CN115140978A - 一种高强度干混砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种高强度干混砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度干混砂浆及其制备方法。取建筑骨料，破碎，过筛，加入增稠剂、硅酸盐水泥、二氧化硅改性的聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。其中，二氧化硅改性的聚羧酸减水剂由负载玄武岩纤维的二氧化硅、聚羧酸减水剂复合而成，改善了玄武岩纤维、二氧化硅在砂浆中的团聚现象，控制玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为(5‑7)：1，二者协同作用，大大提高了砂浆的强度。使其满足实际工业运用。

Description

一种高强度干混砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及砂浆技术领域，具体为一种高强度干混砂浆及其制备方法。
背景技术
随着城市不断发展，破旧建筑物面临拆迁重建，建筑废弃物大大增多，对废弃砖块、废弃水泥块进行填埋，往往会造成环境污染，浪费耕地面积，为了有效利用这些建筑废弃物，可以使用水泥、建筑骨料、各种功能添加剂制备砂浆。将砂浆储存在砂浆储存器中，得到的成品具有良好的性能，可以在使用规定时间内不离析、不凝结、不泌水，便于施工。现有技术中为了解决砂浆的泌水问题，往往添加纤维，但是纤维添加量过多，纤维易在砂浆中团聚，在搅拌过程中结团，影响砂浆的强度。
为了解决上述问题，本发明提供了一种高强度干混砂浆及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度干混砂浆及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种高强度干混砂浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取巯基乙酸、抗坏血酸、去离子水搅拌均匀，得到溶液A；取丙烯酸、去离子水混合均匀得到溶液B；取负载玄武岩纤维的二氧化硅、去离子水搅拌均匀，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液；将去离子水、氧乙烯醚，加热至50-60℃，搅拌均匀，加入双氧水，加入溶液A，溶液B，负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液，在50-60℃下反应1.5-2h，冷却至25-27℃，制得二氧化硅改性的聚羧酸减水剂；
步骤二：取建筑骨料，破碎，过筛，加入增稠剂、硅酸盐水泥、二氧化硅改性的聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
较为优化地，步骤二中，增稠剂为羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
较为优化地，步骤一中，负载玄武岩纤维的二氧化硅的制备方法为：取玄武岩纤维、去离子水，超声分散50-70min，加入多巴胺，搅拌30-40min，加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，加入盐酸，调节pH为8.0-8.5，在25-30℃下搅拌20-24h，加入纳米二氧化硅，在25-30℃下搅拌20-24h，离心，洗涤，干燥，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅。
较为优化地，所述玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为(5-7)：1。
较为优化地，步骤二中，硅酸盐水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥。
较为优化地，步骤二中，建筑骨料为废弃砖块、废弃水泥块中的一种或多种。
较为优化地，所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，700-820份建筑骨料、0.05-0.5份增稠剂、170-260份硅酸盐水泥、10-18份二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
(1)玄武岩纤维的加入能提高砂浆的强度，大量的玄武岩纤维加入到砂浆体系中，相互交错分布，形成致密的网络结构，对建筑骨料、水泥起到骨架作用，降低了砂浆基体材料的析水，增强了砂浆的保水性，使得砂浆的流动度较好，便于加工，同时能提高砂浆的强度。但是玄武岩纤维的掺量过大，纤维易在砂浆中团聚，在搅拌过程中结团，影响砂浆的使用性能，同时，玄武岩纤维的长径比过小、纤维长度过长都会对砂浆的使用性能带来负面影响。
添加多巴胺对玄武岩纤维进行改性，此时，改性玄武岩纤维上的氨基可以与二氧化硅上的硅羟基发生反应，使得玄武岩纤维更容易负载在纳米二氧化硅上，增大了玄武岩纤维的负载量。控制玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为(5-7)：1。二者协同作用，大大提高了砂浆的强度。
(2)二氧化硅、玄武岩纤维不易分散，在砂浆中易团聚，会影响砂浆的工作性能。聚羧酸减水剂可以在起到减水作用的同时对负载玄武岩纤维的二氧化硅起到分散作用，将负载玄武岩纤维的二氧化硅与聚羧酸减水剂复合，添加至砂浆中，改善了负载玄武岩纤维的二氧化硅的团聚现象，提高了砂浆的强度，使其能满足严苛的施工环境以及要求。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
步骤一：负载玄武岩纤维的二氧化硅的制备：取30g玄武岩纤维(购自泰安松泽复合材料有限公司)、1000mL去离子水，超声分散60min，加入0.5g多巴胺，搅拌35min，加入1.2g三羟甲基氨基甲烷缓冲液(购自青岛克斯特生物科技有限公司)，加入盐酸，调节pH为8.3，在27℃下搅拌22h，加入5g纳米二氧化硅(购自成都化夏化学试剂有限公司)，在27℃下搅拌22h，离心，洗涤，干燥，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅。
所述玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为6：1。
步骤二：取2.4g巯基乙酸(购自上海邦成化工有限公司)、1.2g抗坏血酸(购自上海源叶生物科技有限公司)、100mL去离子水搅拌均匀，得到溶液A；取44g丙烯酸、30mL去离子水混合均匀得到溶液B；取32g负载玄武岩纤维的二氧化硅、300mL去离子水搅拌均匀，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液；将30mL去离子水、3g氧乙烯醚(购自吉林众鑫化工有限公司)，加热至55℃，搅拌均匀，加入6g双氧水，加入溶液A，溶液B，负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液，在55℃下反应1.7h，冷却至26℃，制得二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
步骤三：取建筑骨料，破碎，过筛，加入羟丙基甲基纤维素(购自上海源叶生物科技有限公司)、硅酸盐水泥(购自曲阜中联水泥厂，货号：PO 52.5)、二氧化硅改性的聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，760份建筑骨料、0.3份羟丙基甲基纤维素、200份硅酸盐水泥、10-18份二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
实施例2
步骤一：负载玄武岩纤维的二氧化硅的制备：取30g玄武岩纤维(购自泰安松泽复合材料有限公司)、1000mL去离子水，超声分散50in，加入0.5g多巴胺，搅拌30min，加入1.2g三羟甲基氨基甲烷缓冲液(购自青岛克斯特生物科技有限公司)，加入盐酸，调节pH为8.0，在25℃下搅拌20h，加入4.28g纳米二氧化硅(购自成都化夏化学试剂有限公司)，在25℃下搅拌20h，离心，洗涤，干燥，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅。
所述玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为7：1。
步骤二：取2.4g巯基乙酸(购自上海邦成化工有限公司)、1.2g抗坏血酸(购自上海源叶生物科技有限公司)、100mL去离子水搅拌均匀，得到溶液A；取44g丙烯酸、30mL去离子水混合均匀得到溶液B；取32g负载玄武岩纤维的二氧化硅、300mL去离子水搅拌均匀，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液；将30mL去离子水、3g氧乙烯醚(购自吉林众鑫化工有限公司)，加热至50℃，搅拌均匀，加入6g双氧水，加入溶液A，溶液B，负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液，在50℃下反应1.5h，冷却至25℃，制得二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
步骤三：取建筑骨料，破碎，过筛，加入羟丙基甲基纤维素(购自上海源叶生物科技有限公司)、硅酸盐水泥(购自曲阜中联水泥厂，货号：PO 52.5)、二氧化硅改性的聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，700份建筑骨料、0.2份羟丙基甲基纤维素、170份硅酸盐水泥、10份二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
实施例3
步骤一：负载玄武岩纤维的二氧化硅的制备：取30g玄武岩纤维(购自泰安松泽复合材料有限公司)、1000mL去离子水，超声分散70min，加入0.5g多巴胺，搅拌40min，加入1.2g三羟甲基氨基甲烷缓冲液(购自青岛克斯特生物科技有限公司)，加入盐酸，调节pH为8.5，在30℃下搅拌24h，加入6g纳米二氧化硅(购自成都化夏化学试剂有限公司)，在30℃下搅拌24h，离心，洗涤，干燥，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅。
所述玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为5：1。
步骤二：取2.4g巯基乙酸(购自上海邦成化工有限公司)、1.2g抗坏血酸(购自上海源叶生物科技有限公司)、100mL去离子水搅拌均匀，得到溶液A；取44g丙烯酸、30mL去离子水混合均匀得到溶液B；取32g负载玄武岩纤维的二氧化硅、300mL去离子水搅拌均匀，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液；将30mL去离子水、3g氧乙烯醚(购自吉林众鑫化工有限公司)，加热至60℃，搅拌均匀，加入6g双氧水，加入溶液A，溶液B，负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液，在60℃下反应2h，冷却至27℃，制得二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
步骤三：取建筑骨料，破碎，过筛，加入羟丙基甲基纤维素(购自上海源叶生物科技有限公司)、硅酸盐水泥(购自曲阜中联水泥厂，货号：PO 52.5)、二氧化硅改性的聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，820份建筑骨料、0.5份羟丙基甲基纤维素、260份硅酸盐水泥、18份二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
实施例4
步骤一：负载玄武岩纤维的二氧化硅的制备：取30g玄武岩纤维(购自泰安松泽复合材料有限公司)、1000mL去离子水，超声分散70min，加入0.5g多巴胺，搅拌40min，加入1.2g三羟甲基氨基甲烷缓冲液(购自青岛克斯特生物科技有限公司)，加入盐酸，调节pH为8.5，在30℃下搅拌24h，加入6g纳米二氧化硅(购自成都化夏化学试剂有限公司)，在30℃下搅拌24h，离心，洗涤，干燥，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅。
所述玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为5：1。
步骤二：取2.4g巯基乙酸(购自上海邦成化工有限公司)、1.2g抗坏血酸(购自上海源叶生物科技有限公司)、100mL去离子水搅拌均匀，得到溶液A；取44g丙烯酸、30mL去离子水混合均匀得到溶液B；取32g负载玄武岩纤维的二氧化硅、300mL去离子水搅拌均匀，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液；将30mL去离子水、3g氧乙烯醚(购自吉林众鑫化工有限公司)，加热至60℃，搅拌均匀，加入6g双氧水，加入溶液A，溶液B，负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液，在60℃下反应2h，冷却至27℃，制得二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
步骤三：取建筑骨料，破碎，过筛，加入聚丙烯酰胺(购自上海源叶生物科技有限公司)、硅酸盐水泥(购自曲阜中联水泥厂，货号：PO 52.5)、二氧化硅改性的聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，820份建筑骨料、0.5份聚丙烯酰胺、260份硅酸盐水泥、18份二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
实施例5：不在玄武岩纤维上负载二氧化硅，其余与实施例3相同。
步骤一：改性玄武岩纤维的制备：取33g玄武岩纤维(购自泰安松泽复合材料有限公司)、1000mL去离子水，超声分散70min，加入0.5g多巴胺，搅拌40min，加入1.2g三羟甲基氨基甲烷缓冲液(购自青岛克斯特生物科技有限公司)，加入盐酸，调节pH为8.5，在30℃下搅拌48h，离心，洗涤，干燥，得到改性玄武岩纤维。
步骤二：取2.4g巯基乙酸(购自上海邦成化工有限公司)、1.2g抗坏血酸(购自上海源叶生物科技有限公司)、100mL去离子水搅拌均匀，得到溶液A；取44g丙烯酸、30mL去离子水混合均匀得到溶液B；取32g改性玄武岩纤维、300mL去离子水搅拌均匀，得到改性玄武岩纤维悬浮液；将30mL去离子水、3g氧乙烯醚(购自吉林众鑫化工有限公司)，加热至60℃，搅拌均匀，加入6g双氧水，加入溶液A，溶液B，负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液，在60℃下反应2h，冷却至27℃，制得改性聚羧酸减水剂。
步骤三：取建筑骨料，破碎，过筛，加入羟丙基甲基纤维素(购自上海源叶生物科技有限公司)、硅酸盐水泥(购自曲阜中联水泥厂，货号：PO 52.5)、改性聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，820份建筑骨料、0.5份羟丙基甲基纤维素、260份硅酸盐水泥、18份改性聚羧酸减水剂。
实施例6：玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为9：1，其余与实施例3相同。
步骤一：负载玄武岩纤维的二氧化硅的制备：取30g玄武岩纤维(购自泰安松泽复合材料有限公司)、1000mL去离子水，超声分散70min，加入0.5g多巴胺，搅拌40min，加入1.2g三羟甲基氨基甲烷缓冲液(购自青岛克斯特生物科技有限公司)，加入盐酸，调节pH为8.5，在30℃下搅拌24h，加入3.33g纳米二氧化硅(购自成都化夏化学试剂有限公司)，在30℃下搅拌24h，离心，洗涤，干燥，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅。
所述玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为9：1。
步骤二：取2.4g巯基乙酸(购自上海邦成化工有限公司)、1.2g抗坏血酸(购自上海源叶生物科技有限公司)、100mL去离子水搅拌均匀，得到溶液A；取44g丙烯酸、30mL去离子水混合均匀得到溶液B；取32g负载玄武岩纤维的二氧化硅、300mL去离子水搅拌均匀，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液；将30mL去离子水、3g氧乙烯醚(购自吉林众鑫化工有限公司)，加热至60℃，搅拌均匀，加入6g双氧水，加入溶液A，溶液B，负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液，在60℃下反应2h，冷却至27℃，制得二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
步骤三：取建筑骨料，破碎，过筛，加入羟丙基甲基纤维素(购自上海源叶生物科技有限公司)、硅酸盐水泥(购自曲阜中联水泥厂，货号：PO 52.5)、二氧化硅改性的聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，820份建筑骨料、0.5份羟丙基甲基纤维素、260份硅酸盐水泥、18份二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
实施例7：不将聚羧酸减水剂与负载玄武岩纤维的二氧化硅复合，其余与实施例3相同。
步骤一：负载玄武岩纤维的二氧化硅的制备：取30g玄武岩纤维(购自泰安松泽复合材料有限公司)、1000mL去离子水，超声分散70min，加入0.5g多巴胺，搅拌40min，加入1.2g三羟甲基氨基甲烷缓冲液(购自青岛克斯特生物科技有限公司)，加入盐酸，调节pH为8.5，在30℃下搅拌24h，加入6g纳米二氧化硅(购自成都化夏化学试剂有限公司)，在30℃下搅拌24h，离心，洗涤，干燥，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅。
所述玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为5：1。
步骤二：取建筑骨料，破碎，过筛，加入羟丙基甲基纤维素(购自上海源叶生物科技有限公司)、硅酸盐水泥(购自曲阜中联水泥厂，货号：PO 52.5)、负载玄武岩纤维的二氧化硅、聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，820份建筑骨料、0.5份羟丙基甲基纤维素、260份硅酸盐水泥、18份负载玄武岩纤维的二氧化硅、0.5份聚羧酸减水剂。
实施例8：添加聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维，其余与实施例3相同。
步骤一：取2.4g巯基乙酸(购自上海邦成化工有限公司)、1.2g抗坏血酸(购自上海源叶生物科技有限公司)、100mL去离子水搅拌均匀，得到溶液A；取44g丙烯酸、30mL去离子水混合均匀得到溶液B；取30g玄武岩纤维、10g聚乙烯醇纤维(购自山东金鸿耀工程材料有限公司)、300mL去离子水搅拌均匀，得到纤维悬浮液；将30mL去离子水、3g氧乙烯醚(购自吉林众鑫化工有限公司)，加热至60℃，搅拌均匀，加入6g双氧水，加入溶液A，溶液B，纤维悬浮液，在60℃下反应2h，冷却至27℃，制得纤维改性的聚羧酸减水剂。
步骤二：取建筑骨料，破碎，过筛，加入羟丙基甲基纤维素(购自上海源叶生物科技有限公司)、硅酸盐水泥(购自曲阜中联水泥厂，货号：PO 52.5)、纤维改性的聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，820份建筑骨料、0.5份羟丙基甲基纤维素、260份硅酸盐水泥、18份纤维改性的聚羧酸减水剂。
实验
取实施例1至实施例8制备得到的砂浆，浇筑成40mm×40mm×160mm的试件，在20-25℃下静置24h，拆模，在20℃，相对湿度为90％的养护室中养护28d，使用微机伺服抗折抗压试验机测试强度，得到的数据如下表所示。
Figure BDA0003745645910000081
结论：实施例5，不在玄武岩纤维上负载二氧化硅，砂浆试件强度大大下降；实施例6，玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为9：1，纳米二氧化硅的添加量减少，会影响砂浆的强度；实施例7，不将聚羧酸减水剂与负载玄武岩纤维的二氧化硅复合，负载玄武岩纤维的二氧化硅会团聚，从而影响砂浆性能；实施例8，添加了聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维，砂浆性能不佳。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：取巯基乙酸、抗坏血酸、去离子水搅拌均匀，得到溶液A；取丙烯酸、去离子水混合均匀得到溶液B；取负载玄武岩纤维的二氧化硅、去离子水搅拌均匀，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液；将去离子水、氧乙烯醚，加热至50-60℃，搅拌均匀，加入双氧水，加入溶液A，溶液B，负载玄武岩纤维的二氧化硅悬浮液，在50-60℃下反应1.5-2h，冷却至25-27℃，制得二氧化硅改性的聚羧酸减水剂；
步骤二：取建筑骨料，破碎，过筛，加入增稠剂、硅酸盐水泥、二氧化硅改性的聚羧酸减水剂，混合均匀，制得干混砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于：步骤二中，增稠剂为羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于：步骤一中，负载玄武岩纤维的二氧化硅的制备方法为：取玄武岩纤维、去离子水，超声分散50-70min，加入多巴胺，搅拌30-40min，加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，加入盐酸，调节pH为8.0-8.5，在25-30℃下搅拌20-24h，加入纳米二氧化硅，在25-30℃下搅拌20-24h，离心，洗涤，干燥，得到负载玄武岩纤维的二氧化硅。
4.根据权利要求3所述的一种高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于：所述玄武岩纤维与纳米二氧化硅的质量比为(5-7)：1。
5.根据权利要求1所述的一种高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于：步骤二中，硅酸盐水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的一种高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于：步骤二中，建筑骨料为废弃砖块、废弃水泥块中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种高强度干混砂浆的制备方法，其特征在于：所述干混砂浆包括以下成分：按照重量计，700-820份建筑骨料、0.05-0.5份增稠剂、170-260份硅酸盐水泥、10-18份二氧化硅改性的聚羧酸减水剂。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种高强度干混砂浆的制备方法制备得到的一种高强度干混砂浆。
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