CN115140976A - 一种湿拌砂浆及其制备方法和机械喷涂工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及砂浆领域，具体公开了一种湿拌砂浆及其制备方法和机械喷涂工艺。本申请的湿拌砂浆包括以下重量份的原料制得：380‑420份水泥，80‑120份粉煤灰，460‑550份砂，8‑12份湿拌砂浆稳塑剂，1‑3份砂浆开放时间调节剂，4‑6份钙盐，2‑7份有机‑无机复合吸水树脂，100‑150份水；其中，所述有机‑无机复合吸水树脂由包括氧化铝、葡萄糖酸钠、过氧化物引发剂、N,N－亚甲基双丙烯酰胺、氢氧化钠和水的原料制得。本申请的湿拌砂浆具有在制备、储存及喷涂至墙体上的每一阶段，湿拌砂浆都有较好的抗冻性能的效果。
Description
技术领域
本申请涉及砂浆的领域，更具体地说，它涉及一种湿拌砂浆及其制备方法和机械喷涂工艺。
背景技术
湿拌砂浆是指将胶凝材料、细集料、外加剂、水及根据性能确定的各种组分按照一定比例拌合，用搅拌运输车运至使用地点，放入专用容器中储存，并在规定时间内使用完毕的砂浆拌合物。
相关技术中，申请号为CN201910005082.1的中国申请文件公开了一种高强抗冻混凝土修补砂浆，包括以下原料及用量：水泥100份、砂200-250份、水27.5-29.7份、纤维0.08-0.12份、硅灰4-6份、膨胀剂6-9份、减水剂0.5-0.8份、消泡剂0.5-1份和石墨改性环氧树脂2.8-3.3份；石墨改性环氧树脂包含环氧树脂A 100份、环氧树脂固化剂B 100份、偶联剂0.12-0.48份和石墨粉6-24份。制备步骤为：步骤1，将环氧树脂A和偶联剂混合，搅拌，得搅拌液；向搅拌液中加入石墨粉，搅拌，静置，得静置液；向静置液中加入环氧树脂固化剂B，搅拌，得石墨改性环氧树脂；步骤2，将水泥、砂、纤维、硅灰、膨胀剂和减水剂混合，拌和均匀，得混合料；步骤3，向所述混合料内加入水、消泡剂和石墨改性环氧树脂，拌和均匀，得高强抗冻混凝土修补砂浆。砂浆抗冻机理为：石墨改性的环氧树脂复合材料的导热系数增大，修补砂浆即使被石墨改性环氧树脂复合材料薄膜包裹，温度也更容易传递，因此产生的应力较小，应变较少，损伤也更小，可以经受的冻融循环引起的疲劳次数也会提高。
针对上述中的相关技术，发明人认为上述抗冻砂浆并未从砂浆本身着手，改善砂浆的抗冻性能，未从根本上增加冻融循环引起的疲劳次数。
发明内容
为了从根本上提高砂浆的抗冻性能，本申请提供一种湿拌砂浆及其制备方法和机械喷涂工艺。
第一方面，本申请提供的一种湿拌砂浆，采用如下的技术方案：
一种湿拌砂浆，包括以下重量份的原料制得：380-420份水泥，80-120份粉煤灰，460-550份砂，8-12份湿拌砂浆稳塑剂，1-3份砂浆开放时间调节剂，4-6份钙盐，2-7份有机-无机复合吸水树脂，100-150份水；
其中，所述有机-无机复合吸水树脂由包括氧化铝、葡萄糖酸钠、过氧化物引发剂、N,N－亚甲基双丙烯酰胺、氢氧化钠和水的原料制得。
通过采用上述技术方案，抗冻机理分为两方面：一、有机-无机复合吸水树脂添加在湿拌砂浆中，难以损失砂浆的抗压强度，且有机-无机复合吸水树脂在水泥水化过程中，温度升高，释放吸收的水份后产生气孔，形成气孔体系，隔绝外界低温，增加湿拌砂浆的冻融循环次数；二、钙盐的加入，增大了湿拌砂浆中剩余水份的离子浓度，离子浓度越高，液体的抗冻性能越强，使得湿拌砂浆的抗冻性能增强，增加湿拌砂浆的冻融循环次数。
在湿拌砂浆的制备与储存过程中，盐溶液提高砂浆的抗冻性能；待砂浆涂覆在墙上后，水泥水化热到达释放的高峰期，有机-无机复合吸水树脂中的水份随着砂浆温度的升高逐渐散出，有机-无机复合吸水树脂体积缩小，在砂浆内留下微孔，待砂浆凝固后，砂浆内的微孔能长期的的隔绝外界低温，增加湿拌砂浆的冻融循环次数。保证了在制备、储存及喷涂至墙体上的每一阶段，湿拌砂浆都有较好的抗冻性能。
可选的，所述氧化铝为球形氧化铝。
通过采用上述技术方案，由于砂浆中气泡的间距、大小与比表面积均会影响砂浆的抗冻性能与抗压强度，因此，由于球形氧化铝的形状规则，使得球形氧化铝形制成的有机-无机复合吸水树脂形状规则，有机-无机复合吸水树脂中水份挥发后，在湿拌砂浆中形成的微孔大小均匀，且微孔有规则，制成的湿拌砂浆抗冻效果好，抗压强度基本不降低。
可选的，所述球形氧化铝的粒径为0.1-0.2mm。
通过采用上述技术方案，由于砂浆中气泡的大小在0.5mm的范围内，砂浆的抗冻效果较佳；本申请采用0.1-0.2mm的球形氧化铝，形成有机-无机复合吸水树脂，有机-无机复合吸水树脂吸水后释水，在湿拌砂浆内所留气孔大小在0.5mm的范围内，湿拌砂浆抗冻效果好。
可选的，所述有机-无机复合吸水树脂由包括0.1-0.2份氧化铝、0.3-0.5份葡萄糖酸钠、0.008-0.01份过氧化物引发剂、0.007-0.009份N,N－亚甲基双丙烯酰胺、0.6-0.7份氢氧化钠和4-4.5份水的原料制得。上述所有原料基准都是相同的，以水泥为基准。
通过采用上述技术方案，在最佳条件下制备得到的有机-无机复合吸水树脂的吸水性能较好，在盐溶液中，具有一定的耐盐性，吸水量也较适当，保证了在湿拌砂浆中，形成微孔的同时，基本不降低湿拌砂浆的抗压强度。
可选的，所述钙盐包括碳酸钙、硝酸钙或氯化钙中的一种。
通过采用上述技术方案，碳酸钙、硝酸钙或氯化钙中均含有钙离子，提高了湿拌砂浆溶液的浓度，降低了湿拌砂浆溶液的冰点，阻碍了表面缝隙中水的冻结，从而提高了湿拌砂浆的抗冻性能。
第二方面，本申请提供一种湿拌砂浆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种湿拌砂浆的制备方法，包括以下步骤：将水泥、粉煤灰、砂、湿拌砂浆稳塑剂、砂浆开放时间调节剂、碳酸钙、有机-无机复合吸水树脂混合搅拌，制得湿拌砂浆。
可选的，所述有机-无机复合吸水树脂的制备方法包括以下步骤：将葡萄糖酸钠与水搅拌，加入氢氧化钠，在无氧条件下，加入球形氧化铝，搅拌后加入N，N－亚甲基双丙烯酰胺、过氧化物引发剂，在50-70℃条件下反应2-6h后生成凝胶，烘干打散后，得到有机-无机复合吸水树脂。
通过采用上述技术方案，过氧化物引发剂在加热条件下产生初级自由基，初级自由基诱导葡萄糖酸钠小分子聚合成葡萄糖酸钠大分子，在N，N－亚甲基双丙烯酰胺的存在下，葡萄糖酸钠发生链增长反应，得到具有交联结构的共聚物。球形氧化铝在聚合过程中其表面的-OH与大分子链上的羟基、羧基等官能团形成氢键，穿插于共聚物网络结构内部，最终得到有机-无机复合吸水树脂。
可选的，所述无氧条件为氮气保护条件。
通过采用上述技术方案，由于氮气是惰性气体，很难与其他物质反应，因此，氮气作为保护气，能够保护氧化铝，保证氧化铝表面不会进一步发生氧化反应，则氧化铝表面的羟基只能与大分子链上的羟基、羧基等官能团连接，穿插于共聚物网络结构内部，最终得到有机-无机复合吸水树脂。
第三方面，本申请提供一种湿拌砂浆的机械喷涂工艺，采用如下技术方案：
一种湿拌砂浆的施工工艺，所述湿拌砂浆的涂覆方式是机械喷涂。
通过采用上述技术方案，机械喷涂的方式，施工周期短，短时间就能完成大面积的上料；喷涂的墙面，光滑细腻，手感好；且喷涂缝隙和拐角时灵活性高。采用机械喷涂的方式，湿拌砂浆内部形成的微孔难以被破坏，喷涂在墙面上后，微孔依然保存；而采用涂膜的方式，湿拌砂浆中形成的微孔会遭到破坏，间接影响湿拌砂浆的抗冻性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中，在湿拌砂浆制备与储存过程中，盐溶液提高湿拌砂浆的抗冻性能；待湿拌砂浆涂覆在墙上后，水泥水化热到达释放的高峰期，有机-无机复合吸水树脂中的水份随着砂浆温度的升高逐渐散出，有机-无机复合吸水树脂体积缩小，在湿拌砂浆内留下微孔，待湿拌砂浆凝固后，湿拌砂浆内的微孔能长期的隔绝外界低温，增加湿拌砂浆的冻融循环次数；保证了制备、储存及喷涂至墙体上的每一阶段，湿拌砂浆都有较好的抗冻性能；
2、球形氧化铝的形状规则，使得球形氧化铝形制成的有机-无机复合吸水树脂形状规则，有机-无机复合吸水树脂中水份挥发后，在湿拌砂浆中形成的微孔大小均匀，且微孔有规则，制成的湿拌砂浆抗冻效果好，抗压强度基本不降低；
3、在最佳条件下制备得到的有机-无机复合吸水树脂的吸水性能较好，在盐溶液中，具有一定的耐盐性，吸水量也较适当，保证了在湿拌砂浆中，形成微孔的同时，基本不降低湿拌砂浆的抗压强度。
具体实施方式
以下结合实施例与对比例对本申请作进一步详细说明。
提供以下实施例和对比例的原料来源：实施例与对比例的原料均可市售购得，水泥采用P·O 42.5级水泥；粉煤灰采用Ⅱ级灰；砂采用中砂。
有机-无机复合吸水树脂的制备例
制备例1
将0.4kg葡萄糖酸钠与4.2kg水搅拌，加入0.65kg氢氧化钠，在氮气保护下，加入平均粒径为0.15mm的0.15kg球形氧化铝，在800rpm/min的速度下搅拌10min后，加入0.008kgN，N－亚甲基双丙烯酰胺、0.009kg过氧化苯甲酰引发剂，升温至60℃，在60℃的温度下反应4h后生成凝胶，烘干打散后，得到有机-无机复合吸水树脂。
制备例2
与制备例1的不同之处在于：将制备例1中的球形氧化铝替换成等重量的平均粒径为50μm的片状氧化铝。
制备例3
与制备例1的不同之处在于：将制备例1中的平均粒径为0.15mm的球形氧化铝替换成等重量的平均粒径为1mm的球形氧化铝。
对比制备例4
与制备例1的不同之处在于：将制备例1中的球形氧化铝替换成等重量的膨润土。
湿拌砂浆的实施例
实施例1
一种湿拌砂浆，其制备步骤为：
将38kg水泥、12kg粉煤灰、46kg砂、1.2kg KH-SJ01湿拌砂浆稳塑剂、0.1kg KH-SJ02砂浆开放时间调节剂、0.6kg碳酸钙、0.2kg制备例1制得的有机-无机复合吸水树脂在500rpm/min的速度下混合搅拌40min，制得湿拌砂浆；
喷涂湿拌砂浆，砂浆喷涂的参数设置如下：输送流量，3m3/h；最大压力，3MPa；喷嘴直径，6mm；将湿拌砂浆喷涂至试样上，制得湿拌砂浆试样。
实施例2
一种湿拌砂浆，其制备步骤为：
将42kg水泥、8kg粉煤灰、55kg砂、0.8kg KH-SJ01湿拌砂浆稳塑剂、0.3kg KH-SJ02砂浆开放时间调节剂、0.4kg碳酸钙、0.7kg制备例1制得的有机-无机复合吸水树脂在500rpm/min的速度下混合搅拌40min，制得湿拌砂浆；
喷涂湿拌砂浆，砂浆喷涂的参数设置如下：输送流量，3m3/h；最大压力，3MPa；喷嘴直径，6mm；将湿拌砂浆喷涂至试样上，制得湿拌砂浆试样。
实施例3
一种湿拌砂浆，其制备步骤为：
将40kg水泥、10kg粉煤灰、50kg砂、1.0kg KH-SJ01湿拌砂浆稳塑剂、0.2kg KH-SJ02砂浆开放时间调节剂、0.5kg碳酸钙、0.5kg制备例1制得的有机-无机复合吸水树脂在500rpm/min的速度下混合搅拌40min，制得湿拌砂浆；
喷涂湿拌砂浆，砂浆喷涂的参数设置如下：输送流量，3m3/h；最大压力，3MPa；喷嘴直径，6mm；将湿拌砂浆喷涂至试样上，制得湿拌砂浆试样。
实施例4
与实施例3的不同之处在于：将实施例3中的碳酸钙替换成等重量的硝酸钙。
实施例5
与实施例3的不同之处在于：将实施例3中的制备例1制得的有机-无机复合吸水树脂替换成等重量的制备例2制得的有机-无机复合吸水树脂。
实施例6
与实施例3的不同之处在于：将实施例3中的制备例1制得的有机-无机复合吸水树脂替换成等重量的制备例3制得的有机-无机复合吸水树脂。
实施例7
与实施例3的不同之处在于：将湿拌砂浆的喷涂方式替换成涂抹方式。
对比例1
与实施例3的不同之处在于：将实施例3中的制备例1制得的有机-无机复合吸水树脂替换成等重量的对比制备例4制得的有机-无机复合吸水树脂。
对比例2
与实施例3的不同之处在于：不添加碳酸钙。
对比例3
与实施例3的不同之处在于：不添加有机-无机复合吸水树脂。
对比例4
与实施例3的不同之处在于：将实施例3中的制备例1制得的有机-无机复合吸水树脂替换成等重量的聚丙烯酸钠高吸水树脂。
对比例5
与实施例3的不同之处在于：将实施例3中的制备例1制得的有机-无机复合吸水树脂替换成等重量的十二烷基磺酸钠引气剂。
对比例6
市面上购买的湿拌砂浆，并将其以实施例3同样的喷涂方式喷涂至试样上，制备得到湿拌砂浆试样；湿拌砂浆厂家：河北新其达保温材料有限公司。
性能检测试验
采用实施例1至7和对比例1至5中制得的湿拌砂浆试样进行性能测试，检测数据为含气量、30次冻融循环后的抗压强度损失率、30次冻融循环后质量损失率和30次冻融循环后的相对动弹性模量；含气量的检测依据硬化混凝土气泡参数试验(直线导线法)；30次冻融循环后质量损失率和冻融循环后相对动弹性模量的检测依据T0596—2020水泥砂浆抗冻性试验方法；30次冻融循环后的抗压强度损失率检测参考JGJ70-2009《建筑砂浆基本性能的试验方法标准》；测试结果如表1所示；
结合实施例1、2和实施例3，可以看出，实施例1、2和实施例3中制得湿拌砂浆试样的原料用量不同，但是均在合理范围内，因此湿拌砂浆试样在30次冻融循环后，抗压强度损失率、质量损失率均较低，相对动弹性模量较大，抗冻效果好；尤其实施例3中的原料用量比例最合适，因此实施例3制得的湿拌砂浆试样的抗冻效果最好。
结合实施例3和4，可以看出，实施例4使用硝酸钙代替实施例3中的碳酸钙，实施例3制得的湿拌砂浆试样的抗冻效果与实施例4制得的湿拌砂浆试样的抗冻效果均较好，证明硝酸钙作为抗冻添加剂与碳酸钙作为抗冻添加剂的效果均较好。
结合实施例3和5、6，可以看出，实施例5使用片状氧化铝，实施例6使用平均粒径为1mm的氧化铝，制得的湿拌砂浆试样的抗冻性能均较实施例3差，因此，只有在一定粒径范围内的球形氧化铝制备得到的有机-无机复合吸水树脂添加到湿拌砂浆中，湿拌砂浆的抗冻效果才最佳。
结合实施例3和实施例7，可以看出，实施例7采用涂抹的方式，而实施例3采用喷涂的方式，实施例3制得的湿拌砂浆试样试样的抗冻效果比实施例7制得的湿拌砂浆试样的抗冻效果好，因此，喷涂方式喷涂此湿拌砂浆试样最合适。
结合实施例3和对比例1，可以看出，对比例1采用膨润土制备的有机-无机复合吸水树脂，添加到湿拌砂浆中，制得的湿拌砂浆试样的抗冻效果比实施例3的湿拌砂浆试样的抗冻效果差。
结合实施例3和对比例2，可以看出，对比例2不添加碳酸钙，则制备的到的湿拌砂浆试样的抗冻效果比实施例3的湿拌砂浆试样的抗冻效果差，因此，碳酸钙与有机-无机复合吸水树脂对湿拌砂浆的抗冻缺一不可。
结合实施例3和对比例3、4、5，可以看出，对比例3不添加有机-无机复合吸水树脂，对比例4添加聚丙烯酸钠高吸水树脂，对比例5添加十二烷基磺酸钠引气剂，证明不同的引气材料对湿拌砂浆引气后，湿拌砂浆试样的抗冻效果并不同，本申请中的有机-无机复合吸水树脂制备得到的湿拌砂浆试样的抗冻效果最佳。
结合实施例3和对比例6，可以看出，对比例6为市售的湿拌砂浆，此湿拌砂浆相比于本申请的湿拌砂浆试样，抗冻性能差。
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)
1.一种湿拌砂浆，其特征在于，由包括以下重量份的原料制得：380-420份水泥，80-120份粉煤灰，460-550份砂，8-12份湿拌砂浆稳塑剂，1-3份砂浆开放时间调节剂，4-6份钙盐，2-7份有机-无机复合吸水树脂，100-150份水；
其中，所述有机-无机复合吸水树脂由包括氧化铝、葡萄糖酸钠、过氧化物引发剂、N,N－亚甲基双丙烯酰胺、氢氧化钠和水的原料制得。
2.根据权利要求1所述的一种湿拌砂浆，其特征在于，所述氧化铝为球形氧化铝。
3.根据权利要求2所述的一种湿拌砂浆，其特征在于，所述球形氧化铝的粒径为0.1-0.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种湿拌砂浆，其特征在于，所述有机-无机复合吸水树脂由包括0.1-0.2份氧化铝、0.3-0.5份葡萄糖酸钠、0.008-0.01份过氧化物引发剂、0.007-0.009份N,N－亚甲基双丙烯酰胺、0.6-0.7份氢氧化钠和4-4.5份水的原料制得。上述所有原料基准都是相同的，以水泥为基准。
5.根据权利要求1所述的一种湿拌砂浆，其特征在于，所述钙盐包括碳酸钙、硝酸钙或氯化钙中的一种。
6.一种如权利要求1所述的湿拌砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将水泥、粉煤灰、砂、湿拌砂浆稳塑剂、砂浆开放时间调节剂、碳酸钙、有机-无机复合吸水树脂混合搅拌，制得湿拌砂浆。
7.根据权利要求6所述的一种湿拌砂浆的制备方法，其特征在于，所述有机-无机复合吸水树脂的制备方法包括以下步骤：将葡萄糖酸钠与水搅拌，加入氢氧化钠，在无氧条件下，加入球形氧化铝，搅拌后加入N，N－亚甲基双丙烯酰胺、过氧化物引发剂，在50-70℃条件下反应2-6h后生成凝胶，烘干打散后，得到有机-无机复合吸水树脂。
8.根据权利要求6所述的一种湿拌砂浆的制备方法，其特征在于，所述无氧条件为氮气保护条件。
9.一种如权利要求1所述的湿拌砂浆的机械喷涂工艺，其特征在于，所述湿拌砂浆的涂覆方式是机械喷涂。
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