CN114085057A - 一种抹灰抗裂砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料领域，具体为一种抹灰抗裂砂浆及其制备方法，包括以下组成成分：水泥、骨料、抗裂纤维、有机硅憎水剂、聚羧酸减水剂、膨胀剂、羧基丁苯乳液、异氰酸酯改性VAE乳液、聚丙烯酸酯乳液、羟丙基甲基纤维素、水，经测试，本发明抹灰抗裂砂浆所制成试件具有良好的力学性能和抗裂性能。

Description

一种抹灰抗裂砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体为一种抹灰抗裂砂浆及其制备方法。

背景技术

砂浆是建筑工程中使用最为广泛的一种建筑材料，在建筑工程起到了非常重要的作用，由于建筑物外墙长年暴露在外部环境之中，不断受雨水冲刷，以传统砂浆为抹面层的墙面易产生开裂、空鼓、渗漏等现象，影响美观。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种抹灰抗裂砂浆及其制备方法。

所采用的技术方案如下：

一种抹灰抗裂砂浆，包括以下组成成分：

水泥、骨料、抗裂纤维、有机硅憎水剂、聚羧酸减水剂、膨胀剂、羧基丁苯乳液、异氰酸酯改性VAE乳液、聚丙烯酸酯乳液、羟丙基甲基纤维素、水。

进一步地，包括以下重量份数的组成成分：

水泥120-140份、骨料80-100份、抗裂纤维20-40份、有机硅憎水剂0.1-0.5份、聚羧酸减水剂0.1-0.5份、膨胀剂8-10份、羧基丁苯乳液8-10份、异氰酸酯改性VAE乳液10-15份、聚丙烯酸酯乳液3-6份、羟丙基甲基纤维素0.2-0.4份、水100-120份。

进一步地，所述异氰酸酯改性VAE乳液的制备方法如下：

将VAE乳液加热至50-55℃后，再加入氢氧化钠，保温搅拌反应1-3h后，降温至30-40℃，加入硅油继续搅拌反应20-30min，再加入异氰酸酯，保温反应2-4h恢复室温即可。

进一步地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种组合。

进一步地，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。

进一步地，所述抗裂纤维为植物纤维，所述植物纤维先经过硅烷偶联剂处理后在经过蒸汽爆破处理。

进一步地，所述抗裂纤维的制备方法如下：

将植物纤维干燥后加入硅烷偶联剂/水/乙醇溶液中，用醋酸调节体系pH至4-5，40-50℃浸渍处理3-5h后，过滤水洗至中性后烘干再转移至蒸汽爆破设备中，密封后通入饱和蒸汽，直至蒸汽爆破设备中压力达到4-5MPa，保压10-15min后打开阀门泄压即可。

进一步地，所述植物纤维为剑麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维和亚麻纤维中的一种或多种组合。

进一步地，所述膨胀剂由硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁组成。

上述抹灰抗裂砂浆的制备方法如下：

将水泥、骨料、抗裂纤维、膨胀剂混合均匀后再加入水中，搅拌10-15min后再加入羧基丁苯乳液、异氰酸酯改性VAE乳液和聚丙烯酸酯乳液，继续搅拌20-30min后，再将有机硅憎水剂、聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素加入，继续搅拌30-50min即可。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种抹灰抗裂砂浆，其中，异氰酸酯改性VAE乳液在砂浆中能形成与水泥水化产物和骨料有良好粘结力的膜层，所形成的膜层具有良好的耐水性、耐碱性和耐候性，还能提高粘结强度、提高内聚力和抗折强度、增加韧性和施工性，异佛尔酮二异氰酸酯结构中具有反应活性较大的烯丙基伯羟基，改性时聚合的速度优于芳族异氰酸酯，又由于它分子中带环烷烃结构，固化网络结构的强度又优于其他脂肪族异氰酸酯，使用其对VAE乳液进行改性，可以进一步提升乳液固化后膜层的粘结力，羧基丁苯乳液加入后可以增加异氰酸酯改性VAE乳液的粘度，并提高砂浆对基材的粘接强度，聚丙烯酸酯乳液与水泥、骨料适应性好，加入后可以提高砂浆使用寿命，水泥硬化过程中内部会产生很多空腔，水分很容易聚集在这些空腔内部，随着水泥的固化干燥，这些空腔成了水泥基体的最薄弱部位，本发明中羧基丁苯乳液、异氰酸酯改性VAE乳液和聚丙烯酸酯乳液的加入，“自润滑作用”使乳液自行再分散到整个砂浆中，充满于原先被水占据的空腔，随着干燥过程的进行，乳液脱水形成聚合物薄膜，并连续分布在水泥固化时所产生的空腔四周，这些附在空壁上的连续的聚合物薄膜能有效地吸收来自外界的应力，提高砂浆的综合性能，乳液固化后形成的聚合物薄膜能包覆抗裂纤维，使其成为制成砂浆的“骨骼”，当砂浆受力一旦有裂缝产生时，抗裂纤维与裂缝的前端相交，可以削弱甚至消除裂缝引起的拉应力，使裂缝的发展得到有效的控制，经测试，本发明抹灰抗裂砂浆所制成试件具有良好的力学性能和抗裂性能。

具体实施方式

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1：

一种抹灰抗裂砂浆，包括以下重量份数的组成成分：

硅酸盐水泥130份(中德泽润)、粒径为100-200目的石英砂骨料80份、抗裂纤维20份、有机硅憎水剂0.5份(汇锦川)、聚羧酸减水剂0.3份(汇邦新材料)、膨胀剂8份、羧基丁苯乳液8份(铭祥化工科技)、异氰酸酯改性VAE乳液12份、聚丙烯酸酯乳液5份(裕才)、羟丙基甲基纤维素0.2份(济南金牛化工)、水100份。

其中，异氰酸酯改性VAE乳液的制备方法如下：

将VAE乳液(BJ-707)500g加热至55℃后，再加入氢氧化钠80g，保温搅拌反应2h后，降温至40℃，加入硅油3g继续搅拌反应20min，再加入异佛尔酮二异氰酸酯40g，保温反应4h恢复室温即可。

其中，抗裂纤维的制备方法如下：

将剑麻纤维干燥后加入硅烷偶联剂KH-550/水/乙醇溶液中，KH-550、水、乙醇的质量比为1：40：40，用醋酸调节体系pH至4-5，50℃浸渍处理5h后，过滤水洗至中性、烘干再转移至蒸汽爆破设备中，密封后通入饱和蒸汽，直至蒸汽爆破设备中压力达到5MPa，保压10min后打开阀门泄压即可。

其中，膨胀剂由硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁按质量比1：1：1组成。

上述抹灰抗裂砂浆的制备方法如下：

将水泥、石英砂骨料、抗裂纤维、膨胀剂混合均匀后再加入水中，搅拌15min后再加入羧基丁苯乳液、异氰酸酯改性VAE乳液和聚丙烯酸酯乳液，继续搅拌30min后，再将有机硅憎水剂、聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素加入，继续搅拌40min即可。

实施例2：

与实施例1基本相同，区别在于，抹灰抗裂砂浆包括以下重量份数的组成成分：

硅酸盐水泥140份、粒径为100-200目的石英砂骨料100份、抗裂纤维40份、有机硅憎水剂0.5份、聚羧酸减水剂0.5份、膨胀剂10份、羧基丁苯乳液10份、异氰酸酯改性VAE乳液15份、聚丙烯酸酯乳液6份、羟丙基甲基纤维素0.4份、水120份。

实施例3：

与实施例1基本相同，区别在于，抹灰抗裂砂浆包括以下重量份数的组成成分：

硅酸盐水泥120份、粒径为100-200目的石英砂骨料80份、抗裂纤维20份、有机硅憎水剂0.1份、聚羧酸减水剂0.1份、膨胀剂8份、羧基丁苯乳液8份、异氰酸酯改性VAE乳液10份、聚丙烯酸酯乳液3份、羟丙基甲基纤维素0.2份、水100份。

实施例4：

与实施例1基本相同，区别在于，抹灰抗裂砂浆包括以下重量份数的组成成分：

硅酸盐水泥120份、粒径为100-200目的石英砂骨料100份、抗裂纤维20份、有机硅憎水剂0.5份、聚羧酸减水剂0.1份、膨胀剂10份、羧基丁苯乳液8份、异氰酸酯改性VAE乳液15份、聚丙烯酸酯乳液3份、羟丙基甲基纤维素0.4份、水100份。

实施例5：

与实施例1基本相同，区别在于，抹灰抗裂砂浆包括以下重量份数的组成成分：

硅酸盐水泥140份、粒径为100-200目的石英砂骨料80份、抗裂纤维40份、有机硅憎水剂0.1份、聚羧酸减水剂0.5份、膨胀剂8份、羧基丁苯乳液10份、异氰酸酯改性VAE乳液10份、聚丙烯酸酯乳液6份、羟丙基甲基纤维素0.2份、水120份。

对比例1：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入抗裂纤维。

对比例2：

与实施例1基本相同，区别在于，将剑麻纤维直接加入，不经过处理。

对比例3：

与实施例1基本相同，区别在于，VAE乳液不经过异氰酸酯改性处理。

对比例4：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入羧基丁苯乳液。

对比例5：

与实施例1基本相同，区别在于，不加入聚丙烯酸酯乳液。

性能测试：

将本发明实施例1-5及对比例1-5中的抹灰抗裂砂浆制成试件，并放入标准养护箱(养护温度20±2℃，湿度95％以上)养护1d后脱模，然后放入水中(温度为20±2℃)养护28d。

按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)对试件进行强度测定，抗折试验采用KDZ-5000抗折试验机进行，以50N/s±10N/s的速率匀速加载；抗压试验采用DYE-300N压力试验机进行，以2400N/s±200N/s的速率匀速加载；抗拉试验采用HS-3001B-S电子精密伺服拉力试验机进行，以5mm/min的速率匀速加载；粘结试验采用HS-3001B-S电子精密伺服拉力试验机进行，以5mm/min的速率匀速加载。

测试结果如下表1所示：

表1：

抗折强度是水泥砂浆单位面积承受弯矩时的极限折断应力，是水泥砂浆的一项重要力学指标。

抗压强度是水泥砂浆承受压力作用时的强度极限。

折压比是水泥砂浆的抗折强度与抗压强度的比值，是衡量砂浆变形能力的指标，折压比越大，表明砂浆的韧性越好，越不易发生脆性破坏。

抗拉强度是水泥砂浆在拉断前承受的最大应力值，也代表着水泥砂浆的断裂抗力。

粘结强度是水泥砂浆单位粘结面积上承受的粘结力，是水泥砂浆的主要物理力学性能。

由上表1可知，本发明抹灰抗裂砂浆所制成试件具有良好的力学性能，其中，抗折强度≥15.9MPa，抗压强度≥46.5MPa，抗拉强度≥5.9MPa，粘结强度≥3.7MPa。

按照《水泥砂浆抗裂性能试验方法》(JC/T 951-2005)对本发明实施例1-5及对比例1-5中的抹灰抗裂砂浆进行抗裂性能测定，试验采用Kraai关于计算开裂指数的方法，把裂缝宽度分为4级，分别有对应的代表值，见表2所示的裂纹宽度权值表，采用读数显微镜测量裂缝宽度，并按裂缝宽度分段测量裂缝长度Li，以列出的裂缝宽度权值Ai，按下式计算开裂总权重值W：

W＝ΣAi·Li

表2：

测试结果如下表3所示：

表2：

由上表2可知，本发明抹灰抗裂砂浆具有极佳的抗裂性能。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种抹灰抗裂砂浆，其特征在于，包括以下组成成分：

水泥、骨料、抗裂纤维、有机硅憎水剂、聚羧酸减水剂、膨胀剂、羧基丁苯乳液、异氰酸酯改性VAE乳液、聚丙烯酸酯乳液、羟丙基甲基纤维素、水。

2.如权利要求1所述的抹灰抗裂砂浆，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：

水泥120-140份、骨料80-100份、抗裂纤维20-40份、有机硅憎水剂0.1-0.5份、聚羧酸减水剂0.1-0.5份、膨胀剂8-10份、羧基丁苯乳液8-10份、异氰酸酯改性VAE乳液10-15份、聚丙烯酸酯乳液3-6份、羟丙基甲基纤维素0.2-0.4份、水100-120份。

3.如权利要求1所述的抹灰抗裂砂浆，其特征在于，所述异氰酸酯改性VAE乳液的制备方法如下：

将VAE乳液加热至50-55℃后，再加入氢氧化钠，保温搅拌反应1-3h后，降温至30-40℃，加入硅油继续搅拌反应20-30min，再加入异氰酸酯，保温反应2-4h恢复室温即可。

4.如权利要求3所述的抹灰抗裂砂浆，其特征在于，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种组合。

5.如权利要求4所述的抹灰抗裂砂浆，其特征在于，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。

6.如权利要求1所述的抹灰抗裂砂浆，其特征在于，所述抗裂纤维为植物纤维，所述植物纤维先经过硅烷偶联剂处理后在经过蒸汽爆破处理。

7.如权利要求6所述的抹灰抗裂砂浆，其特征在于，所述抗裂纤维的制备方法如下：

将植物纤维干燥后加入硅烷偶联剂/水/乙醇溶液中，用醋酸调节体系pH至4-5，40-50℃浸渍处理3-5h后，过滤水洗至中性后烘干再转移至蒸汽爆破设备中，密封后通入饱和蒸汽，直至蒸汽爆破设备中压力达到4-5MPa，保压10-15min后打开阀门泄压即可。

8.如权利要求7所述的抹灰抗裂砂浆，其特征在于，所述植物纤维为剑麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维和亚麻纤维中的一种或多种组合。

9.如权利要求1所述的抹灰抗裂砂浆，其特征在于，所述膨胀剂由硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁组成。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的抹灰抗裂砂浆的制备方法，其特征在于，具体如下：

将水泥、骨料、抗裂纤维、膨胀剂混合均匀后再加入水中，搅拌10-15min后再加入羧基丁苯乳液、异氰酸酯改性VAE乳液和聚丙烯酸酯乳液，继续搅拌20-30min后，再将有机硅憎水剂、聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素加入，继续搅拌30-50min即可。