CN115073107B - 一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及砂浆建材技术领域，具体公开了一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆的制备方法，所述抗冲击耐腐蚀环保砂浆，包括以下重量份的原料：硫铝酸钙改性硅酸盐水泥450‑500份、橡胶颗粒55‑80份、细砂300‑350份、壳聚糖改性聚丙烯纤维12‑15份、改性玄武岩纤维20‑30份、多元羧酸高效粉体减水剂10‑15份、水520‑650份。本申请还提出了一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆的制备方法，通过原料选取和搭配，以及制备工艺和步骤的调整，有效提高了各原料间的协同作用，最大限度的优化了水泥砂浆的原料及其配比，增强了水泥砂浆的抗冲击耐腐蚀能力。

Description

一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆及其制备方法
技术领域
本申请涉及砂浆建材技术领域，更具体地说，它涉及一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆及其制备方法。
背景技术
传统的建筑材料（如钢材、混凝土等）自身存在一些如耐腐蚀性差、自重大、寿命短等弊端，已经不能完全满足如今建筑领域“绿色、环保、可持续”的发展需求，同时建筑领域内高层结构、大跨度结构成为当今的发展趋势，在这些建筑结构中像混凝土、钢筋混凝土这样的水泥基复合材料的缺点也就日益明显，开裂、耐久性等问题也成为领域内研究的重中之重，因此越来越多轻质、高强、耐腐蚀性能好的新型材料逐渐被研发并且投入使用。
如今，绿色、环保等一系列问题受到越来越多人的关心和重视，对于现有的、可利用的资源应在秉承这一发展理念下去研究和开发，进而才能使相应的产业和市场得到可持续发展。
玄武岩纤维在纤维增强结构领域如纤维布、纤维片等得到了广泛的研究和应用，但对于将其作为增强材料应用于水泥基材料中，其性能贡献的研究、对水泥基材料的影响因素等仍在不断探索之中。玄武岩纤维作为一种新型的混凝土增强材料，在土木工程领域有着非常广阔的应用前景。目前大量的研究均是围绕掺加了玄武岩纤维的混凝土进行的。玄武岩纤维结构强度适中，耐火性能好，可作为混凝土结构的增强材料。在混凝土中掺入连续玄武岩纤维，这种复合材料不仅保留了混凝土本身抗压强度高的优点，另外相较于普通混凝土来说，玄武岩纤维与混凝土相结合，可以有效地防止产生裂纹早期干燥收缩的问题，有助于提高混凝土的早期抗裂性，增强其抗渗性、抗冻性和抗冲击性；且玄武岩纤维作为一种典型的硅酸盐纤维，与混凝土或水泥砂浆混合可较为容易的分散在复合材料内，故玄武岩纤维在水泥基材料的应用中具有增强、加固、增韧和延长寿命的作用；此外新拌玄武岩纤维混凝土还具有良好的体积稳定性、工作性和耐久性，且和易性较好，待混凝土成型后能同时具有优异的耐热性、抗渗性、抗裂性和抗冲击性。高强砂浆是一种常用的喷射混凝土材料，在喷射混凝土中加入玄武岩纤维使得复合材料具有了某些特殊的性能，例如在掺加了玄武岩纤维后可以提高新拌砂浆的粘结力，减少收缩，改善其抗折强度、抗压强度等力学性能，并赋予了砂浆一定的韧性，减少了裂缝的发展。
将多种组分复合而成的材料看作为一种多项复合体系，其中水泥作为基体材料，而玄武岩纤维则作为增强材料，将复合材料本身看做是纤维和基体两大组分组成，其作为一个多相复合体系，因纤维的掺入使得水泥基体的性能得到提高，故而两者间的性能相互叠加，表明复合材料的整体性能等于各组分性能相和。因为水泥基体与粗糙的纤维表面存在化学胶着力、摩擦力和机械咬合力，所以内部掺杂了一定量纤维的水泥基复合材料，在受力时可以使其结构中的内力分布的更为均匀，因此材料整体的力学性能有所增强，这也就意味着避免了结构因受力不均匀而出现脆弱部位从而产生的裂缝，而且，在混凝土内掺加了纤维在某种程度上可以代替钢筋的作用，因纤维比表面积更大，增加了材料间的黏结性，所以材料的整体性更强，例如在韧性、抗疲劳特性、抗冲击性能等方面，使得掺加了纤维的水泥基材料性能更为优异。
对水泥砂浆原料的选取和改性是一种行之有效的方法，经改性后的水泥砂浆因具有较好的抗冲击耐腐蚀性能。基于此，本申请提供一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆及其制备方法。
发明内容
为了提高砂浆抗冲击耐腐蚀能力，本申请提供了一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆及其制备方法，通过原料选取和搭配，以及制备工艺和步骤的调整，有效提高了各原料间的协同作用，最大限度的优化了水泥砂浆的原料及其配比，增强了水泥砂浆的抗冲击耐腐蚀能力。
第一方面，本申请提供一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，采用如下的技术方案：
一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，包括以下重量份的原料：硫铝酸钙改性硅酸盐水泥450-500份、橡胶颗粒55-80份、细砂300-350份、壳聚糖改性聚丙烯纤维12-15份、改性玄武岩纤维20-30份、多元羧酸高效粉体减水剂10-15份、水 520-650份；
其中多元羧酸高效粉体减水剂具体型号为PC-1，购自上海可鸿化工有限公司；
所述改性玄武岩纤维的制备方法包括：以无水乙醇作为溶剂，将体积比为1:3-5的质量分数为0.4%γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷以及质量分数为1%的双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物配置成溶液，搅拌均匀并水解 15-30分钟；再按照 1:2的浴比加入预处理后的玄武岩纤维，浸泡 1小时后取出；在室温下自然晾干后放入100-120℃烘箱中烘干，使玄武岩纤维在高温下与硅烷偶联剂反应完全，而后经室温冷却后密封保存。
硅烷偶联剂表面改性玄武岩纤维增强复合材料的过程是：硅烷偶联剂水解形成的硅醇与玄武岩纤维表面主要的化学基团（Si-OH）发生反应形成Si-O-Si键或氢键，非水解基团与复合材料基体相结合，在复合材料基体与玄武岩纤维界面之间形成Si-O-Si-RY（R为材料基体）作用键，使基体材料与玄武岩纤维粘附结合，在基体材料与玄武岩纤维表面之间形成一层传输应力界面层。
其中，硅烷偶联剂表面改性玄武岩纤维的作用效果与硅烷偶联剂的种类、水解程度及含量有关。硅烷偶联剂的种类和水解程度决定了活性基团的数量和对基体材料表面的改性效果；不同的硅烷偶联剂可水解的基团不同，水解后与玄武岩纤维形成的含氧基团键的种类和数量不同，因而改性效果不同。
本申请中利用γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷以及双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物两种硅烷偶联剂的配合使用，使玄武岩纤维生产过程中人为或机械造成的表面缺陷得到愈合，增强了纤维自身的性能，同时在纤维表面形成一层硅烷膜，既保护了纤维不被氧化腐蚀又提高了玄武岩纤维表面活性。利用硅烷偶联剂在改善玄武岩纤维性能的同时，将其作为原料配置砂浆，有效提升砂浆的抗冲击和抗腐蚀能力。
优选的，所述硫铝酸钙改性硅酸盐水泥的制备方法包括：
（1）将硫铝酸钙加入无水乙醇中进行搅拌预处理；
（2）纳米硅灰石、钛酸酯偶联剂加入无水乙醇中，搅拌状态下将体系加热至60-80℃，加入预处理后的硫铝酸钙，充分混合后，搅拌后洗涤，干燥，得到包覆硫铝酸钙；
（3）将硅酸盐水泥熟料、包覆硫铝酸钙、石灰石、石膏与砂岩混合均匀，加入至研磨机中研磨，得到混合料；在温度1000-1200℃煅烧，煅烧时间为40-60min，自然冷却至室温，加入至研磨机中研磨，得到硫铝酸钙改性硅酸盐水泥。
硫铝酸钙改性硅酸盐水泥熟料是在传统硅酸盐水泥熟料体系中引入C4A3S矿物制备的一种高胶凝性水泥熟料，它具有较高的强度和较好的与混合材的复合性。硫铝酸钙改性硅酸盐水泥区别与传统硅酸盐水泥，矿物组成中引入了无水硫铝酸钙矿物，能够使得砂浆材料稳定性相对于传统硅酸盐水泥有所改善。
优选的，所述玄武岩纤维直径为10-20μm，长度为10-15mm。
优选的，所述玄武岩纤维的预处理方法包括：将玄武岩纤维在 250℃的环境下加热2-5h，去除纤维表面的浸润剂；待冷却后将纤维放置于丙酮溶液中浸泡2-3h，取出后用自来水多次冲洗直至干净，而后在自然环境下晾干，待其干燥后进行密封保存。
优选的，所述壳聚糖改性聚丙烯纤维的步骤包括：将壳聚糖与聚丙烯纤维进行共混干燥，首先将壳聚糖颗粒在80℃条件下干燥8-10h，再与聚丙烯纤维共混后在120℃干燥4-6h，混合干燥完成后进行熔体纺丝即得到壳聚糖改性聚丙烯纤维。
优选的，所述壳聚糖与聚丙烯质量比为1-5：60。
优选的，所述壳聚糖为片状，分子量为2.4×105，脱乙酰度85%。
第二方面，本申请还提供一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆的制备方法，具体包括以下制备步骤：
S1、制备硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、壳聚糖改性聚丙烯纤维以及改性玄武岩纤维，备用；
S2、按重量份计，称取硫铝酸钙改性硅酸盐水泥450-500份、橡胶颗粒55-80份、细砂300-350份、壳聚糖改性聚丙烯纤维12-15份、改性玄武岩纤维20-30份、多元羧酸高效粉体减水剂10-15份，备用；首先将硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、橡胶颗粒、细砂与多元羧酸高效粉体减水剂加入研磨机中研磨，得到粒径为200-260μm的混合料；
S3：往步骤S2的混合料中投入壳聚糖改性聚丙烯纤维和改性玄武岩纤维，控制混合物的温度为90-130℃，在500-600r/min条件下加水进行搅拌，随后降温至40-50℃，继续搅拌，最后得到砂浆产品。通过采用上述技术方案，将原料进行研磨和分散，保证辅料的均匀混合；随后加入壳聚糖改性聚丙烯纤维以及改性玄武岩纤维配置成水泥砂浆，有效保证了各原料成分的快速混合和集合，从而有效增强水泥砂浆的抗冲击耐腐蚀性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
（1）本申请采用硫铝酸钙改性硅酸盐水泥和细砂作为主要成分，通过用壳聚糖改性聚丙烯纤维和改性玄武岩纤维两种纤维材料的结合，并以硫铝酸钙改性硅酸盐水泥作为水泥基料，相对于现有采用常规水泥材料在原料的矿物组成中引入了具有早强、快硬、微膨胀特性的无水硫铝酸钙矿物，具有烧成温度低、早期性能优良、体积稳定性等优异性能；
（2）玄武岩纤维是以自然界中的玄武岩矿石为主要原料生产、制造的一种环保型无机纤维，其具有优异的热稳定性、化学稳定性及抗腐蚀性等，本发明通过对玄武岩纤维的表面改性有效增强玄武岩纤维与基体材料之间的结合性能，硅烷偶联剂水解形成硅醇，经缩合进一步与材料表面的化学基团形成氢键或A－O－Si（A代表材料基体）作用键，使硅烷偶联剂接枝吸附在改性后的颗粒表面附着有许多环氧树脂材料表面，而硅烷偶联剂使玄武岩纤维生产过程中人为或机械造成的表面缺陷得到愈合，增强了纤维自身的性能，同时在纤维表面形成一层硅烷膜，既保护了纤维不被氧化腐蚀又提高了玄武岩纤维表面活性；
（3）本申请中还对聚丙烯纤维进行优化，在提升砂浆的同时能够有效的降低制作成本和制造时间；在此基础上，该水泥砂浆的抗冲击耐腐蚀性能也得到显著改善；本申请原料选用科学合理，且制备方法简单，制备成本低，所得水泥砂浆性能优异，可得广泛应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本申请作进一步解说。
实施例1
本申请提出的一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，包括以下重量份的原料：硫铝酸钙改性硅酸盐水泥470份、橡胶颗粒65份、细砂320份、壳聚糖改性聚丙烯纤维13份、改性玄武岩纤维25份、多元羧酸高效粉体减水剂12份、水 600份；
其中多元羧酸高效粉体减水剂具体型号为PC-1，购自上海可鸿化工有限公司；
所述改性玄武岩纤维的制备方法包括：
（1）玄武岩纤维的预处理方法：将玄武岩纤维在250℃的环境下加热4h，去除纤维表面的浸润剂；待冷却后将纤维放置于丙酮溶液中浸泡2.5h，取出后用自来水多次冲洗直至干净，而后在自然环境下晾干，待其干燥后进行密封保存；
（2）以无水乙醇作为溶剂，将体积比为1:3的质量分数为0.4%γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷以及质量分数为1%的双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物配置成溶液，搅拌均匀并水解 20分钟；再按照 1:2的浴比加入预处理后的玄武岩纤维，浸泡 1小时后取出；在室温下自然晾干后放入110℃烘箱中烘干，使玄武岩纤维在高温下与硅烷偶联剂反应完全，而后经室温冷却后密封保存；
其中，所述玄武岩纤维直径为15μm，长度为12mm。
所述硫铝酸钙改性硅酸盐水泥的制备方法包括：
（1）将5份硫铝酸钙加入25份无水乙醇中进行搅拌预处理；
（2）将2份纳米硅灰石、0.5份钛酸酯偶联剂加入10份无水乙醇中，搅拌状态下将体系加热至70℃，加入预处理后的硫铝酸钙2份，充分混合后，搅拌后洗涤，干燥，得到包覆硫铝酸钙；
（3）将80份硅酸盐水泥熟料、20份包覆硫铝酸钙、10份石灰石、5份石膏与5份砂岩混合均匀，加入至研磨机中研磨，得到粒径为200μm混合料；在温度1100℃煅烧，煅烧时间为50min，自然冷却至室温，加入至研磨机中研磨，得到硫铝酸钙改性硅酸盐水泥。
所述壳聚糖改性聚丙烯纤维的步骤包括：将壳聚糖与聚丙烯纤维进行共混干燥，首先将壳聚糖颗粒在80℃条件下干燥9h，再与聚丙烯纤维共混后在120℃干燥5h，混合干燥完成后进行熔体纺丝即得到壳聚糖改性聚丙烯纤维。
其中，所述壳聚糖与聚丙烯质量比为1：50；所述壳聚糖为片状，分子量为2.4×105，脱乙酰度85%。
本申请还提出了一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、壳聚糖改性聚丙烯纤维以及改性玄武岩纤维，备用；
S2、按重量份计，称取硫铝酸钙改性硅酸盐水泥470份、橡胶颗粒65份、细砂320份、壳聚糖改性聚丙烯纤维13份、改性玄武岩纤维25份、多元羧酸高效粉体减水剂12份、水 600份，备用；首先将硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、橡胶颗粒、细砂与多元羧酸高效粉体减水剂加入研磨机中研磨，得到粒径为240μm的混合料；
S3：往步骤S2的混合料中投入壳聚糖改性聚丙烯纤维和改性玄武岩纤维，控制混合物的温度为110℃，在550r/min条件下加水进行搅拌，随后降温至45℃，继续搅拌，最后得到砂浆产品。
实施例2
本申请提出的一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，包括以下重量份的原料：硫铝酸钙改性硅酸盐水泥450份、橡胶颗粒55份、细砂300份、壳聚糖改性聚丙烯纤维12份、改性玄武岩纤维20份、多元羧酸高效粉体减水剂10份、水 520份；
其中多元羧酸高效粉体减水剂具体型号为PC-1，购自上海可鸿化工有限公司；
所述改性玄武岩纤维的制备方法包括：
（1）玄武岩纤维的预处理方法：将玄武岩纤维在 250℃的环境下加热2h，去除纤维表面的浸润剂；待冷却后将纤维放置于丙酮溶液中浸泡3h，取出后用自来水多次冲洗直至干净，而后在自然环境下晾干，待其干燥后进行密封保存；
（2）以无水乙醇作为溶剂，将体积比为1:4的质量分数为0.6%γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷以及质量分数为0.8%的双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物配置成溶液，搅拌均匀并水解 30分钟；再按照 1:2的浴比加入预处理后的玄武岩纤维，浸泡 1小时后取出；在室温下自然晾干后放入120℃烘箱中烘干，使玄武岩纤维在高温下与硅烷偶联剂反应完全，而后经室温冷却后密封保存；
其中，所述玄武岩纤维直径为20μm，长度为10mm。
所述硫铝酸钙改性硅酸盐水泥的制备方法包括：
（1）将2份硫铝酸钙加入30份无水乙醇中进行搅拌预处理；
（2）将1份纳米硅灰石、1份钛酸酯偶联剂加入20份无水乙醇中，搅拌状态下将体系加热至60℃，加入预处理后的硫铝酸钙0.5份，充分混合后，搅拌后洗涤，干燥，得到包覆硫铝酸钙；
（3）将60份硅酸盐水泥熟料、10份包覆硫铝酸钙、5份石灰石、2份石膏与1份砂岩混合均匀，加入至研磨机中研磨，得到粒径为220μm混合料；在温度1000℃煅烧，煅烧时间为40min，自然冷却至室温，加入至研磨机中研磨，得到硫铝酸钙改性硅酸盐水泥。
所述壳聚糖改性聚丙烯纤维的步骤包括：将壳聚糖与聚丙烯纤维进行共混干燥，首先将壳聚糖颗粒在80℃条件下干燥8h，再与聚丙烯纤维共混后在120℃干燥4h，混合干燥完成后进行熔体纺丝即得到壳聚糖改性聚丙烯纤维。
其中，所述壳聚糖与聚丙烯质量比为1：60；所述壳聚糖为片状，分子量为2.4×105，脱乙酰度85%。
本申请还提出了一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、壳聚糖改性聚丙烯纤维以及改性玄武岩纤维，备用；
S2、按重量份计，称取硫铝酸钙改性硅酸盐水泥450份、橡胶颗粒55份、细砂300份、壳聚糖改性聚丙烯纤维12份、改性玄武岩纤维20份、多元羧酸高效粉体减水剂10份、水 520份；备用；首先将硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、橡胶颗粒、细砂与多元羧酸高效粉体减水剂加入研磨机中研磨，得到粒径为200μm的混合料；
S3：往步骤S2的混合料中投入壳聚糖改性聚丙烯纤维和改性玄武岩纤维，控制混合物的温度为90℃，在500r/min条件下加水进行搅拌，随后降温至40℃，继续搅拌，最后得到砂浆产品。
实施例3
本申请提出的一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，包括以下重量份的原料：硫铝酸钙改性硅酸盐水泥500份、橡胶颗粒80份、细砂350份、壳聚糖改性聚丙烯纤维15份、改性玄武岩纤维30份、多元羧酸高效粉体减水剂15份、水 650份；
其中多元羧酸高效粉体减水剂具体型号为PC-1，购自上海可鸿化工有限公司；
所述改性玄武岩纤维的制备方法包括：
（1）玄武岩纤维的预处理方法：将玄武岩纤维在 250℃的环境下加热5h，去除纤维表面的浸润剂；待冷却后将纤维放置于丙酮溶液中浸泡3h，取出后用自来水多次冲洗直至干净，而后在自然环境下晾干，待其干燥后进行密封保存；
（2）以无水乙醇作为溶剂，将体积比为1:5的质量分数为0.3%γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷以及质量分数为1%的双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物配置成溶液，搅拌均匀并水解 30分钟；再按照 1:2的浴比加入预处理后的玄武岩纤维，浸泡 1小时后取出；在室温下自然晾干后放入120℃烘箱中烘干，使玄武岩纤维在高温下与硅烷偶联剂反应完全，而后经室温冷却后密封保存；
其中，所述玄武岩纤维直径为20μm，长度为15mm。
所述硫铝酸钙改性硅酸盐水泥的制备方法包括：
（1）将5份硫铝酸钙加入10份无水乙醇中进行搅拌预处理；
（2）将5份纳米硅灰石、1份钛酸酯偶联剂加入25份无水乙醇中，搅拌状态下将体系加热至80℃，加入预处理后的硫铝酸钙3份，充分混合后，搅拌后洗涤，干燥，得到包覆硫铝酸钙；
（3）将100份硅酸盐水泥熟料、20份包覆硫铝酸钙、15份石灰石、10份石膏与4份砂岩混合均匀，加入至研磨机中研磨，得到粒径为250μm混合料；在温度1200℃煅烧，煅烧时间为60min，自然冷却至室温，加入至研磨机中研磨，得到硫铝酸钙改性硅酸盐水泥。
所述壳聚糖改性聚丙烯纤维的步骤包括：将壳聚糖与聚丙烯纤维进行共混干燥，首先将壳聚糖颗粒在80℃条件下干燥10h，再与聚丙烯纤维共混后在120℃干燥6h，混合干燥完成后进行熔体纺丝即得到壳聚糖改性聚丙烯纤维。
其中，所述壳聚糖与聚丙烯质量比为5：60；所述壳聚糖为片状，分子量为2.4×105，脱乙酰度85%。
本申请还提出了一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、壳聚糖改性聚丙烯纤维以及改性玄武岩纤维，备用；
S2、按重量份计，称取硫铝酸钙改性硅酸盐水泥500份、橡胶颗粒80份、细砂350份、壳聚糖改性聚丙烯纤维15份、改性玄武岩纤维30份、多元羧酸高效粉体减水剂15份、水 650份；备用；首先将硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、橡胶颗粒、细砂与多元羧酸高效粉体减水剂加入研磨机中研磨，得到粒径为260μm的混合料；
S3：往步骤S2的混合料中投入壳聚糖改性聚丙烯纤维和改性玄武岩纤维，控制混合物的温度为130℃，在600r/min条件下加水进行搅拌，随后降温至50℃，继续搅拌，最后得到砂浆产品。
实施例4
本申请提出的一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，包括以下重量份的原料：硫铝酸钙改性硅酸盐水泥500份、橡胶颗粒55份、细砂350份、壳聚糖改性聚丙烯纤维15份、改性玄武岩纤维20份、多元羧酸高效粉体减水剂15份、水 650份；
其中多元羧酸高效粉体减水剂具体型号为PC-1，购自上海可鸿化工有限公司；
所述改性玄武岩纤维的制备方法包括：
（1）玄武岩纤维的预处理方法：将玄武岩纤维在 250℃的环境下加热5h，去除纤维表面的浸润剂；待冷却后将纤维放置于丙酮溶液中浸泡3h，取出后用自来水多次冲洗直至干净，而后在自然环境下晾干，待其干燥后进行密封保存；
（2）以无水乙醇作为溶剂，将体积比为1:3的质量分数为0.4%γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷以及质量分数为1%的双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物配置成溶液，搅拌均匀并水解 30分钟；再按照 1:2的浴比加入预处理后的玄武岩纤维，浸泡 1小时后取出；在室温下自然晾干后放入110℃烘箱中烘干，使玄武岩纤维在高温下与硅烷偶联剂反应完全，而后经室温冷却后密封保存；
其中，所述玄武岩纤维直径为10μm，长度为10mm。
所述硫铝酸钙改性硅酸盐水泥的制备方法包括：
（1）将5份硫铝酸钙加入10份无水乙醇中进行搅拌预处理；
（2）将2份纳米硅灰石、0.3份钛酸酯偶联剂加入15份无水乙醇中，搅拌状态下将体系加热至60℃，加入预处理后的硫铝酸钙1份，充分混合后，搅拌后洗涤，干燥，得到包覆硫铝酸钙；
（3）将80份硅酸盐水泥熟料、15份包覆硫铝酸钙、4份石灰石、6份石膏与2份砂岩混合均匀，加入至研磨机中研磨，得到粒径为230μm混合料；在温度1200℃煅烧，煅烧时间为50min，自然冷却至室温，加入至研磨机中研磨，得到硫铝酸钙改性硅酸盐水泥。
所述壳聚糖改性聚丙烯纤维的步骤包括：将壳聚糖与聚丙烯纤维进行共混干燥，首先将壳聚糖颗粒在80℃条件下干燥10h，再与聚丙烯纤维共混后在120℃干燥6h，混合干燥完成后进行熔体纺丝即得到壳聚糖改性聚丙烯纤维。
其中，所述壳聚糖与聚丙烯质量比为2：60；所述壳聚糖为片状，分子量为2.4×105，脱乙酰度85%。
本申请还提出了一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、壳聚糖改性聚丙烯纤维以及改性玄武岩纤维，备用；
S2、按重量份计，称取硫铝酸钙改性硅酸盐水泥500份、橡胶颗粒55份、细砂350份、壳聚糖改性聚丙烯纤维15份、改性玄武岩纤维20份、多元羧酸高效粉体减水剂15份、水 650份；备用；首先将硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、橡胶颗粒、细砂与多元羧酸高效粉体减水剂加入研磨机中研磨，得到粒径为260μm的混合料；
S3：往步骤S2的混合料中投入壳聚糖改性聚丙烯纤维和改性玄武岩纤维，控制混合物的温度为130℃，在600r/min条件下加水进行搅拌，随后降温至50℃，继续搅拌，最后得到砂浆产品。
对比例1
对比例1相对于实施例1中所使用的水泥为普通硅酸盐水泥 P.O 42.5，其他条件均相同。
对比例2
对比例2相对于实施例1中聚丙烯纤维未经过壳聚糖改性，其他条件均相同。
对比例3
对比例3中相对于实施例1中玄武岩纤维未改性，其他条件均相同。
对比例4
对比例4相对于实施例1中改性玄武岩纤维的制备所使用的偶联剂仅包括质量分数为0.4%γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷，其他条件均相同。
对比例5
对比例5相对于实施例1中改性玄武岩纤维的制备所使用的偶联剂仅包括质量分数为1%的双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物，其他条件均相同。
对比例6
对比例6相对于实施例1中聚丙烯纤维未经过壳聚糖改性，且玄武岩纤维未改性，其他条件均相同。
对比例7
对比例7相对于实施例1中未加入壳聚糖改性聚丙烯纤维作为原料，其他条件均相同。
对比例8
对比例8相对于实施例1中未加入改性玄武岩纤维作为原料，其他条件均相同。
性能测试
为验证本申请实施例1-4中制得的抗冲击耐腐蚀环保砂浆的性能，申请人进行了如下试验：
按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70-2009的方法检测实施例1-4与对比例1-8中砂浆养护28d的抗压强度；按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009 中的方法检测实施例1-4与对比例1-8中砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能，其中，性能检测结果如下表1所示：
表1：
由表1可知：本申请实施例1-4中抗压强度、耐氯离子以及硫酸盐的腐蚀能力均优于对比例1-8，这说明本申请制得的砂浆的抗压强度以及耐腐蚀性能更优。
与实施例1相比，对比例1中所使用的水泥为普通硅酸盐水泥 P.O 42.5，对比例2中聚丙烯纤维未经过壳聚糖改性，对比例3中玄武岩纤维未改性，对比例4中改性玄武岩纤维的制备所使用的偶联剂仅包括质量分数为0.4%γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷，对比例5中改性玄武岩纤维的制备所使用的偶联剂仅包括质量分数为1%的双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物，对比例6中聚丙烯纤维未经过壳聚糖改性，且玄武岩纤维未改性，对比例7中未加入壳聚糖改性聚丙烯纤维作为原料，对比例8中未加入改性玄武岩纤维作为原料；测试结果表明：对比例中砂浆的抗压强度和抗硫酸盐侵蚀的能力均有所变化，本申请中利用控制变量法能更好的明确各原料对本申请所制备砂浆性能的影响。基于本申请原料和制备方法的选择，本申请所制备得到的砂浆抗压强度能够达到76MPa，抗硫酸盐侵蚀能力超过261次。
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 (5)

1.一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，其特征在于，包括以下重量份的原料：硫铝酸钙改性硅酸盐水泥450-500份、橡胶颗粒55-80份、细砂300-350份、壳聚糖改性聚丙烯纤维12-15份、改性玄武岩纤维20-30份、多元羧酸高效粉体减水剂10-15份、水520-650份；所述改性玄武岩纤维的制备方法包括：以无水乙醇作为溶剂，将γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷以及双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物配置成溶液，搅拌均匀并水解；再加入预处理后的玄武岩纤维浸泡；在室温下自然晾干后放入烘箱中烘干，使玄武岩纤维在高温下与硅烷偶联剂反应完全；
所述硫铝酸钙改性硅酸盐水泥的制备方法包括：
(1)将硫铝酸钙加入无水乙醇中进行搅拌预处理；
(2)纳米硅灰石、钛酸酯偶联剂加入无水乙醇中，搅拌状态下将体系加热至60-80℃，加入预处理后的硫铝酸钙，充分混合后，搅拌后洗涤，干燥，得到包覆硫铝酸钙；
(3)将硅酸盐水泥熟料、包覆硫铝酸钙、石灰石、石膏与砂岩混合均匀，加入至研磨机中研磨，得到混合料；煅烧后自然冷却至室温，加入至研磨机中研磨，得到硫铝酸钙改性硅酸盐水泥；
所述玄武岩纤维的预处理方法包括：将玄武岩纤维加热去除纤维表面的浸润剂；待冷却后将纤维放置于丙酮溶液中浸泡，取出后用自来水多次冲洗直至干净，而后在自然环境下晾干，待其干燥后进行密封保存；
所述壳聚糖改性聚丙烯纤维的步骤包括：将壳聚糖与聚丙烯纤维进行共混干燥，首先将壳聚糖颗粒进行干燥，再与聚丙烯纤维共混后干燥，混合干燥完成后进行熔体纺丝即得到壳聚糖改性聚丙烯纤维。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，其特征在于，所述玄武岩纤维直径为10-20μm，长度为10-15mm。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，其特征在于，所述壳聚糖与聚丙烯纤维质量比为1-5：60。
4.根据权利要求1所述的一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆，其特征在于，所述壳聚糖为片状，分子量为2.4×105，脱乙酰度85％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种抗冲击耐腐蚀环保砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、壳聚糖改性聚丙烯纤维以及改性玄武岩纤维，备用；
S2、按重量份计，称取硫铝酸钙改性硅酸盐水泥450-500份、橡胶颗粒55-80份、细砂300-350份、壳聚糖改性聚丙烯纤维12-15份、改性玄武岩纤维20-30份、多元羧酸高效粉体减水剂10-15份，备用；首先将硫铝酸钙改性硅酸盐水泥、橡胶颗粒、细砂与多元羧酸高效粉体减水剂加入研磨机中研磨，得到粒径为200-260μm的混合料；
S3：往步骤S2的混合料中投入壳聚糖改性聚丙烯纤维和改性玄武岩纤维，控制混合物的温度为90-130℃，在500-600r/min条件下加水进行搅拌，随后降温至40-50℃，继续搅拌，最后得到砂浆产品。
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