CN115215596B - 一种单组份防水性微水泥及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单组份防水性微水泥及其制备工艺，所述单组份防水性微水泥包括以下原料：第一颗粒骨料A，其为矿物颗粒，将所述第一颗粒骨料A的粒径记为D1，刚度记为E1；第二颗粒骨料B，其为无机有机复合颗粒，将所述第二颗粒骨料B的粒径记为D2，刚度记为E2；填充料，其为粉状粘结剂，将所述填充料加水凝固形成的填充体C的刚度记为E3；则，所述D1＞5*D2，所述E1＞E2＞E3，本发明所述的单组份防水性微水泥及其制备工艺具有防水性和附着力佳，表面平滑、尖锐的表面夹角和微缝少、不易藏污纳垢、不易脆断或脆裂，及强度高的优点。

Description

一种单组份防水性微水泥及其制备工艺

技术领域

本发明涉及建筑材料术领域，特别涉及一种单组份防水性微水泥及其制备工艺。

背景技术

微水泥是一种新型的工业风装饰材料，主要由水泥、树脂、添加剂和矿物质颜料混合而成，使用时完全无需考虑接缝问题，能够打造连续、流动、整体化的空间视觉，其具有高耐磨性，高抗压性，良好的附着力和优异的防水、防油及抗菌能力。

通常，微水泥可分为单组分微水泥和双组分微水泥，其中，单组分微水泥中的树脂以粉末状形式与水泥成分进行混合，双组份微水泥中的树脂以乳液形式与水泥成分进行混合，因此，相较于双组分微水泥而言，单组分微水泥的生产、运输、存储和使用均较为方便，但单组分微水泥的防水性和附着力不如双组分微水泥，仅适用于强度不高的墙面施工，无法用于地面施工。但在室内装修过程中，地面装修是微水泥施工的主要对象，这极大地限制了单组分微水泥的适用范围，因此提供一种具有高附着力和防水性能、适用于地面的单组分微水泥是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

此外，不论是单组分微水泥还是双组分微水泥，均存在以下缺点：

第一，微水泥表面细密的肌理感是微水泥的优点，但这种肌理也是微水泥的主要缺点之一，使得微水泥表面非常容易藏污纳垢，难以清理；

第二，相较于瓷砖、大理石等建筑材料，微水泥漆体的强度低、脆性大，使得微水泥的漆体较为脆弱，在遇到剐蹭和重物撞击时，容易遭到破坏，产生凹坑和划痕，且凹坑和划痕难以修复。

发明内容

本发明设计出一种单组份防水性微水泥及其制备工艺，以克服现有单组份微水泥的防水性和附着力低、无法适用于地面，以及微水泥漆体的强度低、脆性大，容易产生凹坑和划痕，且表面难以清理的技术问题。

为解决上述问题，本发明公开了一种单组份防水性微水泥的制备工艺，所述单组份防水性微水泥包括以下原料：

第一颗粒骨料A，其为矿物颗粒，将所述第一颗粒骨料A的粒径记为D1，刚度记为E1；

第二颗粒骨料B，其为无机有机复合颗粒，将所述第二颗粒骨料B的粒径记为D2，刚度记为E2；

填充料，其为粉状粘结剂，将所述填充料加水凝固形成的填充体C的刚度记为E3；

则，所述D1＞5*D2，所述E1＞E2＞E3。

进一步的，所述第一颗粒骨料A的密度大于所述填充体C的密度，所述第二颗粒骨料B的密度小于所述填充体C的密度，在所述单组份防水性微水泥形成的微水泥漆体中，形成在竖直方向上，所述第一颗粒骨料A的浓度自上而下逐渐增大，所述第二颗粒骨料B浓度自上而下逐渐减小的结构。

进一步的，按照重量份计，所述单组份防水性微水泥包括：

第一颗粒骨料A         600～800份；

第二颗粒骨料B         200～300份；

填充料                100～300份。

进一步的，所述第一颗粒骨料A包括矿物颗粒构成的芯体和形成在所述矿物颗粒表面的树脂层，按照重量份计，所述第一颗粒骨料A包括以下原料：

矿物颗粒      800～1000份；

树脂          50～200份。

进一步的，所述第一颗粒骨料A的制备过程为：首先将树脂溶于溶剂中，得到树脂分散液，然后将矿物颗粒加入树脂分散液中，之后在压力0.5～1MPa、温度40～60℃下搅拌0.5～1h后，喷雾干燥，即得所述第一颗粒骨料A。

进一步的，按照重量份计，所述第二颗粒骨料B包括以下原料：

进一步的，所述第二颗粒骨料B的制备过程如下：

P1，将60～100重量份两亲性聚合物置于200～300重量份的有机溶剂中，在50～60℃下搅拌30～40min，得聚合物溶液一；

P2，取5～10重量份的盐，将30～50％的盐溶于水中，配置成水溶液二；

P3，搅拌下，在60～90min内将步骤P2中配置好的水溶液二滴加至步骤P1得到的聚合物溶液一中，并在500～1000转/min的转速下进行乳化，待水溶液一滴加结束后继续在50～60℃下搅拌30～60min，得混合体系三；

P4，将10～30重量份乳化剂和步骤P2中剩余的盐溶于水中，配置成水溶液四；

P5，将步骤P4中配置好的水溶液四加入到步骤P3得到的混合体系三中，并继续在50～60℃下，以300～600转/min的转速搅拌30～60min，使得所述两亲性聚合物逐渐分散成均匀的球状液滴；

P6，将步骤P5得到的混合体系在搅拌下升温至80～90℃，将有机溶剂蒸出后，降温，过滤将球形多孔聚合物颗粒与水分离，之后将球形多孔聚合物颗粒干燥；

P7，将200～300重量份无机矿物复合粉体与步骤P6得到球形多孔聚合物颗粒混合，加入30～80重量份水、在0.5～1MPa下搅拌0.5～1h后，捏合、造粒，得所述第二颗粒骨料B的芯体；

P8，将40～50重量份的海藻酸钠溶解于100～200重量份1～3％的醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后，得海藻酸钠溶液五；将50～80重量份的壳聚糖溶于100～200重量份1～3％的醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液六；

P9，将所述海藻酸钠溶液五和壳聚糖溶液六混合，搅拌下用碱性物质将混合液的pH值调节至4～6，之后继续在40～60℃下，以100～300转/min的转速搅拌10～30min后，得海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七；

P10，搅拌下向海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七中逐渐滴加交联剂溶液八，在滴加交联剂溶液八的同时，将海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七喷至所述步骤P7制得的第二颗粒骨料B的芯体表面，干燥后得第二颗粒骨料B。

进一步的，按照重量份计，所述填充料包括以下原料：

进一步的，施工时，所述单组份防水性微水泥中水的添加量m按照下述方法计算得到：

S1，获取第一水分添加量m1；

S2，测量第一颗粒骨料A的密度ρ1、直径d1和第二颗粒骨料B的密度ρ2、直径d2；

S3，将填充粉按照第一水分添加量m1添加水分、之后搅拌均匀获得填充体C的浆料，并测量填充体C浆料的密度ρ0、粘附系数μ和临界凝固时间t_临界；

S4，分别计算第一水分添加量m1对应的第一颗粒骨料A的沉降速度u1和第二颗粒骨料B的沉降速度u2，其中，颗粒的沉降速度u＝gd²(ρs-ρ0)/18μ，在该公式中，g为重力加速度；d为颗粒骨料的直径；ρs、ρ0分别为颗粒骨料和填充体C浆料的密度；μ为填充体C浆料的初始粘附系数；

S5，按照公式R＝t_临界*(u1+u2)计算第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B的分离强度R；

S6，将步骤S5计算得到的分离强度R与预设的第一分离强度阈值R1和第二分离强度阈值R2进行对比；其中R1＞R2；若R＞R1，则继续执行步骤S7；若R2≤R≤R1，则水的添加量m＝第一水分添加量m1；若R＜R2，则继续执行步骤S8；

S7，将第一水分添加量m1的值减少△m，并再次执行步骤S1～S6；

S8，将第一水分添加量m1的值增加△m，并再次执行步骤S1～S6。

此外，本申请还提供一种单组份防水性微水泥，所述单组份防水性微水泥为上述的制备工艺制备得到的微水泥。

本申请所述的单组份防水性微水泥及其制备工艺具有防水性和附着力佳，表面平滑、尖锐的表面夹角和微缝少、不易藏污纳垢、不易脆断或脆裂，及强度高的优点。

附图说明

图1为本发明所述单组份防水性微水泥形成的微水泥漆体的结构示意图；

图2为现有技术中微水泥漆体的上表面结构示意图；

图3为本发明所述微水泥漆体的上表面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

一种单组份防水性微水泥的制备工艺，所述单组份防水性微水泥包括以下原料：

第一颗粒骨料A，其为矿物颗粒，将所述第一颗粒骨料A的粒径记为D1，刚度记为E1；

第二颗粒骨料B，其为无机有机复合颗粒，将所述第二颗粒骨料B的粒径记为D2，刚度记为E2；

填充料，其为粉状粘结剂，将所述填充料加水凝固形成的填充体C的刚度记为E3；

则，所述D1＞5*D2，所述E1＞E2＞E3。

其中，所述填充料加水凝固形成填充体C时，加水量与所述单组份防水性微水泥施工时的加水量相等。

本申请中，所述第一颗粒骨料A主要由矿物颗粒组成，为近乎刚性的粒子，第二颗粒骨料B为无机有机复合颗粒，相较于第一颗粒骨料A，具备较好的韧性和弹性，当将所述第一颗粒骨料A、第二颗粒骨料B和填充料加水混合均匀，并通过施工形成微水泥漆体时，由于各组分物理尺寸在设置，所述微水泥漆体将呈现如下的结构：所述第一颗粒骨料A构成所述微水泥漆体的骨架，所述第二颗粒骨料B填充在所述第一颗粒骨料A间的缝隙内，所述填充料凝固形成的填充体C填充在所述第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B之间的缝隙内。

那么，对于所述单组份防水性微水泥形成的微水泥漆体，其力学性质将由所述第一颗粒骨料A、第二颗粒骨料B和填充体C的材料属性以及所述微水泥漆体的内部结构共同决定，具体的：

第一，在所述单组份防水性微水泥形成的微水泥漆体中，形成了以所述第一颗粒骨料A为基础骨架，以所述第二颗粒骨料B为增强结构，以所述填充料遇水形成的填充体C为粘合基质的结构，在形成的微水泥漆体中，第一颗粒骨料A、第二颗粒骨料B和填充体C相互交错、协同、加筋、补强，相较于传统单组分微水泥，使得形成的微水泥漆体的强度大幅提高；

第二，在所述单组份防水性微水泥形成的微水泥漆体中，刚度较大的第一颗粒骨料A分散在微水泥漆体中，颗粒之间相互并不接触，且在第一颗粒骨料A之间填充有刚度相对较小的第二颗粒骨料B，因此能够通过第二颗粒骨料B对第一颗粒骨料A进行调和与缓冲，使得形成的微水泥漆体的整体刚度略低于第一颗粒骨料A的刚度，在此基础上，借助于刚性较低的填充体C的填充和粘合作用，所述微水泥漆体的整体刚度适宜、且脆性得到改善，具备一定的弹性变形能力，在遭到剐蹭和重物撞击时，不易遭到破坏；

第三，基于所述第一颗粒骨料A、第二颗粒骨料B和填充体C相互交错、支撑的结构，所述单组份防水性微水泥形成的微水泥漆体的力学性能不再呈现单一的线性变化：当所述微水泥漆体受到较小的作用力时，可以通过所述填充体C的弹性形变来吸收外部作用力；随着所述微水泥漆体受到的作用力的提升，所述填充体C被更大幅度地挤压变形，分散在其中的第二颗粒骨料B相互靠近、并受到外力的积压，此时，仅仅依靠所述填充体C的弹性形变已经无法吸收外部作用力，所述微水泥漆体可以通过所述填充体C和第二颗粒骨料B的弹性形变吸收外部作用力，在该状态下，所述微水泥漆体的刚度提升、弹性模量增大，使得所述微水泥漆体整体具备双刚度的力学性能，能够抵抗更大的外力。

此外，本申请所述单组份防水性微水泥通过预制一定尺寸的第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B，大幅降低了粉状粘结剂需要粘结的界面面积，使得所述单组份防水性微水泥整体的粘附力和防水性得到提升。

综上所述，通过所述第一颗粒骨料A、第二颗粒骨料B和填充料的材料属性和结构的相互作用，所述单组份防水性微水泥形成的微水泥漆体具备较好的粘附力和防水性、较高的强度、适宜的刚度和弹性，整体的脆性得到改善，且在遇到重物撞击时，能够通过填充体C和第二颗粒骨料B的弹性形变吸收外部作用力，使微水泥漆体的刚度提升、弹性模量增大，体现出双刚度的力学性能，不易遭到破坏。

进一步的的，所述第一颗粒骨料A的密度大于所述填充体C的密度，所述第二颗粒骨料B的密度小于所述填充体C的密度，因此，如图1所示，在所述单组份防水性微水泥搅拌成为均匀的浆料并施工铺设完成后、微水泥浆料尚未完全凝固前，所述第一颗粒骨料A会向下沉降，所述第二颗粒骨料B会向上浮起，最终在所述单组份防水性微水泥形成的漆体中，形成在竖直方向上，所述第一颗粒骨料A的浓度自上而下逐渐增大，所述第二颗粒骨料B浓度自上而下逐渐减小的结构。

需要说明的是，在向所述填充料中加水凝固形成填充体C的过程中，随着水分的添加量、水分蒸发和各组分间的相互交联粘附，所述填充体C的密度会出现一定范围的变化，但变化范围不大，本申请所述第一颗粒骨料A的密度大于该过程中所述填充体C的最大密度，所述第二颗粒骨料B的密度小于该过程中所述填充体C的最小密度。

本申请所述微水泥漆体中第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B在竖直方向上的浓度梯度变化通过密度差的存在而自发产生，与现有的均相微水泥相比，具有以下优点：

第一，这种第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B在竖直方向上的浓度梯度变化使得所述所述微水泥漆体的力学性能也在竖直方向上呈现梯度变化的趋势，靠近上表面层的微水泥漆体中几乎不含第一颗粒骨料A、但含有大量的第二颗粒骨料B，且第二颗粒骨料B通过填充体C粘结在一起，因此，靠近上表面层的微水泥漆体在具备良好强度的同时，具有刚度低、韧性高、脆性小的优点，在遇到剐蹭和重物撞击时，不易发生脆断或脆裂，遭到破坏；而在靠近下表面的微水泥漆体中含有大量的第一颗粒骨料A、但第二颗粒骨料B的含量较低，如此，靠近下表面的微水泥漆体具有极高的刚度、强度，能够对上部的微水泥漆体层进行良好的支撑，防止其在重压下产生凹坑；

第二，如图2所示，在现有微水泥漆体中，颗粒物直接填充、镶嵌在填充基质中的结构，将导致微水泥漆体上表面的颗粒物与上表面的填充基质之间形成大量尖锐的“表面夹角”，且“表面夹角”多为锐角，如此，在微水泥漆体的上表面，在颗粒物与上表面的填充基质之间存在大量的“微缝”，一方面，水分容易渗透这些“微缝”，进入微水泥漆体中，导致微水泥漆体的防水性下降、附着力降低；另一方面，这些尖锐的“表面夹角”和狭窄的“微缝”将为成为卫生死角，导致微水泥表面容易藏污纳垢、难以清理；再者，在受到外力冲击时，这些“微缝”也容易成为脆断或脆裂的起点；而在本申请中，如图3所示，靠近上表面层的微水泥漆体中的大部分第二颗粒骨料B并非通过浇筑直接镶嵌于微水泥漆体的上表面层，而是通过微水泥浆料中、下部的第二颗粒骨料B上浮后形成，由于微水泥浆料极强的粘附作用，能够在第二颗粒骨料B的表面形成一层填充体C的薄膜，且由于微水泥浆料的表面张力作用，第二颗粒骨料B能够与微水泥浆料之间实现平滑过渡连接，在微水泥漆体的上表面形成多个平滑过渡连接的“表面微波”，如此，所述微水泥漆体上表面中的第二颗粒骨料B不会直接裸露在空气中，且由于与微水泥浆料之间为平滑过渡连接，因此，一方面，通过微水泥漆体的上表面暴露出来的界面微裂纹、内部缺陷极少，而微裂纹和缺陷是产生脆性断裂的重要基础，如此，本申请能够有效防止微水泥漆体在外载荷的作用下表面微裂纹的产生、扩展和融合，进而防止微水泥漆体产生脆断或脆裂；另一方面，微水泥漆体的上表面几乎无直接裸露在外的第二颗粒骨料B，其上表面更加平滑、连续，不易藏污纳垢、容易清理，且防水性也更佳；

第三，大量细小的第二颗粒骨料B与填充体C组成微水泥漆体的上部结构，能够有效提高上部微水泥漆体的均匀、连续性，在提高材料强度在同时，减少内部缺陷的产生，进一步防止微水泥漆体产生脆断或脆裂。

进一步的，按照重量份计，所述单组份防水性微水泥包括：

第一颗粒骨料A      600～800份；

第二颗粒骨料B      200～300份；

填充料             100～300份。

进一步的，所述第一颗粒骨料A为天然砂石、人工砂石、炉渣、尾矿、焚烧玻璃体等矿物颗粒，所述矿物颗粒的粒径应控制在500～3000um之间。

优选的，所述矿物颗粒为碳酸盐、硅酸盐矿物颗粒中的一种或多种，如石英砂、方解石等。

更进一步的，所述第一颗粒骨料A包括矿物颗粒构成的芯体和形成在所述矿物颗粒表面的树脂层，具体的，按照重量份计，所述第一颗粒骨料A包括以下原料：

矿物颗粒     800～1000份；

树脂         50～200份。

优选的，所述树脂为丙烯酸树脂，如甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、羟基丙烯酸树脂等中的一种或多种。

更进一步的，所述第一颗粒骨料A的制备过程如下：

首先将树脂溶于适当溶剂中，得到树脂分散液，然后将矿物颗粒加入树脂分散液中，之后在压力0.5～1MPa、温度40～60℃下搅拌0.5～1h后，喷雾干燥，即得所述第一颗粒骨料A。

作为本申请的一些实施例，所述溶剂可以为丙酮、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等。

在矿物颗粒表面包覆树脂、形成聚合物薄膜后，一方面能够利用树脂薄膜的架桥作用提高所述第一颗粒骨料A与填充体C之间的结合力；另一方面，能够对矿物颗粒的表面性能进行改善，避免其坚硬、锐利的表面与填充体C之间由于无法紧密结合，而产生的大量的微裂纹，导致微水泥漆体的脆性变差；同时，包覆了树脂的矿物颗粒的表面更加光滑、圆润，即使偶尔裸露在微水泥漆体的上表面，也不易对微水泥漆体产生不利影响。

进一步的，按照重量份计，所述第二颗粒骨料B包括以下原料：

进一步的，所述无机矿物复合粉体为水泥、灰钙粉、石膏粉等无机矿物粉的混合物。

优选的，在所述无机矿物复合粉体中，水泥的重量百分比＞60％。

进一步的，所述两亲性聚合物为甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚丙烯酸酯羟乙基酯共聚物、聚苯乙烯和聚乙二醇共聚物、聚苯乙烯和聚丙烯酸酯共聚物中的一种或多种。

进一步的，所述盐为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种或多种。

进一步的，所述乳化剂为非离子乳化剂或阴离子乳化剂。

优选的，所述乳化剂为HLB值＜6的非离子乳化剂或阴离子乳化剂。

优选的，所述第二颗粒骨料B的粒径为10～100um。

进一步的，所述第二颗粒骨料B的制备过程如下：

P1，将60～100重量份两亲性聚合物置于200～300重量份的有机溶剂中，在50～60℃下搅拌30～40min，得聚合物溶液一；其中，所述有机溶剂为丙酮、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种；

P2，取5～10重量份的盐，将30～50％的盐溶于100～200重量份的水中，配置成水溶液二；

P3，搅拌下，在60～90min内将步骤P2中配置好的水溶液二滴加至步骤P1得到的聚合物溶液一中，并在500～1000转/min的转速下进行乳化，待水溶液一滴加结束后继续在50～60℃下搅拌30～60min，得混合体系三；

P4，将10～30重量份乳化剂和步骤P2中剩余的盐溶于100～200重量份的水中，配置成水溶液四；

P5，将步骤P4中配置好的水溶液四加入到步骤P3得到的混合体系三中，并继续在50～60℃下，以300～600转/min的转速搅拌30～60min，使得所述两亲性聚合物逐渐分散成均匀的球状液滴；

P6，将步骤P5得到的混合体系在搅拌下升温至80～90℃，将有机溶剂蒸出后，降温，过滤将球形多孔聚合物颗粒与水分离，之后将球形多孔聚合物颗粒干燥；

P7，将200～300重量份的无机矿物复合粉体与步骤P6得到球形多孔聚合物颗粒混合，加入30～80重量份水、在0.5～1MPa下搅拌0.5～1h后，捏合、造粒，得所述第二颗粒骨料B的芯体；

P8，将40～50重量份的海藻酸钠溶解于100～200重量份1～3％的醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后，得海藻酸钠溶液五；将50～80重量份的壳聚糖溶于100～200重量份1～3％的醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液六；

P9，将所述海藻酸钠溶液五和壳聚糖溶液六混合，搅拌下用碱性物质将混合液的pH值调节至4～6，之后继续在40～60℃下，以100～300转/min的转速搅拌10～30min后，得海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七；

P10，搅拌下向海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七中逐渐滴加交联剂溶液八，在滴加交联剂溶液八的同时，将海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七喷至所述步骤P7制得的第二颗粒骨料B的芯体表面，干燥后得第二颗粒骨料B。

进一步的，在所述步骤P7中，所述无机矿物复合粉体的组成和添加量可以根据第二颗粒骨料B的密度需要进行调整，以调整所述第二颗粒骨料B的密度。

其中，在所述步骤P10中，所述交联剂为戊二醛、甲醛、乙二醛中的一种或多种。

进一步的，在所述步骤P10中，控制单位之间内所述交联剂的添加量与所述海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七的喷出量之比为1：10～50。

通过上述的制备过程得到的第二颗粒骨料B具有以下特点：

第一，所述第二颗粒骨料B采用球形的多孔聚合物颗粒来负载无机矿物复合粉体，一方面，可通过多孔聚合物颗粒对无机矿物复合颗粒的实现增强和改性作用；另一方面，能够提高第二颗粒骨料B中聚合物和无机矿物之间的界面均匀性，最终使得所述第二颗粒骨料B具备良好的强度和韧性；

第二，包覆在第二颗粒骨料B外侧的海藻酸钠壳聚糖具有良好的抑菌作用，可提升所述微水泥漆体的抑菌作用；同时，海藻酸钠壳聚糖与交联剂交联后形成的包覆层与填充体C之间具有良好的相容性，使得所述第二颗粒骨料B能够与填充体C稳定结合；

第三，在形成所述第二颗粒骨料B芯体外侧的包覆层的过程中，在滴加交联剂的同时将所述海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七喷出、雾化、包覆在所述第二颗粒骨料B的芯体上，如此，首先喷出的海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七中的交联剂含量低、交联时间短，交联程度低，因此，形成的包覆层较软；而随着交联剂的持续滴加，海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七中的交联剂含量逐渐升高、且交联时间长，交联程度高，因此，形成的包覆层较硬，最终使得包裹在所述第二颗粒骨料B芯体外侧的包覆层具有从内至外、强度、硬度逐渐升高的特点。如此，得到的第二颗粒骨料B既具备相对坚硬的芯体，又具备弹性梯度变化的包覆层，这种包覆层一方面赋予了所述第二颗粒骨料B良好的强度和弹性，另一方面使得所述第二颗粒骨料B在使用过程中，芯体中的物质不易泄露，对微水泥漆体造成不利影响。

此外，在本申请中，通过所述第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B的预制，减少了填充料需要粘合的界面面积，因此，可大幅降低所述填充料的用量。

再者，与现有微水泥相比，本申请所述微水泥中，矿物颗粒，如砂石的占比更高，无机矿物复合粉体，如水泥的占比较低，利于所述微水泥成本的的节约。

进一步的，按照重量份计，所述填充料包括以下原料：

其中，所述可分散性乳胶粉为耐水性可分散性乳胶粉。

优选的，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素。

进一步的，所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸、柠檬酸盐或酒石酸盐中的至少一种。

优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

施工前，将所述第一颗粒骨料A、第二颗粒骨料B和填充料按比例配置后，加入适量水，搅拌均匀后即可进行施工。

优选的，施工前，将所述第一颗粒骨料A、第二颗粒骨料B和填充料按比例配置后，加入适量水，搅拌下加热至40～60℃后即可进行施工。

进一步的，在本申请所述单组分防水性微水泥中，为实现微水泥漆体良好的强度和韧性，使其坚硬但不易脆裂，所述第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B在微水泥漆体中的梯度分布极其重要，其中，水的添加量直接决定了填充体C的密度、第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B的沉降或上浮速度、微水泥漆体的凝固时间等参数，进而对第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B在微水泥漆体中的梯度分布起决定性作用，因此，在使用时，需对水的添加量m进行精确控制。

优选的，水的添加量m可按照下述方法进行计算得到：

S1，获取第一水分添加量m1；

S2，测量第一颗粒骨料A的密度ρ1、直径d1和第二颗粒骨料B的密度ρ2、直径d2；

S3，将填充粉按照第一水分添加量m1添加水分、之后搅拌均匀获得填充体C的浆料，并测量填充体C浆料的密度ρ0、粘附系数μ和临界凝固时间t_临界；其中，所述临界凝固时间t_临界为第一颗粒骨料A停止下沉或第二颗粒骨料B停止上浮时填充体C浆料的凝固时间，取两者中较大的一个作为临界凝固时间t_临界；

S4，分别计算第一水分添加量m1对应的第一颗粒骨料A的沉降速度u1和第二颗粒骨料B的沉降速度u2，其中，颗粒的沉降速度u＝gd²(ρs-ρ0)/18μ，在该公式中，g为重力加速度；d为颗粒骨料的直径；ρs、ρ0分别为颗粒骨料和填充体C浆料的密度；μ为填充体C浆料的初始粘附系数；

S5，按照公式R＝t_临界*(u1+u2)计算第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B的分离强度R；

S6，将步骤S5计算得到的分离强度R与预设的第一分离强度阈值R1和第二分离强度阈值R2进行对比；其中R1＞R2；若R＞R1，则继续执行步骤S7；若R2≤R≤R1，则水的添加量m＝第一水分添加量m1；若R＜R2，则继续执行步骤S8；

S7，将第一水分添加量m1的值减少△m，并再次执行步骤S1～S6；

S8，将第一水分添加量m1的值增加△m，并再次执行步骤S1～S6。

其中，在所述步骤S1中，所述第一水分添加量m1的初始值可以根据试验结果进行预设，也可以根据经验值进行设置。

更进一步的，在上述步骤S5中，根据公式R＝β*t_临界*(u1+u2)计算第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B的分离强度R，其中，β为施工环境温度对应的调整系数。

通常，施工环境温度会对填充体C浆料的粘附系数μ、临界凝固时间tt_临界等参数产生影响，尤其在冬季低温和夏季高温下，甚至会改变所述分离强度R与第一分离强度阈值R1和第二分离强度阈值R2的相对大小，因此，在计算分离强度R时，应考虑施工环境温度对其的影响。

具体的，在本申请中，β为通过试验获得的一组校正系数，β的值与施工环境温度一一对应。

进一步的，在上述步骤S6中，所述R1和R2的值通过试验测定取得。

以下通过具体的实施例对本申请所述的单组分防水性微水泥进行举例说明：

实施例1

取800g、粒径为1000um的天然砂石作为第一颗粒骨料A，备用。

实施例2

分别称取800g、粒径为1000um的天然砂石颗粒以及50g丙烯酸树脂，备用。首先将丙烯酸树脂溶于250g的丙酮溶剂中，得到树脂分散液；然后将矿物颗粒加入树脂分散液中，之后在压力0.5MPa、温度60℃下搅拌0.5h后，喷雾干燥，得第一颗粒骨料A。

实施例3

P1，将60g聚苯乙烯置于200g丙酮溶剂中，在50℃下搅拌40min，得聚合物溶液一；

P2，取5g氯化钠，将其中2g氯化钠溶于100g水中，配置成水溶液二；

P3，搅拌下，在60min内将步骤P2中配置好的水溶液二滴加至步骤P1得到的聚合物溶液一中，并在500转/min的转速下进行乳化，待水溶液一滴加结束后继续在60℃下搅拌30min，得混合体系三；

P4，将10g非离子乳化剂和步骤P2中剩余的氯化钠溶于120g水中，配置成水溶液四；

P5，将步骤P4中配置好的水溶液四加入到步骤P3得到的混合体系三中，并继续在50℃下，以300转/min的转速搅拌60min，使得所述两亲性聚合物逐渐分散成均匀的球状液滴；

P6，将步骤P5得到的混合体系在搅拌下升温至90℃，将有机溶剂丙酮蒸出后，降温，过滤将球形多孔聚合物颗粒与水分离，之后将球形多孔聚合物颗粒干燥；

P7，将200g无机矿物复合粉体与步骤P6得到球形多孔聚合物颗粒混合，加入30重量份水、在0.5MPa下搅拌0.5h后，捏合、造粒，得所述第二颗粒骨料B的芯体；

P8，将40g的海藻酸钠溶解于100g、1％的醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后，得海藻酸钠溶液五；将50g的壳聚糖溶于100g、1％的醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液六；

P9，将所述海藻酸钠溶液五和壳聚糖溶液六混合，搅拌下用碱性物质将混合液的pH值调节至4，之后继续在40℃下，以100转/min的转速搅拌30min后，得海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七；

P10，搅拌下向海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七中逐渐滴加戊二醛交联剂溶液八，在滴加戊二醛交联剂溶液八的同时，将海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七喷至所述步骤P7制得的第二颗粒骨料B的芯体表面，喷洒过程中，控制单位之间内戊二醛交联剂的添加量与所述海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七的喷出量之比为1：10，干燥后得第二颗粒骨料B。

实施例4

P1，将100g聚苯乙烯置于300g丙酮溶剂中，在60℃下搅拌40min，得聚合物溶液一；

P2，取10g氯化钠，将其中5g氯化钠溶于200g水中，配置成水溶液二；

P3，搅拌下，在90min内将步骤P2中配置好的水溶液二滴加至步骤P1得到的聚合物溶液一中，并在900转/min的转速下进行乳化，待水溶液一滴加结束后继续在50℃下搅拌50min，得混合体系三；

P4，将30g非离子乳化剂和步骤P2中剩余的氯化钠溶于200g水中，配置成水溶液四；

P5，将步骤P4中配置好的水溶液四加入到步骤P3得到的混合体系三中，并继续在60℃下，以600转/min的转速搅拌30min，使得所述两亲性聚合物逐渐分散成均匀的球状液滴；

P6，将步骤P5得到的混合体系在搅拌下升温至80℃，将有机溶剂丙酮蒸出后，降温，过滤将球形多孔聚合物颗粒与水分离，之后将球形多孔聚合物颗粒干燥；

P7，将300g无机矿物复合粉体与步骤P6得到球形多孔聚合物颗粒混合，加入70重量份水、在1MPa下搅拌1h后，捏合、造粒，得所述第二颗粒骨料B的芯体；

P8，将50g的海藻酸钠溶解于200g、3％的醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后，得海藻酸钠溶液五；将80g的壳聚糖溶于200g、3％的醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液六；

P9，将所述海藻酸钠溶液五和壳聚糖溶液六混合，搅拌下用碱性物质将混合液的pH值调节至6，之后继续在60℃下，以300转/min的转速搅拌20min后，得海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七；

P10，搅拌下向海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七中逐渐滴加戊二醛交联剂溶液八，在滴加戊二醛交联剂溶液八的同时，将海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七喷至所述步骤P7制得的第二颗粒骨料B的芯体表面，喷洒过程中，控制单位之间内戊二醛交联剂的添加量与所述海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七的喷出量之比为1：50，干燥后得第二颗粒骨料B。

实施例5

分别称取可分散性乳胶粉70重量份、羟丙基甲基纤维素8重量份、柠檬酸20重量份、有机硅消泡剂1重量份，混合均匀后得单组份防水性微水泥。

实施例6

分别取上述实施例1、3和5制备得到的第一颗粒骨料A600重量份、第二颗粒骨料B200重量份和填充料100重量份，加入水160g，搅拌均匀后得单组份防水性微水泥。

实施例7

分别取上述实施例2、3和5制备得到的第一颗粒骨料A600重量份、第二颗粒骨料B200重量份和填充料100重量份，加入水160g，搅拌均匀后得单组份防水性微水泥。

实施例8

分别取上述实施例2、4和5制备得到的第一颗粒骨料A700重量份、第二颗粒骨料B300重量份和填充料200重量份，加入水185g，搅拌均匀后得单组份防水性微水泥。

试验例1

以下对上述实施例6～8所得的单组份防水性微水泥进行性能检测，其中，抗压强度和抗折强度根据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检测方法(ISO)》进行检测，粘结强度根据JGJ 110-2008《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准》进行检测，抗冲击功采用摆锤法进行检测，抗裂指数根据JC/T 951-2005《水泥砂浆抗裂性能试验方法》进行检测，防水性检测将水喷洒于5mm厚的单组份防水性微水泥模块上，在0.3MPa的压力下保持30min后，观察有无透水现象发生。

表1单组份防水性微水泥的性能检测

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种单组份防水性微水泥的制备工艺，其特征在于，所述单组份防水性微水泥包括以下原料：

第一颗粒骨料A，其为矿物颗粒，将所述第一颗粒骨料A的粒径记为D1，刚度记为E1；

第二颗粒骨料B，其为无机有机复合颗粒，将所述第二颗粒骨料B的粒径记为D2，刚度记为E2；

填充料，其为粉状粘结剂，将所述填充料加水凝固形成的填充体C的刚度记为E3；

则，所述D1＞5*D2，所述E1＞E2＞E3；

按照重量份计，所述单组份防水性微水泥包括：

第一颗粒骨料A     600~800份；

第二颗粒骨料B     200~300份；

填充料            100~300份；

所述第一颗粒骨料A包括矿物颗粒构成的芯体和形成在所述矿物颗粒表面的树脂层，按照重量份计，所述第一颗粒骨料A包括以下原料：

矿物颗粒          800~1000份；

树脂              50~200份；

按照重量份计，所述第二颗粒骨料B包括以下原料：

无机矿物复合粉体  200~300份；

两亲性聚合物      60~100份；

盐                5~10份；

乳化剂            10~30份；

海藻酸钠          40~50份；

壳聚糖            50~80份；

交联剂            适量；

按照重量份计，所述填充料包括以下原料：

可分散性乳胶粉    50~100份；

纤维素            5~10份；

缓凝剂            10~50份；

消泡剂            0.5~1份；

其中，所述无机矿物复合粉体为水泥、灰钙粉、石膏粉的混合物；所述两亲性聚合物为聚苯乙烯和聚乙二醇共聚物；所述盐为氯化钠；所述乳化剂为非离子乳化剂；所述交联剂为戊二醛；

所述第一颗粒骨料A的密度大于所述填充体C的密度，所述第二颗粒骨料B的密度小于所述填充体C的密度，在所述单组份防水性微水泥形成的微水泥漆体中，形成在竖直方向上，所述第一颗粒骨料A的浓度自上而下逐渐增大，所述第二颗粒骨料B浓度自上而下逐渐减小的结构。

2.根据权利要求1所述的单组份防水性微水泥的制备工艺，其特征在于，所述第一颗粒骨料A的制备过程为：

首先将树脂溶于溶剂中，得到树脂分散液，然后将矿物颗粒加入树脂分散液中，之后在压力0.5~1MPa、温度40~60℃下搅拌0.5~1h后，喷雾干燥，即得所述第一颗粒骨料A。

3.根据权利要求1所述的单组份防水性微水泥的制备工艺，其特征在于，所述第二颗粒骨料B的制备过程如下：

P1，将60~100重量份两亲性聚合物置于200~300重量份的有机溶剂中，在50~60℃下搅拌30~40min，得聚合物溶液一；

P2，取5~10重量份的盐，将30~50%的盐溶于水中，配置成水溶液二；

P3，搅拌下，在60~90min内将步骤P2中配置好的水溶液二滴加至步骤P1得到的聚合物溶液一中，并在500~1000转/min的转速下进行乳化，待水溶液一滴加结束后继续在50~60℃下搅拌30~60min，得混合体系三；

P4，将10~30重量份乳化剂和步骤P2中剩余的盐溶于水中，配置成水溶液四；

P5，将步骤P4中配置好的水溶液四加入到步骤P3得到的混合体系三中，并继续在50~60℃下，以300~600转/min的转速搅拌30~60min，使得所述两亲性聚合物逐渐分散成均匀的球状液滴；

P6，将步骤P5得到的混合体系在搅拌下升温至80~90℃，将有机溶剂蒸出后，降温，过滤将球形多孔聚合物颗粒与水分离，之后将球形多孔聚合物颗粒干燥；

P7，将200~300重量份无机矿物复合粉体与步骤P6得到球形多孔聚合物颗粒混合，加入30~80重量份水、在0.5~1MPa下搅拌0.5~1h后，捏合、造粒，得所述第二颗粒骨料B的芯体；

P8，将40~50重量份的海藻酸钠溶解于100~200重量份1~3%的醋酸溶液中，搅拌至完全溶解后，得海藻酸钠溶液五；将50~80重量份的壳聚糖溶于100~200重量份1~3%的醋酸溶液中，得到壳聚糖溶液六；

P9，将所述海藻酸钠溶液五和壳聚糖溶液六混合，搅拌下用碱性物质将混合液的pH值调节至4~6，之后继续在40~60℃下，以100~300转/min的转速搅拌10~30min后，得海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七；

P10，搅拌下向海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七中逐渐滴加交联剂溶液八，在滴加交联剂溶液八的同时，将海藻酸钠壳聚糖共混溶胶七喷至所述步骤P7制得的第二颗粒骨料B的芯体表面，干燥后得第二颗粒骨料B。

4.根据权利要求1所述的单组份防水性微水泥的制备工艺，其特征在于，施工时，所述单组份防水性微水泥中水的添加量m按照下述方法计算得到：

S1，获取第一水分添加量m1；

S2，测量第一颗粒骨料A的密度ρ1、直径d1和第二颗粒骨料B的密度ρ2、直径d2；

S3，将填充粉按照第一水分添加量m1添加水分、之后搅拌均匀获得填充体C的浆料，并测量填充体C浆料的密度ρ0、粘附系数μ和临界凝固时间t_临界；

S4，分别计算第一水分添加量m1对应的第一颗粒骨料A的沉降速度u1和第二颗粒骨料B的沉降速度u2，其中，颗粒的沉降速度u=gd²(ρs-ρ0)/18μ，在该公式中，g为重力加速度；d为颗粒骨料的直径；ρs、ρ0分别为颗粒骨料和填充体C浆料的密度；μ为填充体C浆料的初始粘附系数；

S5，按照公式R=t_临界*（u1+u2）计算第一颗粒骨料A和第二颗粒骨料B的分离强度R；

S6，将步骤S5计算得到的分离强度R与预设的第一分离强度阈值R1和第二分离强度阈值R2进行对比；其中R1＞R2；若R＞R1，则继续执行步骤S7；若R2≤R≤R1，则水的添加量m=第一水分添加量m1；若R＜R2，则继续执行步骤S8；

S7，将第一水分添加量m1的值减少△m，并再次执行步骤S1~S6；

S8，将第一水分添加量m1的值增加△m，并再次执行步骤S1~S6。

5.一种单组份防水性微水泥，其特征在于，所述单组份防水性微水泥为上述权利要求1~4任一项所述的制备工艺制备得到的微水泥。

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