CN115028409B - 一种旧墙改造砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料领域，具体为一种旧墙改造砂浆及其制备方法，包括以下组成成分：水泥、轻质粗砂、轻质细砂、羟丙基甲基纤维素、胶粉、聚羧酸减水剂、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂、水，本发明旧墙改造砂浆具有良好的力学性能和自愈合性能，使用后不会出现开裂、剥落现象，能够满足旧墙改造使用需求。

Description

一种旧墙改造砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体为一种旧墙改造砂浆及其制备方法。
背景技术
随着房屋长时间居住，原本雪白无暇的墙面难免黯淡老化，甚至都慢慢开裂、脱皮，这就需要对其进行重新清理改造，但是由于老的墙面含有油污、灰尘浮灰甚至裂纹，使用一般砂浆进行抹灰后常出现开裂、剥落现象，为后续粉刷、上涂料带来麻烦，影响了施工进展。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种旧墙改造砂浆及其制备方法。
所采用的技术方案如下：
一种旧墙改造砂浆，包括以下组成成分：
水泥、轻质粗砂、轻质细砂、羟丙基甲基纤维素、胶粉、聚羧酸减水剂、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂、水。
进一步地，包括以下重量份数的组成成分：
水泥400-430份、轻质粗砂200-240份、轻质细砂300-330份、羟丙基甲基纤维素2-4份、胶粉15-30份、聚羧酸减水剂1-1.5份、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂4-8份、水400-450份。
进一步地，所述胶粉由PVA胶粉和EVA胶粉组成。
进一步地，所述PVA胶粉和EVA胶粉的重量比为1：3-5。
进一步地，所述聚羧酸减水剂经过硅烷偶联剂改性处理。
进一步地，所述聚羧酸减水剂的制备方法如下：
将TPEG单体、亚硫酸钠加入水中得到溶液A，将溶液A加热升温至55-60℃并保温5-10min后加入硅烷偶联剂，将丙烯酸、过硫酸钾、巯基丙酸混合得到溶液B，将溶液B滴加入溶液A中，滴加时间为1-1.5h，滴毕后反应2-4h，恢复室温氢氧化钠调节体系pH至6-7即可。
进一步地，所述TPEG单体、丙烯酸、硅烷偶联剂的重量比为2：1：0.5-1。
进一步地，所述改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂的制备方法如下：
S1：将木质素磺酸钠、氢氧化铁加入水中，搅拌混合均匀并升温至40-50℃，逐渐滴加过氧化氢，滴毕后反应1-3h后过滤，减压蒸馏除水，得到改性木质素磺酸钠；
S2：所述改性木质素磺酸钠加入水中，再加入过硫酸钾溶液和聚丙烯酸钠，升温至55-60℃，反应6-8h后恢复室温，加入乙醇，静置24-48h后过滤，所得固体乙醇洗涤后烘干即可。
进一步地，S2中所述改性木质素磺酸钠和聚丙烯酸钠的重量比为1:1。
本发明还提供了一种旧墙改造砂浆的制备方法：
将羟丙基甲基纤维素、胶粉、聚羧酸减水剂、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂与第一份的水混合，搅拌均匀，得到混合物A，将水泥、轻质粗砂、轻质细砂和第二份的水混合，搅拌均匀，得到混合物B，再将混合物A加入混合物B中继续搅拌均匀即得所述旧墙改造砂浆。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种旧墙改造砂浆，PVA胶粉和EVA胶粉搭配使用能够提升砂浆的粘结强度和保水性能，聚羧酸减水剂加入硅烷偶联剂改性后，硅烷官能团水解生成硅羟基与水化产物表面的硅羟基发生化学键合，形成一层聚合物薄膜，有效控制水泥水化过程的进行，使砂浆的和易性改善，同时能使水泥在加水初期所形成的絮凝状结构分散解体，从而将絮凝结构内的水释放出来，减少内部孔隙体积，提升致密性和固化后的力学性能；聚丙烯酸钠树脂能够作为砂浆内部“蓄水库”，通过向砂浆内部释放其所吸收的水分，促进未水化水泥的进一步水化，产生愈合产物，进而填充、堵塞裂缝，使得裂缝得以愈合，改性木质素磺酸钠对聚丙烯酸钠树脂进行接枝改性处理能进一步提升其对水的吸收能力，而且改性后的木质素磺酸钠上富含羟基、羧基、磺酸基等基团还可改善其分散性能，本发明旧墙改造砂浆具有良好的力学性能和自愈合性能，使用后不会出现开裂、剥落现象，能够满足旧墙改造使用需求。
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：
一种旧墙改造砂浆，包括以下重量份数的组成成分：
硅酸盐水泥430份、轻质粗砂240份、轻质细砂330份、羟丙基甲基纤维素4份、PVA胶粉4份、EVA胶粉20份、聚羧酸减水剂1份、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂5份、水400份。
其中，聚羧酸减水剂的制备方法如下：
将TPEG单体、亚硫酸钠加入水中得到溶液A，将溶液A加热升温至60℃并保温10min后加入硅烷偶联剂KH-570，将丙烯酸、过硫酸钾、巯基丙酸混合得到溶液B，将溶液B滴加入溶液A中，滴加时间为1.5h，滴毕后反应3h，恢复室温用30wt％氢氧化钠调节体系pH至6-7即可，TPEG单体、丙烯酸、硅烷偶联剂的重量比为2：1：0.5，巯基丙酸用量为TPEG单体重量的0.5％。
改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂的制备方法如下：
将木质素磺酸钠、氢氧化铁加入水中，搅拌混合均匀并升温至50℃，逐渐滴加过氧化氢，滴毕后反应2h后过滤，减压蒸馏除水，得到改性木质素磺酸钠，所述改性木质素磺酸钠加入水中，再加入过硫酸钾溶液和聚丙烯酸钠，改性木质素磺酸钠和聚丙烯酸钠的重量比为1:1，升温至60℃，反应8h后恢复室温，加入乙醇，静置24h后过滤，所得固体乙醇洗涤后烘干即可。
上述旧墙改造砂浆的制备方法：
将羟丙基甲基纤维素、PVA胶粉、EVA胶粉、聚羧酸减水剂、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂与第一份的水混合，搅拌均匀，得到混合物A，将硅酸盐水泥、轻质粗砂、轻质细砂和第二份的水混合，搅拌均匀，得到混合物B，再将混合物A加入混合物B中继续搅拌均匀即得所述旧墙改造砂浆。
实施例2：
一种旧墙改造砂浆，包括以下重量份数的组成成分：
硅酸盐水泥430份、轻质粗砂240份、轻质细砂330份、羟丙基甲基纤维素4份、PVA胶粉4份、EVA胶粉20份、聚羧酸减水剂1.5份、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂8份、水450份。
其中，聚羧酸减水剂的制备方法如下：
将TPEG单体、亚硫酸钠加入水中得到溶液A，将溶液A加热升温至60℃并保温10min后加入硅烷偶联剂KH-570，将丙烯酸、过硫酸钾、巯基丙酸混合得到溶液B，将溶液B滴加入溶液A中，滴加时间为1.5h，滴毕后反应4h，恢复室温用30wt％氢氧化钠调节体系pH至6-7即可，TPEG单体、丙烯酸、硅烷偶联剂的重量比为2：1：1，巯基丙酸用量为TPEG单体重量的0.5％。
改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂的制备方法如下：
将木质素磺酸钠、氢氧化铁加入水中，搅拌混合均匀并升温至50℃，逐渐滴加过氧化氢，滴毕后反应3h后过滤，减压蒸馏除水，得到改性木质素磺酸钠，所述改性木质素磺酸钠加入水中，再加入过硫酸钾溶液和聚丙烯酸钠，改性木质素磺酸钠和聚丙烯酸钠的重量比为1:1，升温至60℃，反应8h后恢复室温，加入乙醇，静置48h后过滤，所得固体乙醇洗涤后烘干即可。
上述旧墙改造砂浆的制备方法：
将羟丙基甲基纤维素、PVA胶粉、EVA胶粉、聚羧酸减水剂、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂与第一份的水混合，搅拌均匀，得到混合物A，将硅酸盐水泥、轻质粗砂、轻质细砂和第二份的水混合，搅拌均匀，得到混合物B，再将混合物A加入混合物B中继续搅拌均匀即得所述旧墙改造砂浆。
实施例3：
一种旧墙改造砂浆，包括以下重量份数的组成成分：
硅酸盐水泥400份、轻质粗砂200份、轻质细砂300份、羟丙基甲基纤维素2份、PVA胶粉4份、EVA胶粉20份、聚羧酸减水剂1份、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂4份、水400份。
其中，聚羧酸减水剂的制备方法如下：
将TPEG单体、亚硫酸钠加入水中得到溶液A，将溶液A加热升温至55℃并保温5min后加入硅烷偶联剂KH-570，将丙烯酸、过硫酸钾、巯基丙酸混合得到溶液B，将溶液B滴加入溶液A中，滴加时间为1h，滴毕后反应2h，恢复室温用30wt％氢氧化钠调节体系pH至6-7即可，TPEG单体、丙烯酸、硅烷偶联剂的重量比为2：1：0.5，巯基丙酸用量为TPEG单体重量的0.5％。
改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂的制备方法如下：
将木质素磺酸钠、氢氧化铁加入水中，搅拌混合均匀并升温至40℃，逐渐滴加过氧化氢，滴毕后反应1h后过滤，减压蒸馏除水，得到改性木质素磺酸钠，所述改性木质素磺酸钠加入水中，再加入过硫酸钾溶液和聚丙烯酸钠，改性木质素磺酸钠和聚丙烯酸钠的重量比为1:1，升温至55℃，反应6h后恢复室温，加入乙醇，静置24h后过滤，所得固体乙醇洗涤后烘干即可。
上述旧墙改造砂浆的制备方法：
将羟丙基甲基纤维素、PVA胶粉、EVA胶粉、聚羧酸减水剂、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂与第一份的水混合，搅拌均匀，得到混合物A，将硅酸盐水泥、轻质粗砂、轻质细砂和第二份的水混合，搅拌均匀，得到混合物B，再将混合物A加入混合物B中继续搅拌均匀即得所述旧墙改造砂浆。
实施例4：
一种旧墙改造砂浆，包括以下重量份数的组成成分：
硅酸盐水泥430份、轻质粗砂200份、轻质细砂330份、羟丙基甲基纤维素2份、PVA胶粉4份、EVA胶粉20份、聚羧酸减水剂1.5份、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂4份、水450份。
其中，聚羧酸减水剂的制备方法如下：
将TPEG单体、亚硫酸钠加入水中得到溶液A，将溶液A加热升温至55℃并保温10min后加入硅烷偶联剂KH-570，将丙烯酸、过硫酸钾、巯基丙酸混合得到溶液B，将溶液B滴加入溶液A中，滴加时间为1h，滴毕后反应4h，恢复室温用30wt％氢氧化钠调节体系pH至6-7即可，TPEG单体、丙烯酸、硅烷偶联剂的重量比为2：1：0.5，巯基丙酸用量为TPEG单体重量的0.5％。
改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂的制备方法如下：
将木质素磺酸钠、氢氧化铁加入水中，搅拌混合均匀并升温至50℃，逐渐滴加过氧化氢，滴毕后反应1h后过滤，减压蒸馏除水，得到改性木质素磺酸钠，所述改性木质素磺酸钠加入水中，再加入过硫酸钾溶液和聚丙烯酸钠，改性木质素磺酸钠和聚丙烯酸钠的重量比为1:1，升温至60℃，反应6h后恢复室温，加入乙醇，静置48h后过滤，所得固体乙醇洗涤后烘干即可。
上述旧墙改造砂浆的制备方法：
将羟丙基甲基纤维素、PVA胶粉、EVA胶粉、聚羧酸减水剂、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂与第一份的水混合，搅拌均匀，得到混合物A，将硅酸盐水泥、轻质粗砂、轻质细砂和第二份的水混合，搅拌均匀，得到混合物B，再将混合物A加入混合物B中继续搅拌均匀即得所述旧墙改造砂浆。
实施例5：
一种旧墙改造砂浆，包括以下重量份数的组成成分：
硅酸盐水泥400份、轻质粗砂240份、轻质细砂300份、羟丙基甲基纤维素4份、PVA胶粉4份、EVA胶粉20份、聚羧酸减水剂1份、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂8份、水400份。
其中，聚羧酸减水剂的制备方法如下：
将TPEG单体、亚硫酸钠加入水中得到溶液A，将溶液A加热升温至60℃并保温5min后加入硅烷偶联剂KH-570，将丙烯酸、过硫酸钾、巯基丙酸混合得到溶液B，将溶液B滴加入溶液A中，滴加时间为1.5h，滴毕后反应2h，恢复室温用30wt％氢氧化钠调节体系pH至6-7即可，TPEG单体、丙烯酸、硅烷偶联剂的重量比为2：1：1，巯基丙酸用量为TPEG单体重量的0.5％。
改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂的制备方法如下：
将木质素磺酸钠、氢氧化铁加入水中，搅拌混合均匀并升温至40℃，逐渐滴加过氧化氢，滴毕后反应3h后过滤，减压蒸馏除水，得到改性木质素磺酸钠，所述改性木质素磺酸钠加入水中，再加入过硫酸钾溶液和聚丙烯酸钠，改性木质素磺酸钠和聚丙烯酸钠的重量比为1:1，升温至55℃，反应8h后恢复室温，加入乙醇，静置24h后过滤，所得固体乙醇洗涤后烘干即可。
上述旧墙改造砂浆的制备方法：
将羟丙基甲基纤维素、PVA胶粉、EVA胶粉、聚羧酸减水剂、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂与第一份的水混合，搅拌均匀，得到混合物A，将硅酸盐水泥、轻质粗砂、轻质细砂和第二份的水混合，搅拌均匀，得到混合物B，再将混合物A加入混合物B中继续搅拌均匀即得所述旧墙改造砂浆。
对比例1：
与实施例1基本相同，区别在于，聚羧酸减水剂制备时不加入硅烷偶联剂KH-570。
对比例2：
与实施例1基本相同，区别在于，用市售聚丙烯酸钠树脂代替改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂。
对比例3：
与实施例1基本相同，区别在于，木质素磺酸钠不经过改性处理，直接与聚丙烯酸钠树脂接枝。
力学性能测试：
将本发明实施例1-5及对比例1-3中的旧墙改造砂浆制成试件，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：
Figure BDA0003682737110000101
Figure BDA0003682737110000111
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，本发明旧墙改造砂浆具有良好的力学性能，能够满足旧墙改造使用，其中，抗折强度≥11.5MPa，抗压强度≥31.6MPa，抗拉强度≥4.5MPa，粘结强度≥2.8MPa。
自愈合性能测试：
将本发明实施例1-5及对比例1-3中的旧墙改造砂浆制成试件，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；
在试件粘贴应变片，当压力机对试件缓慢施压时通过观察应变值的变化及试件表面的开裂程度制作裂缝(宽度≤0.02mm)，随后将制备裂缝的试件分别在自然养护、标准养护和水中养护条件下养护28d，采用超景深立体显微镜对愈合前后试件表面裂缝进行观测，使用PTGui软件将显微镜照片拼接成全景图统计裂缝面积，根据裂缝愈合前后面积变化计算愈合率(η)，测试结果如下表2所示；
η＝[(W1-W2)/W1]×100％
W1为初始裂缝面积，W2为养护28d后裂缝面积
表2：
Figure BDA0003682737110000121
由上表2可知，本发明所制备的旧墙改造砂浆具有一定的自愈合性能，自然养护愈合率≥84.4％、自然养护愈合率≥96.5％、自然养护愈合率达到100％。
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 (6)

1.一种旧墙改造砂浆，其特征在于，包括以下重量份数的组成成分：
水泥400-430份、轻质粗砂200-240份、轻质细砂300-330份、羟丙基甲基纤维素2-4份、胶粉15-30份、聚羧酸减水剂1-1.5份、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂4-8份、水400-450份；
所述聚羧酸减水剂的制备方法如下：
将TPEG单体、亚硫酸钠加入水中得到溶液A，将溶液A加热升温至55-60℃并保温5-10min后加入硅烷偶联剂，将丙烯酸、过硫酸钾、巯基丙酸混合得到溶液B，将溶液B滴加入溶液A中，滴加时间为1-1.5h，滴毕后反应2-4h，恢复室温氢氧化钠调节体系pH至6-7即可；
所述改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂的制备方法如下：
S1：将木质素磺酸钠、氢氧化铁加入水中，搅拌混合均匀并升温至40-50℃，逐渐滴加过氧化氢，滴毕后反应1-3h后过滤，减压蒸馏除水，得到改性木质素磺酸钠；
S2：所述改性木质素磺酸钠加入水中，再加入过硫酸钾溶液和聚丙烯酸钠，升温至55-60℃，反应6-8h后恢复室温，加入乙醇，静置24-48h后过滤，所得固体乙醇洗涤后烘干即可。
2.如权利要求1所述的旧墙改造砂浆，其特征在于，所述胶粉由PVA胶粉和EVA胶粉组成。
3.如权利要求2所述的旧墙改造砂浆，其特征在于，所述PVA胶粉和EVA胶粉的重量比为1：3-5。
4.如权利要求1所述的旧墙改造砂浆，其特征在于，所述TPEG单体、丙烯酸、硅烷偶联剂的重量比为2：1：0.5-1。
5.如权利要求1所述的旧墙改造砂浆，其特征在于，S2中所述改性木质素磺酸钠和聚丙烯酸钠的重量比为1:1。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的旧墙改造砂浆的制备方法，其特征在于，将羟丙基甲基纤维素、胶粉、聚羧酸减水剂、改性木质素磺酸钠接枝聚丙烯酸钠树脂与第一份的水混合，搅拌均匀，得到混合物A，将水泥、轻质粗砂、轻质细砂和第二份的水混合，搅拌均匀，得到混合物B，再将混合物A加入混合物B中继续搅拌均匀即得所述旧墙改造砂浆。
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