CN114409316A - 抗渗水泥砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗渗水泥砂浆及其制备方法，由以下重量份原料组成：水泥80‑120重量份、粉煤灰20‑50重量份、砂200‑400重量份、氧化铝8‑16重量份、高岭土或改性高岭土15‑30重量份、磷酸二氢钾1‑3重量份、硫酸铝钾2‑5重量份、环氧树脂乳液10‑30重量份、水40‑70重量份、聚丙烯酸钠1‑4重量份、消泡剂1‑4重量份、减水剂2‑7重量份、增强剂0.5‑4重量份。本发明的抗渗水泥砂浆具有优异的抗折强度、抗收缩性与抗渗透性，节能环保，使用寿命长。

Description

抗渗水泥砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种抗渗水泥砂浆及其制备方法。
背景技术
水泥砂浆一般由水泥、河砂等细骨料、外加剂、水等拌和而成，是一种常用的水泥基材料，可用于建筑墙体砌筑、室内外抹灰等方面。传统的水泥砂浆存在韧性差、抗拉强度低等缺点，在使用中容易产生裂缝，影响其耐久性与安全性。中国专利CN103755245A公开了一种复合水泥砂浆及其制备方法，由下列组分组成：水泥30-40份、粉煤灰20-30份、河沙20-40份、高岭土5-8份、水60-150份、丁苯橡胶乳液1-5份、珍珠岩60-80份、膨润土1-5份、海泡石1-5份、纤维5-10份、云母1-5份；该专利的水泥砂浆利用珍珠岩重量轻、导热系数低、耐冻融等优点提高了水泥砂浆的抗裂性能，利用高岭土、膨润土、海泡石等调节砂浆黏结度，提高水泥砂浆的附着力、抗裂性；但是该水泥砂浆的抗渗性能较差，抗折强度还有待提高。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种抗渗水泥砂浆及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种抗渗水泥砂浆，由以下重量份原料组成：水泥80-120重量份、粉煤灰20-50重量份、砂200-400重量份、氧化铝8-16重量份、高岭土或改性高岭土15-30重量份、磷酸二氢钾1-3重量份、硫酸铝钾2-5重量份、环氧树脂乳液10-30重量份、水40-70重量份、聚丙烯酸钠1-4重量份、消泡剂1-4重量份、减水剂2-7重量份、增强剂0.5-4重量份。
优选的，一种抗渗水泥砂浆，由以下重量份原料组成：水泥80-120重量份、粉煤灰20-50重量份、砂200-400重量份、氧化铝8-16重量份、高岭土或改性高岭土15-30重量份、磷酸二氢钾1-3重量份、硫酸铝钾2-5重量份、环氧树脂乳液10-30重量份、水40-70重量份、聚丙烯酸钠1-4重量份、消泡剂1-4重量份、减水剂2-7重量份、增强剂0.5-4重量份。
本发明的抗渗水泥砂浆，主要是以水泥和砂组成，添加燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物粉煤灰作为辅料，可以有效降低因排放空气中到或进入水体会淤塞河道造成大气污染，提高物质的重复利用，氧化铝和高岭土因具有较好的力学性能作为填料，磷酸二氢钾和硫酸铝钾作为膨胀剂，引入定量的体积膨胀，可以补偿材料本身的收缩值，防止材料出现收缩开裂，环氧树脂乳液由于环氧树脂不溶于水，具有亲油性，可以提高使用时良好的稳定性和分散性，聚丙烯酸钠作为保水剂，提高水泥砂浆的保水性能、消泡剂能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止泡沫形成，或使原有泡沫减少或消灭的物质，减水剂的加入对水泥砂浆拌合物后有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性，增强剂是为了增加水泥砂浆的综合性能，提高使用寿命。
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中至少一种。
所述减水剂为木质素磺酸钠、氨基磺酸盐、丙烯酸、(甲基)丙烯酸盐与(甲基)丙烯酸酯的共聚物中至少一种。
所述改性高岭土的制备方法如下：
将40-50重量份高岭土加入到60-70重量份5-8wt％盐酸中浸泡1-2h，过滤、水洗至中性，在80-90℃烘箱中干燥3-5h，再置于600-700℃煅烧5-8h，得到活化高岭土；取30-45重量份活化高岭土、1-2重量份纳米二氧化钛、0.2-0.6重量份甲基羟乙基纤维素加入到球磨机中处理1-2h，球磨速率100-200rpm，得到前处理高岭土；将20-30重量份前处理高岭土、1-2重量份硬脂酸、0.2-0.5重量份正己基三甲氧基硅烷、0.1-0.3重量份辛基酚聚氧乙烯醚加入到粉体表面改性机中，在90-100℃处理10-20min，得到所述改性高岭土。
所述增强剂的制备方法如下：
(1)将8-14重量份废铁浸泡在400-600重量份浓度为2-6mol/L硝酸水溶液中3-8h，离心，得到上清液；取300-500重量份上清液，加入浓度为5-10mol/L的氢氧化钾水溶液调节pH至中性，再加入10-30重量份浓度为1.5-4mol/L的硼氢化钠水溶液和0.5-2重量份活性炭，在300-500rpm下搅拌5-15min，离心，固体用无水乙醇洗涤，在70-90℃烘箱中干燥6-14h，得到纳米硼化铁粉末；
(2)取上述3-6重量份纳米硼化铁粉末和30-80重量份异丙醇、0.3-1重量份改性剂混合，在35-60℃、超声频率30-60kHz、超声功率200-400W下超声30-60min，得到增强剂。
聚丙烯纤维具有强度高、耐酸、耐碱、干湿强力一样等优良特性，能对建造在软土地基上的土建工程(如堤坝、水库、高速公路、铁路等)起到加固作用，并使承载负荷均匀分配在土工布上，使路基沉降均匀，减少地面龟裂，减少斜坡的坍塌，缩短建筑工期，延长斜坡的使用寿命。因此聚丙烯纤维常作为混凝土、灰泥等的填充材料，提高混凝土的抗冲击性、防水隔热性。
现有技术中为了增加水泥砂浆的力学性能，通常采用的手段是在水泥砂浆中添加力学性能较好的纤维，但是由于纤维具有无极性，疏水性差，并且纤维的密度比较小，在和水泥砂浆搅拌过程中会漂浮在水面上，导致分散性能差，因此，单独使用效果并不是很理想。
而无机盐本身的密度大，但是本身也存在一些水溶性差或以团聚等缺点，为了解决这个缺点，首先对制备得到的无机盐经过改性处理，使得改性之后的无机盐具备亲水亲油的特定，于是，发明人设想如果能将此改性之后的物质均匀的包覆在聚丙烯(PP)纤维的表面，不仅可以提高PP纤维的密度，还可以改善PP纤维的亲水性，使PP纤维在溶液中不成团，不漂浮，均匀的分散在溶液中，改善了PP纤维和水泥的相容性，且增加PP纤维表面的粗糙度。改性后的无机盐与处理过的PP纤维之间存在静电引力，可以使改性无机盐均匀的分布在PP纤维的表面，改善纤维的亲水性能、调节纤维密度的目的，使得水泥砂浆易于附着在纤维表面，增强剂不但具有较好的抗冻性能，其韧性、强度和抗裂性能也有增强，可以进一步增加所制备水泥砂浆拌合物的抗冻能力和抗裂性能。因此，本发明通过将纤维和无机盐联合使用，不仅解决的了与水泥砂浆中的无机原料之间存在相容性差或者结合性能不佳等问题，而且增强剂的加入会填补水泥砂浆基体内部的空隙，使得水泥砂浆的密实度和强度得到盖上，从而提高水泥砂浆的力学性能。
具体的，本发明为了提高水泥砂浆的力学性能，将添加一种力学性能好、分散性优良的增强剂。
具体的制备步骤如下：(1)将废铁浸泡在硝酸水溶液中，再取一定量的含有铁元素的上清液，加入一定量的硼氢化钠作为还原剂，以活性炭作为催化剂和造孔剂，同时也作为制备硼化铁的硼源，通过搅拌得到纳米级别的硼化铁，采用废铁是以提取废铁中的铁元素作为制备本发明的铁源，同时提高物质的回收利用；(2)将制备得到的硼化铁进行改性，得到改性的硼化铁，以增加硼化铁的亲水亲油性能，为下面制备硼化铁包覆的PP纤维做好铺垫；(3)将PP纤维表面经过除油、润胀处理，以改善PP纤维表面的粗糙程度，再加入改性之后的硼化铁，改性之后的硼化铁和PP纤维通过静电引力吸附在纤维的表面，在超声辅助可以使得改性多孔硼化铁均匀的分布在PP纤维的表面，从而达到改善纤维的亲水性能的目的，同时还可以提高纤维的密度，分散性好，与水泥基之间的粘接强度大，使其能够均匀的分散在水泥砂浆中，进而提高水泥砂浆的力学性能。
优选的，所述增强剂的制备方法如下：
(1)将8-14重量份废铁浸泡在400-600重量份浓度为2-6mol/L硝酸水溶液中3-8h，取300-500重量份上清液，加入浓度为5-10mol/L的氢氧化钾水溶液调节pH至中性，再加入10-30重量份浓度为1.5-4mol/L的硼氢化钠水溶液和0.5-2重量份活性炭，在300-500rpm下搅拌5-15min，离心，固体用无水乙醇洗涤，在70-90℃烘箱中干燥6-14h，得到纳米硼化铁粉末；
(2)取上述3-6重量份纳米硼化铁粉末和30-80重量份异丙醇、0.3-1重量份改性剂混合，在35-60℃、超声频率30-60kHz、超声功率200-400W下超声30-60min，得到改性多孔硼化铁；
(3)将8-15重量份聚丙烯纤维加入到400-800重量份2-6mol/L硝酸水溶液中，在55-75℃下加热2-5h，抽滤，用水洗涤2-4次，在60-80℃下干燥6-12h，得到前处理聚丙烯纤维；再加入80-120重量份40-60wt％乙醇水溶液，在50-70℃下浸泡0.5-2h，再加入3-6重量份上述改性多孔硼化铁，在50-70℃、超声频率30-60kHz、超声功率200-400W下超声1-3h，抽滤，用无水乙醇洗涤，在55-80℃烘箱中干燥8-20h，得到增强剂。
所述改性剂为丙烯酸钠和/或聚乙二醇；优选的，所述改性剂由丙烯酸钠和聚乙二醇按照质量比(1-3)：1组成，进一步的，所述改性剂由丙烯酸钠和聚乙二醇按照质量比2：1组成。
本发明采用的改性剂为丙烯酸钠和聚乙二醇，丙烯酸钠可以提高硼化铁的亲水性能，改善硼化铁的分散性能，聚乙二醇一方面可以赋予硼化铁的表面的羟基，提高亲水性能，另一方面起到连接硼化铁和PP纤维之间的纽带，使得硼化铁更加容易通过静电引力附着在PP纤维的表面甚至内部，以提高PP纤维的密度，二者协同增效，共同提高水泥砂浆的力学性能。
所述的抗渗水泥砂浆制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份称取各原料；
S2、将水泥、粉煤灰、氧化铝、高岭土或改性高岭土、环氧树脂乳液、消泡剂、和砂共同混合，投入到搅拌机内在700-100rpm下搅拌3-8min，冷却，得混合料；
S3、将S2中的混合料加入到磷酸二氢钾、硫酸铝钾、水、聚丙烯酸钠、减水剂、增强剂混合，在800-1200rpm下搅拌20-50min，静置8-15min，即得。
本发明的有益效果：本发明的抗渗水泥砂浆具有优异的抗折强度、抗收缩性与抗渗透性，节能环保，使用寿命长。其中，添加的增强剂以废铁得到的改性多孔硼化铁和前处理聚丙烯纤维作为主要原料，改性多孔硼化铁不仅表面具有亲水基团，而且具有良好的分散和吸附性能，能够有效的附着在聚丙烯纤维的表面，使得聚丙烯纤维在水泥砂浆中更易分散，与基体相容性更好；此外，前处理聚丙烯纤维改变了纤维表面糙度，增强了与水泥砂浆基体之间的界面结合强度，显著提高了水泥砂浆的抗折强度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
本申请中部分原料的介绍：
实施例中水泥购于郑州盾泥建材有限公司，凝结时间：初凝：20min，终凝：34min，抗折强度(2h)：7.1MPa，抗压强度(24h)：53.5MPa。
实施例中粉煤灰购于灵寿县凯特云母厂，型号：kt-02，800目。
实施例中砂购于上海济韵建材有限公司，表观密度170kg/m3，含泥量为0.1％，型号：河沙。
实施例中氧化铝，325目。
实施例中高岭土，1250目。
实施例中纳米二氧化钛，粒径20nm。
实施例中环氧树脂乳液购于山东煌梓新材料有限公司，固含量：60％，型号：HZ456456。
实施例中聚丙烯酸钠购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司，货号：S108368纯度：45％水溶液，分子量：4500g/mol。
实施例中聚氧丙烯甘油醚购于武汉吉业升化工有限公司，型号：YS754。
实施例中聚丙烯纤维购于济宁三石生物科技有限公司，单丝纤度≤2.2dtex，纤维长短：20.0mm。
实施例中废铁购于广州市学诚废旧金属回收有限公司，铁含量：99％，厚度：大于10mm。
实施例中聚乙二醇购于江苏省海安石油化工厂，型号：PEG-4000。
实施例中活性炭购于石家庄莱尔特化工科技有限公司，比表面积：800m2/g，灰分：10％，水分：5％。
实施例1
抗渗水泥砂浆，由以下重量份原料组成：水泥102重量份、粉煤灰30重量份、砂260重量份、氧化铝12重量份、高岭土20重量份、磷酸二氢钾2重量份、硫酸铝钾3重量份、环氧树脂乳液20重量份、水50重量份、聚丙烯酸钠2重量份、聚氧丙烯甘油醚2重量份、木质素磺酸钠4重量份。
抗渗水泥砂浆的制备方法如下：
S1、按重量份称取各原料；
S2、将水泥、粉煤灰、氧化铝、高岭土、环氧树脂乳液、聚氧丙烯甘油醚、和砂共同混合，投入到搅拌机内在800rpm下搅拌5min，冷却，得混合料；
S3、将S2中的混合料加入到磷酸二氢钾、硫酸铝钾、水、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠混合，在1000rpm下搅拌30min，静置10min，即得。
实施例2
抗渗水泥砂浆，由以下重量份原料组成：水泥100重量份、粉煤灰30重量份、砂260重量份、氧化铝12重量份、高岭土20重量份、磷酸二氢钾2重量份、硫酸铝钾3重量份、环氧树脂乳液20重量份、水50重量份、聚丙烯酸钠2重量份、聚氧丙烯甘油醚2重量份、木质素磺酸钠4重量份、增强剂2重量份。
所述增强剂的制备方法如下：
(1)将10重量份废铁浸泡在500重量份浓度为4mol/L硝酸水溶液中5h，离心，得到上清液；取400重量份上清液，加入浓度为8mol/L的氢氧化钾水溶液调节pH至中性，再加入20重量份浓度为2.5mol/L的硼氢化钠水溶液和1重量份活性炭，在400rpm下搅拌10min，离心，取沉淀用无水乙醇洗涤，在80℃烘箱中干燥8h，得到纳米硼化铁粉末；
(2)取上述5重量份纳米硼化铁粉末和50重量份异丙醇、0.5重量份改性剂混合，在45℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声40min，得到增强剂。
所述改性剂为丙烯酸钠。
抗渗水泥砂浆的制备方法如下：
S1、按重量份称取各原料；
S2、将水泥、粉煤灰、氧化铝、高岭土、环氧树脂乳液、聚氧丙烯甘油醚、和砂共同混合，投入到搅拌机内在800rpm下搅拌5min，冷却，得混合料；
S3、将S2中的混合料加入到磷酸二氢钾、硫酸铝钾、水、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、增强剂混合，在1000rpm下搅拌30min，静置10min，即得。
实施例3
抗渗水泥砂浆，由以下重量份原料组成：水泥100重量份、粉煤灰30重量份、砂260重量份、氧化铝12重量份、高岭土20重量份、磷酸二氢钾2重量份、硫酸铝钾3重量份、环氧树脂乳液20重量份、水50重量份、聚丙烯酸钠2重量份、聚氧丙烯甘油醚2重量份、木质素磺酸钠4重量份、增强剂2重量份。
所述增强剂的制备方法如下：将10重量份聚丙烯纤维加入到500重量份4mol/L硝酸水溶液中，在65℃下加热3h，再用水洗涤，在70℃下干燥8h，得到前处理聚丙烯纤维；再加入100重量份50wt％乙醇水溶液，在60℃下浸泡1h，再加入0.5重量份改性剂混合，在60℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声2h，抽滤，用无水乙醇洗涤，在60℃烘箱中干燥12h，得到增强剂。
所述改性剂为丙烯酸钠。
抗渗水泥砂浆的制备方法如下：
S1、按重量份称取各原料；
S2、将水泥、粉煤灰、氧化铝、高岭土、环氧树脂乳液、聚氧丙烯甘油醚、和砂共同混合，投入到搅拌机内在800rpm下搅拌5min，冷却，得混合料；
S3、将S2中的混合料加入到磷酸二氢钾、硫酸铝钾、水、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、增强剂混合，在1000rpm下搅拌30min，静置10min，即得。
实施例4
抗渗水泥砂浆，由以下重量份原料组成：水泥100重量份、粉煤灰30重量份、砂260重量份、氧化铝12重量份、高岭土20重量份、磷酸二氢钾2重量份、硫酸铝钾3重量份、环氧树脂乳液20重量份、水50重量份、聚丙烯酸钠2重量份、聚氧丙烯甘油醚2重量份、木质素磺酸钠4重量份、增强剂2重量份。
所述增强剂的制备方法如下：
(1)将10重量份废铁浸泡在500重量份浓度为4mol/L硝酸水溶液中5h，离心，得到上清液；取400重量份上清液，加入浓度为8mol/L的氢氧化钾水溶液调节pH至中性，再加入20重量份浓度为2.5mol/L的硼氢化钠水溶液和1重量份活性炭，在400rpm下搅拌10min，离心，取沉淀用无水乙醇洗涤，在80℃烘箱中干燥8h，得到纳米硼化铁粉末；
(2)取上述5重量份纳米硼化铁粉末和50重量份异丙醇、0.5重量份改性剂混合，在45℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声40min，得到改性多孔硼化铁；
(3)将10重量份聚丙烯纤维加入到500重量份4mol/L硝酸水溶液中，在65℃下加热3h，再用水洗涤，在70℃下干燥8h，得到前处理聚丙烯纤维；再加入100重量份50wt％乙醇水溶液，在60℃下浸泡1h，再加入4重量份上述改性多孔硼化铁，在60℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声2h，抽滤，用无水乙醇洗涤，在60℃烘箱中干燥12h，得到增强剂。
所述改性剂为丙烯酸钠。
抗渗水泥砂浆的制备方法如下：
S1、按重量份称取各原料；
S2、将水泥、粉煤灰、氧化铝、高岭土、环氧树脂乳液、聚氧丙烯甘油醚、和砂共同混合，投入到搅拌机内在800rpm下搅拌5min，冷却，得混合料；
S3、将S2中的混合料加入到磷酸二氢钾、硫酸铝钾、水、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、增强剂混合，在1000rpm下搅拌30min，静置10min，即得。
实施例5
抗渗水泥砂浆，由以下重量份原料组成：水泥100重量份、粉煤灰30重量份、砂260重量份、氧化铝12重量份、高岭土20重量份、磷酸二氢钾2重量份、硫酸铝钾3重量份、环氧树脂乳液20重量份、水50重量份、聚丙烯酸钠2重量份、聚氧丙烯甘油醚2重量份、木质素磺酸钠4重量份、增强剂2重量份。
所述增强剂的制备方法如下：
(1)将10重量份废铁浸泡在500重量份浓度为4mol/L硝酸水溶液中5h，离心，得到上清液；取400重量份上清液，加入浓度为8mol/L的氢氧化钾水溶液调节pH至中性，再加入20重量份浓度为2.5mol/L的硼氢化钠水溶液和1重量份活性炭，在400rpm下搅拌10min，离心，取沉淀用无水乙醇洗涤，在80℃烘箱中干燥8h，得到纳米硼化铁粉末；
(2)取上述5重量份纳米硼化铁粉末和50重量份异丙醇、0.5重量份改性剂混合，在45℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声40min，得到改性多孔硼化铁；
(3)将10重量份聚丙烯纤维加入到500重量份4mol/L硝酸水溶液中，在65℃下加热3h，再用水洗涤，在70℃下干燥8h，得到前处理聚丙烯纤维；再加入100重量份50wt％乙醇水溶液，在60℃下浸泡1h，再加入4重量份上述改性多孔硼化铁，在60℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声2h，抽滤，用无水乙醇洗涤，在60℃烘箱中干燥12h，得到增强剂。
所述改性剂为聚乙二醇。
抗渗水泥砂浆的制备方法如下：
S1、按重量份称取各原料；
S2、将水泥、粉煤灰、氧化铝、高岭土、环氧树脂乳液、聚氧丙烯甘油醚、和砂共同混合，投入到搅拌机内在800rpm下搅拌5min，冷却，得混合料；
S3、将S2中的混合料加入到磷酸二氢钾、硫酸铝钾、水、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、增强剂混合，在1000rpm下搅拌30min，静置10min，即得。
实施例6
抗渗水泥砂浆，由以下重量份原料组成：水泥100重量份、粉煤灰30重量份、砂260重量份、氧化铝12重量份、高岭土20重量份、磷酸二氢钾2重量份、硫酸铝钾3重量份、环氧树脂乳液20重量份、水50重量份、聚丙烯酸钠2重量份、聚氧丙烯甘油醚2重量份、木质素磺酸钠4重量份、增强剂2重量份。
所述增强剂的制备方法如下：
(1)将10重量份废铁浸泡在500重量份浓度为4mol/L硝酸水溶液中5h，离心，得到上清液；取400重量份上清液，加入浓度为8mol/L的氢氧化钾水溶液调节pH至中性，再加入20重量份浓度为2.5mol/L的硼氢化钠水溶液和1重量份活性炭，在400rpm下搅拌10min，离心，取沉淀用无水乙醇洗涤，在80℃烘箱中干燥8h，得到纳米硼化铁粉末；
(2)取上述5重量份纳米硼化铁粉末和50重量份异丙醇、0.5重量份改性剂混合，在45℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声40min，得到改性多孔硼化铁；
(3)将10重量份聚丙烯纤维加入到500重量份4mol/L硝酸水溶液中，在65℃下加热3h，再用水洗涤，在70℃下干燥8h，得到前处理聚丙烯纤维；再加入100重量份50wt％乙醇水溶液，在60℃下浸泡1h，再加入4重量份上述改性多孔硼化铁，在60℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声2h，抽滤，用无水乙醇洗涤，在60℃烘箱中干燥12h，得到增强剂。
所述改性剂由丙烯酸钠和聚乙二醇按照质量比2:1组成。
抗渗水泥砂浆的制备方法如下：
S1、按重量份称取各原料；
S2、将水泥、粉煤灰、氧化铝、高岭土、环氧树脂乳液、聚氧丙烯甘油醚、和砂共同混合，投入到搅拌机内在800rpm下搅拌5min，冷却，得混合料；
S3、将S2中的混合料加入到磷酸二氢钾、硫酸铝钾、水、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、增强剂混合，在1000rpm下搅拌30min，静置10min，即得。
实施例7
抗渗水泥砂浆，由以下重量份原料组成：水泥100重量份、粉煤灰30重量份、砂260重量份、氧化铝12重量份、改性高岭土20重量份、磷酸二氢钾2重量份、硫酸铝钾3重量份、环氧树脂乳液20重量份、水50重量份、聚丙烯酸钠2重量份、聚氧丙烯甘油醚2重量份、木质素磺酸钠4重量份、增强剂2重量份。
所述改性高岭土的制备方法如下：
将45重量份高岭土加入到60重量份6.5wt％盐酸中浸泡1h，过滤、水洗至中性，在85℃烘箱中干燥5h，再置于650℃煅烧6h，得到活化高岭土；取30重量份活化高岭土、1.5重量份纳米二氧化钛、0.5重量份甲基羟乙基纤维素加入到球磨机中处理1.5h，球磨速率150rpm，得到前处理高岭土；将25重量份前处理高岭土、1重量份硬脂酸、0.25重量份正己基三甲氧基硅烷、0.15重量份辛基酚聚氧乙烯醚加入到粉体表面改性机中，在95℃处理10min，得到所述改性高岭土。
所述增强剂的制备方法如下：
(1)将10重量份废铁浸泡在500重量份浓度为4mol/L硝酸水溶液中5h，离心，得到上清液；取400重量份上清液，加入浓度为8mol/L的氢氧化钾水溶液调节pH至中性，再加入20重量份浓度为2.5mol/L的硼氢化钠水溶液和1重量份活性炭，在400rpm下搅拌10min，离心，取沉淀用无水乙醇洗涤，在80℃烘箱中干燥8h，得到纳米硼化铁粉末；
(2)取上述5重量份纳米硼化铁粉末和50重量份异丙醇、0.5重量份改性剂混合，在45℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声40min，得到改性多孔硼化铁；
(3)将10重量份聚丙烯纤维加入到500重量份4mol/L硝酸水溶液中，在65℃下加热3h，再用水洗涤，在70℃下干燥8h，得到前处理聚丙烯纤维；再加入100重量份50wt％乙醇水溶液，在60℃下浸泡1h，再加入4重量份上述改性多孔硼化铁，在60℃、超声频率45kHz、超声功率300W下超声2h，抽滤，用无水乙醇洗涤，在60℃烘箱中干燥12h，得到增强剂。
所述改性剂由丙烯酸钠和聚乙二醇按照质量比2:1组成。
抗渗水泥砂浆的制备方法如下：
S1、按重量份称取各原料；
S2、将水泥、粉煤灰、氧化铝、改性高岭土、环氧树脂乳液、聚氧丙烯甘油醚、和砂共同混合，投入到搅拌机内在800rpm下搅拌5min，冷却，得混合料；
S3、将S2中的混合料加入到磷酸二氢钾、硫酸铝钾、水、聚丙烯酸钠、木质素磺酸钠、增强剂混合，在1000rpm下搅拌30min，静置10min，即得。
根据测试例1、2的方法对实施例7得到的抗渗水泥砂浆进行抗折性能与抗渗性能测试，其28d抗折强度为11.3MPa、抗渗压力为1.55MPa。
测试例1
抗折性能测试：参考国家GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行力学性能测试，测试试件尺寸为40mm×40mm×160mm的砂浆试件，试件在20℃、相对湿度60％的条件下养护24h后进行拆模，放到标准水中养护28d后进行抗折强度检测，每组平行测试3个试件，取平均值。
表1抗折性能测试结果
28d抗折强度(MPa)
实施例1 6.3
实施例2 8.2
实施例3 7.9
实施例4 9.9
实施例5 10.2
实施例6 11.1
从上述表1可知，本发明制备得到的抗渗水泥砂浆具有非常好的力学性能，尤其是加入了增强剂之后力学性能急剧增加。添加改性多孔硼化铁之后力学性能相比未添加增强剂的力学有明显提高，其原因是改性多孔硼化铁能够有效的分散在水泥砂浆材料之中，并且能够填补水泥砂浆裂缝、内部孔隙、改善水泥基体微观结构，并加速水泥砂浆的水化反应，从而使得力学性能得到明显提高；将改性多孔硼化铁和PP聚丙烯纤维复合在一起进一步提高水泥砂浆的力学性能，其原因是改性多孔硼化铁与处理过的PP纤维之间存在静电引力，可以使改性多孔硼化铁均匀的分布在PP纤维的表面，改善纤维的亲水性能、调节纤维密度的目的，使得水泥砂浆易于附着在纤维表面，增强剂增强了水泥砂浆的韧性、强度和抗裂性能，进一步增加水泥砂浆的抗折性能。
实施例6采用的改性剂为丙烯酸钠和聚乙二醇，丙烯酸钠可以提高硼化铁的亲水性能，改善硼化铁的分散性能，聚乙二醇一方面可以赋予硼化铁的表面的羟基，提高亲水性能，另一方面起到连接硼化铁和PP纤维之间的纽带，使得硼化铁更加容易通过静电引力附着在PP纤维的表面甚至内部，以提高PP纤维的密度，二者协同增效，共同提高水泥砂浆的力学性能。
测试例2
抗渗性能测试：参考JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行测试，将实施例1-6的抗渗水泥砂浆提前24h运入实验室，放置在20℃下，采用砂浆搅拌机搅拌5min，制成尺寸为40mm×40mm×160mm棱柱形试模，且在试模的两个端面中性各开一个直径为6.5mm的空洞，平行样测试3组，取平均值。
表2抗渗性能测试结果
28d收缩率(％) 抗渗压力(MPa)
实施例1 0.43 0.95
实施例2 0.23 1.36
实施例3 0.19 1.34
实施例4 0.11 1.38
实施例5 0.09 1.41
实施例6 0.06 1.49
从表2可知，本发明制备得到的抗渗水泥砂浆具有良好的抗收缩性能，同时还具有良好的抗渗透性能，能够有效避免发生开裂、空鼓和脱落等现象，既减轻了建筑物的重量，又可降低建筑工程的建造费用。

Claims (7)

1.抗渗水泥砂浆，其特征在于，由以下重量份原料组成：水泥80-120重量份、粉煤灰20-50重量份、砂200-400重量份、氧化铝8-16重量份、高岭土或改性高岭土15-30重量份、磷酸二氢钾1-3重量份、硫酸铝钾2-5重量份、环氧树脂乳液10-30重量份、水40-70重量份、聚丙烯酸钠1-4重量份、消泡剂1-4重量份、减水剂2-7重量份、增强剂0.5-4重量份。
2.如权利要求1所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述改性高岭土的制备方法如下：
将40-50重量份高岭土加入到60-70重量份5-8wt％盐酸中浸泡1-2h，过滤、水洗至中性，在80-90℃烘箱中干燥3-5h，再置于600-700℃煅烧5-8h，得到活化高岭土；取30-45重量份活化高岭土、1-2重量份纳米二氧化钛、0.2-0.6重量份甲基羟乙基纤维素加入到球磨机中处理1-2h，球磨速率100-200rpm，得到前处理高岭土；将20-30重量份前处理高岭土、1-2重量份硬脂酸、0.2-0.5重量份正己基三甲氧基硅烷、0.1-0.3重量份辛基酚聚氧乙烯醚加入到粉体表面改性机中，在90-100℃处理10-20min，得到所述改性高岭土。
3.如权利要求1所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷中至少一种。
4.如权利要求1所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸钠、氨基磺酸盐、丙烯酸、(甲基)丙烯酸盐与(甲基)丙烯酸酯的共聚物中至少一种。
5.如权利要求1所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述增强剂的制备方法如下：
(1)将8-14重量份废铁浸泡在400-600重量份浓度为2-6mol/L硝酸水溶液中3-8h，取300-500重量份上清液，加入浓度为5-10mol/L的氢氧化钾水溶液调节pH至中性，再加入10-30重量份浓度为1.5-4mol/L的硼氢化钠水溶液和0.5-2重量份活性炭，在300-500rpm下搅拌5-15min，离心，固体用无水乙醇洗涤，在70-90℃烘箱中干燥6-14h，得到纳米硼化铁粉末；
(2)取上述3-6重量份纳米硼化铁粉末和30-80重量份异丙醇、0.3-1重量份改性剂混合，在35-60℃、超声频率30-60kHz、超声功率200-400W下超声30-60min，得到改性多孔硼化铁；
(3)将8-15重量份聚丙烯纤维加入到400-800重量份2-6mol/L硝酸水溶液中，在55-75℃下加热2-5h，抽滤，用水洗涤2-4次，在60-80℃下干燥6-12h，得到前处理聚丙烯纤维；再加入80-120重量份40-60wt％乙醇水溶液，在50-70℃下浸泡0.5-2h，再加入3-6重量份上述改性多孔硼化铁，在50-70℃、超声频率30-60kHz、超声功率200-400W下超声1-3h，抽滤，用无水乙醇洗涤，在55-80℃烘箱中干燥8-20h，得到增强剂。
6.如权利要求5所述的抗渗水泥砂浆，其特征在于，所述改性剂为丙烯酸钠和/或聚乙二醇。
7.如权利要求1-6任一项所述的抗渗水泥砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份称取各原料；
S2、将水泥、粉煤灰、氧化铝、高岭土或改性高岭土、环氧树脂乳液、消泡剂、和砂共同混合，投入到搅拌机内在700-100rpm下搅拌3-8min，冷却，得混合料；
S3、将S2中的混合料加入到磷酸二氢钾、硫酸铝钾、水、聚丙烯酸钠、减水剂、增强剂混合，在800-1200rpm下搅拌20-50min，静置8-15min，即得。
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