CN114573280A - 一种干混砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种干混砂浆。干混砂浆由包括以下原料制备得到：水泥，砂，粉煤灰，稠化粉，改性废旧橡胶颗粒，二氧化硅气凝胶；改性废旧橡胶颗粒由废旧橡胶颗粒经强氧化性酸表面氧化改性得到，废旧橡胶颗粒由废旧轮胎破碎得到；其制备方法为：将改性废旧橡胶颗粒与二氧化硅气凝胶混合并持续搅拌得到第一混合物；将剩余原料混合，持续搅拌得到第二混合物；边搅拌边向第二混合物中加入第一混合物，持续搅拌得到干混砂浆。本申请的一种干混砂浆具有提高干混砂浆保温性能的优点。

Description

一种干混砂浆及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种干混砂浆及其制备方法。
背景技术
干混砂浆，又称作砂浆干粉料、干混砂浆、干拌粉，是指经干燥筛分处理的骨料、无机胶凝材料和添加剂等按一定比例进行物理混合而成的一种颗粒状或粉状，以袋装或散装的形式运至工地，加水拌和后即可直接使用的物料。在建筑业中，干混砂浆与水拌和，发挥粘结、衬垫、防护和装饰等作用，在建筑和装修工程应用极为广泛。但干混砂浆的保温效果有待提高。
发明内容
为了提高干混砂浆的保温性能，本申请提供一种干混砂浆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种干混砂浆，采用如下的技术方案：
一种干混砂浆，由包括以下重量份的原料制备得到：
水泥120-200份，砂120-300份，粉煤灰25-30份，稠化粉10-25份，改性废旧橡胶颗粒50-100份，二氧化硅气凝胶30-50份；
所述改性废旧橡胶颗粒由废旧橡胶颗粒经强氧化性酸表面氧化改性得到，所述废旧橡胶颗粒由废旧轮胎破碎得到。
通过采用上述技术方案，本申请中改性废旧橡胶颗粒的基础原料为由废旧轮胎破碎得到的废旧橡胶颗粒，废旧橡胶颗粒自身柔性好、保温性能好，能够提高干混砂浆的保温性能，实现了变废为宝的效果；
废旧橡胶颗粒的加入虽然能够有效提高干混砂浆的保温性能，但是会对干混砂浆的强度产生影响，而本申请中采用强氧化性酸处理废旧橡胶颗粒得到改性废旧橡胶颗粒，使得改性废旧橡胶颗粒表面的碳-碳键打开，碳原子氧化生成羰基、羟基和羧基等极性基团。
改性废旧橡胶颗粒表面的极性基团能够与二氧化硅气凝胶中的硅氧键作用，从而增强改性废旧橡胶颗粒与二氧化硅气凝胶的结合，干混砂浆与水拌和后，能够使得高强度的二氧化硅气凝胶分布在改性废旧橡胶颗粒表面，从而使得二氧化硅气凝胶能够随着改性废旧橡胶颗粒分散在干混砂浆，提高了改性废旧橡胶颗粒所在处的强度，进而降低了废旧橡胶颗粒对干混砂浆强度的影响。并且二氧化硅气凝胶内部密布纳米级孔隙，能够有效保温绝热，二氧化硅气凝胶与改性废旧橡胶颗粒复配进一步增强干混砂浆的保温性能。
稠化粉能够将增稠和保水很好地兼容在一起，稠化粉的添加使得干混砂浆的和易性和保水性得到改善，使得干混砂浆的保水率满足施工要求。粉煤灰中玻璃微珠极具有火山活性还可在砂浆中作微集料起填充作用，能够有效该生干混砂浆的工作性能。
因此，本申请采用改性废旧橡胶颗粒与二氧化硅气凝胶复配，能够显著提高干混砂浆的保温性能，同时还实现了对废旧橡胶的回收利用，变废为宝、节能环保。
可选的，以改性废旧橡胶颗粒的重量为基准，所述改性废旧橡胶颗粒，由包括以下重量份的原料制备得到：废旧橡胶颗粒100-120份，强氧化性酸10-12份；水200-250份。
通过采用上述技术方案，强氧化性酸能够使得改性废旧橡胶颗粒表面的碳-碳键打开，使得碳原子氧化生成羰基、羟基和羧基等极性基团。
可选的，所述改性废旧橡胶颗粒由包括以下步骤的方法制备得到：
边搅拌边向废旧橡胶颗粒加入强氧化性酸，持续搅拌5-10min得到基础颗粒；边搅拌边向水中加入基础颗粒，持续搅拌10-15min，过滤晾干后得到改性废旧橡胶颗粒。
通过采用上述技术方案，能够使得废旧橡胶颗粒表面被强氧化性酸氧化，之后加入水中搅拌并晾干能够除去残留的强氧化性酸，得到表面含有极性基团的改性废旧橡胶颗粒。
可选的，所述二氧化硅气凝胶为表面改性二氧化硅气凝胶；所述表面改性二氧化硅气凝胶由普通二氧化硅气凝胶经硅烷偶联剂KH-570表面改性得到。
通过采用上述技术方案，通过硅烷偶联剂KH-570对普通二氧化硅气凝胶进行表面改性，使得二氧化硅气凝胶的分散性提高，降低二氧化硅气凝胶团聚的可能，提高了二氧化硅气凝胶分布在改性废旧橡胶颗粒表面的可能，从而能够更好地随改性废旧橡胶颗粒分散在干混砂浆，进一步提高了干混砂浆的保温性能；且硅烷偶联剂KH-570改性普通二氧化硅气凝胶后生成的硅氧键能够与极性基团作用，增强改性废旧橡胶颗粒与表面改性二氧化硅气凝胶的结合。
可选的，以表面改性二氧化硅气凝胶的重量为基准，所述表面改性二氧化硅气凝胶由包括以下重量份的原料制备得到：50-100份普通二氧化硅气凝胶，0.5-1份硅烷偶联剂KH-57，10-20份水，80-150份乙醇。
通过采用上述技术方案，能够改善普通二氧化硅气凝胶的表面性能，获得分散性更好的表面改性二氧化硅气凝胶。
可选的，所述表面改性二氧化硅气凝胶由包括以下步骤的方法制备得到：
边搅拌边向硅烷偶联剂KH-570中加入水，加入pH调节剂调节pH至3.5-4，持续搅拌5-10min得到改性液；
边搅拌边向乙醇中加入普通二氧化硅气凝胶和改性液得到混合液，在2000-2500r/min转速下剪切混合液2-5min得到悬浮液，在30-35℃下振荡悬浮液1-2h，过滤晾干后得到表面改性二氧化硅气凝胶。
通过采用上述技术方案，实现了对普通二氧化硅气凝胶的表面改性，得到了分散性更好的。
可选的，所述干混砂浆的原料还包括2-3重量份的可再分散性乳胶粉。
通过采用上述技术方案，可再分散性乳胶粉鞥能够进一步提高干混砂浆的增粘保水能够，增强水泥的粘结强度。
可选的，所述干混砂浆的原料还包括0.6-0.8重量份的纤维素醚。
通过采用上述技术方案，纤维素醚在干混砂浆中的“桥架”作用，能够有效增强浆体的黏度，降低各集料在水泥浆体中的下沉以及水泥颗粒在水分散体中的下沉，有效改善干混砂浆的工作性能。
第二方面，本申请提供一种干混砂浆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种干混砂浆的制备方法，包括以下步骤：
制备第一混合物：将改性废旧橡胶颗粒与二氧化硅气凝胶混合并持续搅拌5-10min得到第一混合物；
制备第二混合物：将剩余原料混合，持续搅拌5-10min得到第二混合物；
制备干混砂浆：边搅拌边向第二混合物中加入第一混合物，持续搅拌2-3min得到干混砂浆。
通过采用上述技术方案，能够获得优良保温性能的干混砂浆。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用改性废旧橡胶颗粒和二氧化硅气凝胶复配，改性废旧橡胶颗粒表面的极性基团与二氧化硅气凝胶中的硅氧键作用，增强了改性废旧橡胶颗粒与二氧化硅气凝胶的结合，使得二氧化硅气凝胶分布在改性废旧橡胶颗粒表面，从而使得二氧化硅气凝胶能够随着改性废旧橡胶颗粒分散在干混砂浆，提高了改性废旧橡胶颗粒所在处的强度，进而降低了废旧橡胶颗粒对干混砂浆强度的影响，且二者复配，使得干混砂浆的保温性能显著提升。
2、本申请中对采用表面改性二氧化硅气凝胶与改性废旧橡胶颗粒，分散性更好的表面改性二氧化硅气凝胶能够更好地随改性废旧橡胶颗粒分散在干混砂浆，进一步提高了干混砂浆的保温性能。
3、本申请中采用可再分散性乳胶粉、纤维素醚与粉煤灰、稠化粉配合，使得干混砂浆具备优良的保水率，以使其具备优良的工作性能。
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，予以特别说明的是：以下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，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
砂选用由废弃石料破碎得到的机制砂，粒径范围为0.1-0.5mm；
粉煤灰为I级粉煤灰；
强氧化性酸为浓硫酸；
pH调节剂为草酸；
可再分散性乳胶粉为增强聚丙烯；
纤维素醚为甲基纤维素醚。
改性废旧橡胶颗粒的制备例
制备例1
一种改性废旧橡胶颗粒的制备方法，包括以下步骤：
边搅拌边向100kg废旧橡胶颗粒加入10kg强氧化性酸，持续搅拌5min得到基础颗粒；边搅拌边向200kg水中加入基础颗粒，持续搅拌10min，过滤晾干后得到改性废旧橡胶颗粒。
制备例2
一种改性废旧橡胶颗粒的制备方法，包括以下步骤：
边搅拌边向120kg废旧橡胶颗粒加入12kg强氧化性酸，持续搅拌10min得到基础颗粒；边搅拌边向250kg水中加入基础颗粒，持续搅拌15min，过滤晾干后得到改性废旧橡胶颗粒。
制备例3
一种改性废旧橡胶颗粒的制备方法，包括以下步骤：
边搅拌边向110kg废旧橡胶颗粒加入11kg强氧化性酸，持续搅拌8min得到基础颗粒；边搅拌边向220kg水中加入基础颗粒，持续搅拌12min，过滤晾干后得到改性废旧橡胶颗粒。
表面改性二氧化硅气凝胶的制备例
制备例4
一种表面改性二氧化硅气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
边搅拌边向0.5kg硅烷偶联剂KH-570中加入10kg水，加入pH调节剂调节pH至3.5-4，持续搅拌5min得到改性液；
边搅拌边向80kg乙醇中加入50kg普通二氧化硅气凝胶和改性液得到混合液，在2000r/min转速下剪切混合液2min得到悬浮液，在30℃下振荡悬浮液1h，过滤晾干后得到表面改性二氧化硅气凝胶
制备例5
一种表面改性二氧化硅气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
边搅拌边向1kg硅烷偶联剂KH-570中加入20kg水，加入pH调节剂调节pH至3.5-4，持续搅拌10min得到改性液；
边搅拌边向150kg乙醇中加入100kg普通二氧化硅气凝胶和改性液得到混合液，在2500r/min转速下剪切混合液5min得到悬浮液，在35℃下振荡悬浮液2h，过滤晾干后得到表面改性二氧化硅气凝胶。
制备例6
一种表面改性二氧化硅气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
边搅拌边向0.8kg硅烷偶联剂KH-570中加入16kg水，加入pH调节剂调节pH至3.5-4，持续搅拌8min得到改性液；
边搅拌边向120kg乙醇中加入80kg普通二氧化硅气凝胶和改性液得到混合液，在2000r/min转速下剪切混合液5min得到悬浮液，在30℃下振荡悬浮液2h，过滤晾干后得到表面改性二氧化硅气凝胶。
实施例
实施例1
一种干混砂浆的制备方法，包括以下步骤：
制备第一混合物：将50kg由制备例1中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒与30kg普通二氧化硅气凝胶混合并持续搅拌5min得到第一混合物；
制备第二混合物：将120kg砂，25kg粉煤灰，10kg稠化粉混合，持续搅拌5min得到第二混合物；
制备干混砂浆：边搅拌边向第二混合物中加入第一混合物，持续搅拌2min得到干混砂浆。
实施例2
一种干混砂浆的制备方法，包括以下步骤：
制备第一混合物：将100kg由制备例1中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒与50kg普通二氧化硅气凝胶混合并持续搅拌10min得到第一混合物；
制备第二混合物：将300kg砂，30kg粉煤灰，25kg稠化粉混合，持续搅拌10min得到第二混合物；
制备干混砂浆：边搅拌边向第二混合物中加入第一混合物，持续搅拌3min得到干混砂浆。
实施例3
一种干混砂浆的制备方法，包括以下步骤：
制备第一混合物：将80kg由制备例1中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒与40kg普通二氧化硅气凝胶混合并持续搅拌8min得到第一混合物；
制备第二混合物：将250kg砂，28kg粉煤灰，20kg稠化粉混合，持续搅拌10min得到第二混合物；
制备干混砂浆：边搅拌边向第二混合物中加入第一混合物，持续搅拌3min得到干混砂浆。
实施例4
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中80kg改性废旧橡胶颗粒由制备例2中方法制备得到。
实施例5
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中80kg改性废旧橡胶颗粒由制备例3中方法制备得到。
实施例6
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中50kg普通二氧化硅气凝胶等重量替换为50kg由制备例4中方法得到的表面改性二氧化硅气凝胶。
实施例7
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中50kg普通二氧化硅气凝胶等重量替换为50kg由制备例5中方法得到的表面改性二氧化硅气凝胶。
实施例8
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中50kg普通二氧化硅气凝胶等重量替换为50kg由制备例6中方法得到的表面改性二氧化硅气凝胶。
实施例9
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例8中方法进行，不同之处在于，原料中还包括2kg可再分散性乳胶粉；将2kg可再分散性乳胶粉与250kg砂，28kg粉煤灰，20kg稠化粉混合，持续搅拌10min得到第二混合物。
实施例10
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例8中方法进行，不同之处在于，原料中还包括0.7kg纤维素醚；将0.7kg纤维素醚与250kg砂，28kg粉煤灰，20kg稠化粉混合，持续搅拌10min得到第二混合物。
对比例
对比例1
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中80kg由制备例3中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒与40kg普通二氧化硅气凝胶等重量替换为120kg砂。
对比例2
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中80kg由制备例3中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒与40kg普通二氧化硅气凝胶等重量替换为120kg普通废旧橡胶颗粒。
对比例3
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中80kg由制备例3中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒等重量替换为80kg普通废旧橡胶颗粒。
对比例4
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中40kg普通二氧化硅气凝胶等重量替换为40kg由制备例3中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒。
对比例5
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例5中方法进行，不同之处在于，原料中80kg由制备例3中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒等重量替换为80kg普通二氧化硅气凝胶。
对比例6
一种干混砂浆的制备方法，按照实施例8中方法进行，不同之处在于，原料中80kg由制备例3中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒等重量替换为80kg由制备例6中方法得到的表面改性二氧化硅气凝胶。
性能检测试验
按照JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》，对上述实施例和对比例进行抗压强度、保水率进行测试；采用SEI-3型准稳态法热物性测定仪测定上述实施例和对比例导热系数，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003566607570000081
结合实施例1-10以及对比例1-5并结合他们在表1中的数据发现，实施例1-10与对比例1-5中原料均添加有粉煤灰以及稠化粉，粉煤灰中玻璃微珠极具有火山活性还可在砂浆中作微集料起填充作用，能够有效该生干混砂浆的工作性能；稠化粉能够将增稠和保水很好地兼容在一起，稠化粉的添加使得干混砂浆的和易性和保水性得到改善；二者按照本申请公开配比加入，使得实施例1-10与对比例1-5中干混砂浆的保水率均满足施工要求。
结合实施例5和对比例1-5，以及他们在表1中数据可以看出，相较于实施例5，对比例1的不同之处在于，原料中改性废旧橡胶颗粒、普通二氧化硅气凝胶等重量替换为砂；对比例2的不同之处在于，原料中改性废旧橡胶颗粒、普通二氧化硅气凝胶等重量替换为普通废旧橡胶颗粒；对比例3的不同之处在于，原料中改性废旧橡胶颗粒等重量替换为普通废旧橡胶颗粒；对比例4的不同之处在于，原料中普通二氧化硅气凝胶等重量替换为由制备例3中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒；对比例5的不同之处在于，原料中改性废旧橡胶颗粒等重量替换为普通二氧化硅气凝胶。
对比例1-5中得到的干混砂浆的抗压强度均低于实施例5、对比例1-5中得到的干混砂浆的导热系数明显大于实施例5，说明实施例5中原料采用经强氧化性酸处理废旧橡胶颗粒后得到的改性废旧橡胶颗粒与二氧化硅气凝胶进行复配，能够显著提高干混砂浆的保温性能，并且降低了废旧橡胶颗粒加入对干混砂浆抗压强度的影响。
其根本原因在于，本申请中采用强氧化性酸处理废旧橡胶颗粒，为改性废旧橡胶颗粒表面引入了极性基团，改性废旧橡胶颗粒表面的极性基团能够与二氧化硅气凝胶中的硅氧键作用，从而增强改性废旧橡胶颗粒与二氧化硅气凝胶的结合，干混砂浆与水拌和后，能够使得高强度的二氧化硅气凝胶分布在改性废旧橡胶颗粒表面，从而使得二氧化硅气凝胶能够随着改性废旧橡胶颗粒分散在干混砂浆，提高了改性废旧橡胶颗粒所在处的强度，进而降低了废旧橡胶颗粒对干混砂浆强度的影响。并且二氧化硅气凝胶内部密布纳米级孔隙，能够有效保温绝热，二氧化硅气凝胶与改性废旧橡胶颗粒复配进一步增强干混砂浆的保温性能。
结合实施例8和对比例4、对比例6、实施例5以及表1的数据可以发现，不同于实施例8，对比例4的不同之处在于，原料中普通二氧化硅气凝胶等重量替换为由制备例3中方法制备得到的改性废旧橡胶颗粒，即原料中没有表面改性二氧化硅气凝胶；对比例6的不同之处在于，原料中改性废旧橡胶颗粒等重量替换为由制备例6中方法得到的表面改性二氧化硅气凝胶；实施例5的不同之处在于，原料中二氧化硅气凝胶为普通二氧化硅气凝胶，而非表面改性二氧化硅气凝胶。而实施例8中得到的干混砂浆的抗压强度和保温性能不仅远远高于对比例4和对比例6，还明显优于实施例5。
说明实施例8中采用表面改性二氧化硅气凝胶与改性废旧橡胶颗粒复配能够进一步提高干混砂浆的保温性能；本申请中通过硅烷偶联剂KH-570对普通二氧化硅气凝胶进行表面改性，使得二氧化硅气凝胶的分散性提高，降低二氧化硅气凝胶团聚的可能，提高了二氧化硅气凝胶分布在改性废旧橡胶颗粒表面的可能，从而能够更好地随改性废旧橡胶颗粒分散在干混砂浆，进一步提高了干混砂浆的保温性能。
结合实施例8和实施例9-10并结合表1可以看出，相较于实施例8，实施例9的不同之处在于，原料还包括有可再分散性乳胶粉；实施例10的不同之处在于，原料还包括有纤维素醚。实施例9-11中得到的干混砂浆的保水率，相较于实施例8均有明显提高；说明在干混砂浆的制备过程中，在原料中添加可再分散性乳胶粉和纤维素醚，能够有效提高干混砂浆的工作性能。
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 (9)

1.一种干混砂浆，其特征在于，由包括以下重量份的原料制备得到：
水泥120-200份，砂120-300份，粉煤灰25-30份，稠化粉10-25份，改性废旧橡胶颗粒50-100份，二氧化硅气凝胶30-50份；
所述改性废旧橡胶颗粒由废旧橡胶颗粒经强氧化性酸表面氧化改性得到，所述废旧橡胶颗粒由废旧轮胎破碎得到。
2.根据权利要求1所述的一种干混砂浆，其特征在于：以改性废旧橡胶颗粒的重量为基准，所述改性废旧橡胶颗粒，由包括以下重量份的原料制备得到：废旧橡胶颗粒100-120份，强氧化性酸10-12份；水200-250份。
3.根据权利要求2所述的一种干混砂浆，其特征在于：所述改性废旧橡胶颗粒由包括以下步骤的方法制备得到：
边搅拌边向废旧橡胶颗粒加入强氧化性酸，持续搅拌5-10min得到基础颗粒；边搅拌边向水中加入基础颗粒，持续搅拌10-15min，过滤晾干后得到改性废旧橡胶颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种干混砂浆，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶为表面改性二氧化硅气凝胶；所述表面改性二氧化硅气凝胶由普通二氧化硅气凝胶经硅烷偶联剂KH-570表面改性得到。
5.根据权利要求4所述的一种干混砂浆，其特征在于：以表面改性二氧化硅气凝胶的重量为基准，所述表面改性二氧化硅气凝胶由包括以下重量份的原料制备得到：50-100份普通二氧化硅气凝胶，0.5-1份硅烷偶联剂KH-57，10-20份水，80-150份乙醇。
6.根据权利要求5所述的一种干混砂浆，其特征在于：所述表面改性二氧化硅气凝胶由包括以下步骤的方法制备得到：
边搅拌边向硅烷偶联剂KH-570中加入水，加入pH调节剂调节pH至3.5-4，持续搅拌5-10min得到改性液；
边搅拌边向乙醇中加入普通二氧化硅气凝胶和改性液得到混合液，在2000-2500r/min转速下剪切混合液2-5min得到悬浮液，在30-35℃下振荡悬浮液1-2h，过滤晾干后得到表面改性二氧化硅气凝胶。
7.根据权利要求1所述的一种干混砂浆，其特征在于：所述干混砂浆的原料还包括2-3重量份的可再分散性乳胶粉。
8.根据权利要求1所述的一种干混砂浆，其特征在于：所述干混砂浆的原料还包括0.6-0.8重量份的纤维素醚。
9.如权利要求1-8中任一项所述的一种干混砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备第一混合物：将改性废旧橡胶颗粒与二氧化硅气凝胶混合并持续搅拌5-10min得到第一混合物；
制备第二混合物：将剩余原料混合，持续搅拌5-10min得到第二混合物；
制备干混砂浆：边搅拌边向第二混合物中加入第一混合物，持续搅拌2-3min得到干混砂浆。
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