第二混合液；
S14、将步骤S12和步骤S13制备的第一混合液和第二混合依次加入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为30r/min，室温下搅拌40分钟，静置即得。
制备例2
S11、称取15kg质量分数为10％的次氯酸钠溶液，加水配制成1mol/L的次氯酸钠溶液备用；步骤S12中使用的次氯酸钠溶液为上述浓度为1mol/L的次氯酸钠溶液，其余步骤均与制备例1中相同。
制备例3
S11、称取15kg的浓度为10％的次氯酸钠溶液，加水配制成1.1mol/L的次氯酸钠溶液备用；步骤S12中使用的次氯酸钠溶液为上述浓度为1.1mol/L的次氯酸钠溶液，其余步骤均与制备例1中相同。
制备例4
S11、称取15kg的浓度为10％的次氯酸钠溶液，加水配制成1mol/L的次氯酸钠溶液备用；
S12、称取5kg蚕丝纤维和3kg的大豆纤维加入放置有15kg步骤S11中制备的浓度为1mol/L的次氯酸钠溶液的反应釜中，在40℃的条件下搅拌30分钟，冷却、过滤出其中杂质，得到第一混合液；
S13、将2kgN-乙烯基吡咯烷酮、0.13kg的过氧化氢溶液和0.01kg的辣根过氧化物酶分别加入带有15kg水的搅拌桶内，搅拌速率设置为45r/min，室温下搅拌30分钟，制备成第二混合液；
S14、将步骤S12和步骤S13制备的第一混合液和第二混合依次加入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为30r/min，搅拌40分钟，即得。
本申请的墙体防裂干混砂浆在制备时，将硅酸盐水泥熟料、硅砂和抗收缩剂混合后，以30-50r/min的转速搅拌10-30min，混合均匀得到混合料；加入砂浆膨胀剂、增稠剂和抗干裂剂后，以20-40r/min的转速搅拌20-30min。
实施例1
本实施例的墙体防裂干混砂浆，由如下重量的原料制成：硅酸盐水泥熟料5kg、硅砂40kg、砂浆膨胀剂10kg、抗收缩剂2kg、增稠剂3kg、抗干裂剂4kg；砂浆膨胀剂为铁粉和铝粉按照质量比1:4组成；抗收缩剂为石膏；增稠剂为钠基蒙脱土和凹凸棒土按照质量比1:1组成；抗干裂剂采用制备例1中制备的抗干裂剂。
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法包括如下步骤：
(1)将5kg硅酸盐水泥熟料、40kg硅砂和2kg抗收缩剂分别加入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为45r/min，搅拌20min，得到混合料；
(2)将10kg砂浆膨胀剂、3kg增稠剂和4kg抗干裂剂依次加入步骤(1)中制得的混合料中，搅拌速率设置为25r/min，搅拌30min，即得。
实施例2
本实施例的墙体防裂干混砂浆，由如下重量的原料制成：硅酸盐水泥熟料20kg、硅砂60kg、砂浆膨胀剂20kg、抗收缩剂5kg、增稠剂9kg、抗干裂剂7kg；砂浆膨胀剂为铁粉和铝粉按照质量比1:4组成；抗收缩剂为石膏；增稠剂为钠基蒙脱土和凹凸棒土按照质量比1:1组成；抗干裂剂采用制备例1中制备的抗干裂剂。
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法包括如下步骤：
(1)将20kg硅酸盐水泥熟料、60kg硅砂和5kg抗收缩剂分别加入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为45r/min，搅拌25min，得到混合料；
(2)将20kg砂浆膨胀剂、9kg增稠剂和7kg抗干裂剂依次加入步骤(1)中制得的混合料中，搅拌速率设置为25r/min，搅拌30min，即得。
实施例3
本实施例的墙体防裂干混砂浆，由如下重量的原料制成：硅酸盐水泥熟料10kg、硅砂50kg、砂浆膨胀剂17kg、抗收缩剂3kg、增稠剂6kg、抗干裂剂6kg；砂浆膨胀剂为铁粉和铝粉按照质量比1:4组成；抗收缩剂为石膏；增稠剂为钠基蒙脱土和凹凸棒土按照质量比1:1组成；抗干裂剂采用制备例1中制备的抗干裂剂。
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法包括如下步骤：
(1)将10kg硅酸盐水泥熟料、50kg硅砂和3kg抗收缩剂分别加入带有搅拌桨的搅拌桶内，搅拌桨的搅拌速率设置为50r/min，搅拌25min，得到混合料；
(2)将17kg砂浆膨胀剂、6kg增稠剂和6kg抗干裂剂依次加入步骤(1)中制得的混合料中，搅拌速率设置为30r/min，搅拌25min，即得。
实施例4
本实施例的墙体防裂干混砂浆，由如下重量的原料制成：硅酸盐水泥熟料10kg、硅砂50kg、砂浆膨胀剂17kg、抗收缩剂3kg、增稠剂6kg、抗干裂剂6kg；砂浆膨胀剂为铁粉；抗收缩剂为石膏；增稠剂为钠基蒙脱土和凹凸棒土按照质量比1:1组成；抗干裂剂采用制备例1中制备的抗干裂剂。
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法与实施例3的不同之处在于步骤(2)添加的砂浆膨胀剂为铁粉，其他的均与实施例3中的相同。
实施例5
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法与实施例3的不同之处在于步骤(2)添加的砂浆膨胀剂为铝粉，其他的均与实施例3中的相同。
实施例6
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法与实施例3的不同之处在于步骤(2)添加的抗干裂剂采用制备例2中制备的抗干裂剂。
实施例7
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法与实施例3的不同之处在于步骤(2)添加的抗干裂剂采用制备例3中制备的抗干裂剂。
实施例8
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法与实施例3的不同之处在于步骤(2)添加的抗干裂剂采用制备例4中制备的抗干裂剂。
实施例9
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法与实施例8的不同之处在于步骤(2)添加的增稠剂由钠基蒙脱土和凹凸棒土按照质量比1:3组成。
实施例10
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法与实施例8的不同之处在于步骤(2)添加的增稠剂由钠基蒙脱土和凹凸棒土按照质量比1:2组成。
实施例11
本实施例的墙体防裂干混砂浆，由如下重量的原料制成：硅酸盐水泥熟料10kg、硅砂50kg、砂浆膨胀剂17kg、抗收缩剂3kg、增稠剂6kg、抗干裂剂6kg；尼龙纤维2kg；砂浆膨胀剂为铁粉和铝粉按照质量比1:4组成；抗收缩剂为石膏；增稠剂为钠基蒙脱土和凹凸棒土按照质量比1:1组成；抗干裂剂采用制备例4中制备的抗干裂剂。
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法与实施例8的不同之处在于步骤(2)添加完抗干裂剂后，又添加了2kg的尼龙纤维。
实施例12
本实施例的墙体防裂干混砂浆的制备方法与实施例8的不同之处在于步骤(2)添加完抗干裂剂后，又添加了3kg的尼龙纤维。
对比例
本对比例与实施例3的不同之处在于，墙体防裂干混砂浆的制备原料中不含有抗干裂剂，其他的均与实施例3中的相同。
性能检测试验
利用实施例1-12和对比例中制备出的砂浆，制备出尺寸为40mm*40mm*160mm的试样，将试样养护干燥3天后放置于20℃，相对湿度为20％的烘箱内，以20℃/h的升温速率升温至80℃，在80℃的条件下恒温24h，然后取出，通过裂缝宽度测试仪测试试样上的裂缝宽度L，并计算试样上裂缝的数量，统计每个实施例和对比例上裂缝的平均宽度，测试结果如表1所示。
表1实施例1-12与对比例的墙体防裂干混砂浆裂缝数量和宽度的测试结果
裂缝数量 裂缝的平均宽度/mm
实施例1 6 0.4
实施例2 5 0.35
实施例3 4 0.31
实施例4 7 0.42
实施例5 5 0.33
实施例6 3 0.25
实施例7 4 0.30
实施例8 2 0.22
实施例9 4 0.32
实施例10 3 0.27
实施例11 1 0.21
实施例12 1 0.13
对比例 7 0.44
结合实施例3-5和对比例和表1可以看出，当添加的砂浆膨胀剂为铁粉和铝粉按照质量比1:4组成时，通过铁粉和铝粉的协同作用，提高了砂浆的抗裂性能。
结合实施例3、实施例6-8、对比例和表1可以看出，添加制备例4制备的抗干裂剂时，蚕丝纤维中的蛋白大分子、大豆纤维中的蛋白大分子与N-乙烯基吡咯烷酮形成的互穿网络结构的粘接能力最强，使得制备的干混砂浆的防裂性能最佳。
结合实施例8、实施例11-12和表1可以看出，通过向砂浆中添加尼龙纤维可以降低砂浆干燥后的裂缝数量和裂缝宽度，对砂浆起到防裂性能。
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 (3)

1.一种墙体防裂干混砂浆，其特征在于：所述墙体防裂干混砂浆由如下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥熟料5-20份、硅砂40-60份、砂浆膨胀剂10-20份、抗收缩剂2-5份、增稠剂3-9份、抗干裂剂4-7份；所述抗干裂剂由蚕丝纤维、大豆纤维和N-乙烯基吡咯烷酮按照质量比5：（2-4）：2组成；所述抗干裂剂采用如下方法制备而成：S1、称取5份蚕丝纤维和2-4份大豆纤维加入15份的溶解剂中，溶解剂为浓度为0.9-1.1mol/L的次氯酸钠溶液，搅拌、过滤后得到第一混合液；S2、将2份N-乙烯基吡咯烷酮和聚合催化剂共同加入15份水中，溶解制备成第二混合液；S3、将步骤S1中得到第一混合液和步骤S2中制得的第二混合液混合均匀，静置即得；所述聚合催化剂由过氧化氢溶液和辣根过氧化物酶组成；所述砂浆膨胀剂由铁粉和铝粉按照质量比1：4组成；所述增稠剂由钠基蒙脱土和凹凸棒土按照质量比1：（1-3）组成；所述抗收缩剂为石膏。
2.根据权利要求1所述的墙体防裂干混砂浆，其特征在于：所述墙体防裂干混砂浆主要由如下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥熟料5-15份、硅砂45-55份、砂浆膨胀剂15-20份、抗收缩剂2-4份、增稠剂4-7份、抗干裂剂5-7份；所述抗干裂剂由蚕丝纤维、大豆纤维和N-乙烯基吡咯烷酮按照质量比5：（2-3）：2组成。
3.根据权利要求1所述的墙体防裂干混砂浆，其特征在于：所述原料中还包括2-3重量份的尼龙纤维。
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