CN115557768A - 一种表面爽滑预拌砂浆的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及预拌砂浆技术领域，具体涉及一种表面爽滑预拌砂浆的制备方法；包括以下质量份数的原料硅酸盐水泥80～120份、石膏30～50份、聚合液10～18份、石粉20～30份、机制砂40～60份、减水剂3～8份、纤维素醚0.5～1.5份、改性剂8～15份、葡萄糖酸钠0.08～0.12份、水120～180份；将硅酸盐水泥、石粉、机制砂干拌混合均匀，加入石膏形成固体混合物，作为水泥砂浆的基础凝胶材料，在拌合过程中加入聚合液，聚合物在水泥砂浆中成膜，硬化水泥砂浆被包裹在聚合物膜中，制备的表面爽滑预拌砂浆的平均孔径较小，硬化后结构紧密，表面光滑，有利于砂浆使用时的早期水化、提高早期强度，硬化后抗压强度高、力学性能好，有利于提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及预拌砂浆技术领域，具体涉及一种表面爽滑预拌砂浆的制备方法。
背景技术
预拌砂浆是现代建筑行业中常用的材料之一，商业化的预拌砂浆提高了建筑行业的工作效率，节约了实际施工过程中对砂浆拌合、砌筑、抹灰工程中对人力的消耗。多年来，建筑行业的发展，发现现有预拌砂浆在实际使用过程中仍然存在不足之处，对预拌砂浆进一步改性或调整，可以充分发挥商业化预拌砂浆的优势。
对满足建筑需求的材料消耗，使得适合砂浆的石英砂、水泥消耗过快，为可持续的发展和环保的需求，不能无节制的、低使用率地开采石英砂矿产资源，河砂易得的资源也需要限制开采，为此，需要从原料上开发砂浆材料的替代品或部分替代品，减缓不可再生资源的消耗速度。另一方面，在抹灰过程中发现，现有砂浆水泥粒度不够，普通的水泥砂浆抹到墙面上或地面上，墙面依然很粗糙，需要精细抹平或者二次刮腻子，使墙面平整，目前大多数水泥砂浆不适合一次性墙面装修，墙面用水泥砂浆后续的墙面抹平、刮腻子消耗大量熟练工，影响整体的施工效率，此外，现有水泥砂浆墙面很容易落灰，不易清洁。
为了解决现有水泥砂浆存在的问题，节约资源，需要从原料和工艺方面入手，寻找可替代的材料，减少对不可再生资源的消耗，同时，在保障水泥砂浆应有的强度的基础上，降低传统水泥砂浆原料中颗粒的粒径，优化原料配比，添加其它物质，是的水泥砂浆自身具有粗糙度低，一次抹灰后，墙面自身平整、光滑，减少二次抹平、刮腻子等步骤对人力的消耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面爽滑预拌砂浆的制备方法，制备的表面爽滑预拌砂浆的平均孔径较小，硬化后结构紧密，表面光滑，有利于砂浆使用时的早期水化、提高早期强度，硬化后抗压强度高、力学性能好，有利于提高生产效率。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种表面爽滑预拌砂浆，包括以下质量份数的原料：硅酸盐水泥80～120份，石膏30～50份，聚合液10～18份，石粉20～30份，机制砂40～60份，减水剂3～8份，纤维素醚0.5～1.5份，改性剂8～15份，葡萄糖酸钠0.08～0.12份，水120～180份；
表面爽滑预拌砂浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的硅酸盐水泥、石粉、机制砂混合均匀后，加入质量份数的石膏，再次混合均匀，得到固体混合物；
步骤二：取质量份数为二分一的水，加入质量份数的聚合液混合均匀后，得到聚分散液；
步骤三：取剩余质量份数的水，加入质量份数的减水剂、纤维素醚、改性剂、葡萄糖酸钠，搅拌10～20min后，得到混合外加物；
步骤四：向步骤一中得到的固体混合物中加入步骤二中得到的聚分散液和步骤三中得到的混合外加物，以40～100r/min的速度搅拌1～3h后得到表面爽滑预拌砂浆。
进一步方案，优选石膏为β-半水石膏，由二水石膏在高温热空气下加热，其反应为：
进一步方案，优选聚合液为环氧树脂、聚酰胺固化剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、丙酮按照质量比为环氧树脂:聚酰胺:γ-氨丙基三乙氧基硅烷:丙酮=20：20：1：20混合均匀后，加入0.3～0.5倍环氧树脂质量的聚丙烯纤维，再次混合均匀而成。
进一步方案，优选石粉的颗粒粒径小于75微米，为粘土粉、膨润土粉、玄武岩石粉、石灰石粉中的一种或多种。
进一步方案，优选机制砂为石材在加工中产生的颗粒废弃物，破碎过筛，过14目筛、30目筛、100目筛的颗粒按照质量比为3：2～3：4～5混合而成。
进一步方案，优选减水剂为聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的一种。
进一步方案，优选改性剂为水合硅酸钙纳米晶，为：
使用碳酸钠调节300mL聚羧酸乙醚的pH值到10～12，加入50mLCa(NO3)2溶液和100mL的Na2SiO3溶液，持续搅拌10min，得到低浓度的水合纳米硅酸钙改性溶液；
取聚乙烯多胺三甲基羧酸与10～20g的Ca(OH)2混合，加入2～3g粒径小于2微米的无定形SiO2，加入水合纳米硅酸钙改性溶液，以100～180r/min的速率搅拌，进行水热，水热反应温度为160～180℃，反应时间为16～20h，反应结束降至室温后以400W的功率超声10min，得到水合硅酸钙纳米晶。
进一步方案，优选Ca(NO3)2溶液的质量浓度为50g/L，Na2SiO3溶液的质量浓度为20g/L；聚乙烯多胺三甲基羧酸与水合纳米硅酸钙改性溶液的质量比为1：1。
聚乙烯多胺三甲基羧酸是一种分散剂，其分子结构为，
其主要作用是促进水热合成过程中Ca(OH)2的溶解，调整水合硅酸钙纳米晶的形态，保持其分散性。
本发明的有益效果：
1、将硅酸盐水泥、石粉、机制砂干拌混合均匀，加入石膏形成固体混合物，作为水泥砂浆的基础凝胶材料，在拌合过程中加入聚合液，聚合物在水泥砂浆中成膜，硬化水泥砂浆被包裹在聚合物膜中，硬化水泥砂浆表面包覆上聚合物，表面光滑平整，孔洞孔径变小；减水剂的使用，减少预拌砂浆在拌合过程中的用水量，纤维素醚作为保水剂，用在预拌砂浆中，确保水分不会过快的蒸发，有利于水泥砂浆均匀硬化，硬化过程不开裂，同时纤维素醚能起到一定的消泡作用，葡萄糖酸钠作为缓凝剂，在预拌砂浆中起到缓凝作用，有利于预拌砂浆在生产到使用过程中保持流动性，有利于预拌砂浆在实际使用过程中的泵送，改性剂为水合硅酸钙纳米晶，为预拌砂浆提供大量的成核位点，有利于砂浆使用时的早期水化、提高早期强度。
2、石粉为颗粒粒径小于75微米的粉末，机制砂为石材在加工过程中产生的颗粒废弃物，经过破碎过筛后按照不同粒径混合而成，石粉与机制砂配合代替传统水泥砂浆中的砂和小粒径填充物，减少水泥砂浆对天然的砂的消耗，扩大了水泥砂浆原料来源，有利于天然砂等矿物资源的保护和可持续使用；小粒径的石粉与机制砂的配合，能够在水泥砂浆中填充在大颗粒的空隙中，使得水泥砂浆硬化后表面平整光滑，同时，较小的粒径，有利于水泥砂浆的流动性，便于实际使用过程中的泵送。
3、石膏为β-半水石膏，β-半水石膏由二水石膏在高温热空气作用下直接加热得到，二水石膏为脱硫石膏的主要成分，脱硫石膏是工业烟气湿法脱硫的副产物。对脱硫石膏的使用，使其资源化，用于预拌砂浆中，既减小了水泥砂浆制作过程中对天然砂、水泥等矿产资源的消耗，又能为工业环保事业做出贡献；β-半水石膏硬化体空隙较多，结构疏松，与颗粒尺寸较小的硅酸盐水泥、石粉配合，水化后，使得小颗粒物质穿插在孔隙中，形成整体致密的硬化体，降低硬化体孔径，使其光滑平整。此外，石膏的配合使用，有利于水泥砂浆在水平地面的自流平，减少人工抹平的工作，有利于从原料特性方面减少对人工的消耗，有利于提高生产效率。
4、聚合液为环氧树脂、聚酰胺固化剂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、丙酮按比例混合而成，形成混合乳液，γ-氨丙基三乙氧基硅烷为硅烷偶联剂，为环氧树脂与水泥砂浆的连接起到连接作用，丙酮有利于聚合物的部分溶解形成乳液，混合乳液添加在水泥砂浆中，少量聚合物颗粒吸附在骨料表面，大量聚合物颗粒均匀分散在水泥浆体中，在水泥水化过程中，聚合物颗粒堆积在水泥颗粒周围的毛细孔中，随着毛细孔中水分减少，少量吸附在水泥颗粒表面的聚合物颗粒部分或全部嵌入到水化产物中，一些具有活性基团的聚合物在碱性环境下水解后与 Ca2+反应，聚合物被钙离子交联，形成有机-无机复合物，随着水泥颗粒不断水化，毛细孔隙中的水分被消耗和蒸发，堆积在一起的聚合物颗粒聚结形成连续的聚合物薄膜，覆盖在水泥水化产物的表面，填充孔隙和裂缝，并与水泥水化产物形成网络互穿结构。聚合物的使用，在水泥砂浆上形成聚合物薄膜，使得硬化后的水泥砂浆表面光滑平整，此外，聚合物的使用，能够起到部分减水剂的作用。
5、减水剂使用聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的一种，为高效减水剂，配合保水剂纤维素醚、缓凝剂葡萄糖酸钠用在预拌砂浆中，合理的配比，使得预拌砂浆在拌合过程中用水量减少，同时保证预拌砂浆具有一定的流动性，方便施工过程中的泵送，水分缓慢蒸发，有利于水泥砂浆均匀硬化，保障水泥砂浆的硬化质量。
6、改性剂水合硅酸钙纳米晶的配置并使用，加速早期微结构发展，水合硅酸钙纳米晶为纳米级物质，加入后提供了大量的核位点，通过离子吸附更快的形成水化产物，促进水泥矿物离子溶出，从而降低了硅酸钙凝胶的成核位垒，较低的饱和浓度就可以开始在晶核表面成核，形成水化产物，提升早期性能，为水泥浆后期的耐久性提供前提条件。
具体实施方式
下面将对本发明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作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
一种表面爽滑预拌砂浆，包括以下质量份数的原料：硅酸盐水泥80份，石膏30份，聚合液10份，石粉20份，机制砂40份，减水剂3份，纤维素醚0.5份，改性剂8份，葡萄糖酸钠0.08份，水120份；
表面爽滑预拌砂浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的硅酸盐水泥、石粉、机制砂混合均匀后，加入质量份数的石膏，再次混合均匀，得到固体混合物；
步骤二：取质量份数为二分一的水，加入质量份数的聚合液混合均匀后，得到聚分散液；
步骤三：取剩余质量份数的水，加入质量份数的减水剂、纤维素醚、改性剂、葡萄糖酸钠，搅拌10min后，得到混合外加物；
步骤四：向步骤一中得到的固体混合物中加入步骤二中得到的聚分散液和步骤三中得到的混合外加物，以40r/min的速度搅拌1h后得到表面爽滑预拌砂浆。
实施例2
一种表面爽滑预拌砂浆，包括以下质量份数的原料：硅酸盐水泥120份，石膏50份，聚合液18份，石粉30份，机制砂60份，减水剂8份，纤维素醚1.5份，改性剂15份，葡萄糖酸钠0.12份，水180份；
表面爽滑预拌砂浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的硅酸盐水泥、石粉、机制砂混合均匀后，加入质量份数的石膏，再次混合均匀，得到固体混合物；
步骤二：取质量份数为二分一的水，加入质量份数的聚合液混合均匀后，得到聚分散液；
步骤三：取剩余质量份数的水，加入质量份数的减水剂、纤维素醚、改性剂、葡萄糖酸钠，搅拌20min后，得到混合外加物；
步骤四：向步骤一中得到的固体混合物中加入步骤二中得到的聚分散液和步骤三中得到的混合外加物，以100r/min的速度搅拌3h后得到表面爽滑预拌砂浆。
实施例3
一种表面爽滑预拌砂浆，包括以下质量份数的原料：硅酸盐水泥100份，石膏40份，聚合液15份，石粉25份，机制砂50份，减水剂5份，纤维素醚1.0份，改性剂12份，葡萄糖酸钠0.10份，水150份；
表面爽滑预拌砂浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的硅酸盐水泥、石粉、机制砂混合均匀后，加入质量份数的石膏，再次混合均匀，得到固体混合物；
步骤二：取质量份数为二分一的水，加入质量份数的聚合液混合均匀后，得到聚分散液；
步骤三：取剩余质量份数的水，加入质量份数的减水剂、纤维素醚、改性剂、葡萄糖酸钠，搅拌15min后，得到混合外加物；
步骤四：向步骤一中得到的固体混合物中加入步骤二中得到的聚分散液和步骤三中得到的混合外加物，以70r/min的速度搅拌2h后得到表面爽滑预拌砂浆。
测试：
对比例1：不加聚合液，其余条件与实施例1相同；
对比例2：不加石膏和改性剂，其余条件与实施例1相同；
对比例3：以河砂代替石粉和机制砂，其余条件与实施例1相同；
实施例及对比例制备的水泥砂浆放入10cm×5cm×1cm的模具中，抹平，标准硬化
28天后，测试其孔径、抗压强度，其中孔径分布使用压汞法，黏稠度按照标准GB/T 25181-
2019《预拌砂浆》测试，标准要求为预拌砂浆对稠度70-90mm，参照 JGJ/T70-2009《建筑砂浆
基本性能试验方法标准》中，采用滤纸法进行保水性试验保水率，标准GB/T 25181-2019《预
拌砂浆》要求保水率不小于88%，28天抗压强度测试按照JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能
试验方法标准》中方法制备和测试，得到的结果如表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 平均孔径(nm) | 48 | 43 | 46 | 86 | 78 | 103 |
| 黏稠度(mm) | 79 | 84 | 82 | 75 | 74 | 85 |
| 保水率(%) | 94.1 | 94.8 | 94.3 | 91.6 | 92.5 | 89.7 |
| 28d抗压强度(MPa) | 12.2 | 13.6 | 13.8 | 12.6 | 12.8 | 14.2 |
由上表所示，本发明方法所制备的预拌砂浆的平均孔径较小，硬化后结构紧密，表面光滑，黏稠度保水率都满足《预拌砂浆》要求，硬化后抗压强度高、力学性能好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种表面爽滑预拌砂浆，其特征在于，包括以下质量份数的原料：硅酸盐水泥80～120份，石膏30～50份，聚合液10～18份，石粉20～30份，机制砂40～60份，减水剂3～8份，纤维素醚0.5～1.5份，改性剂8～15份，葡萄糖酸钠0.08～0.12份，水120～180份；
所述表面爽滑预拌砂浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：取质量份数的硅酸盐水泥、石粉、机制砂混合均匀后，加入质量份数的石膏，再次混合均匀，得到固体混合物；
步骤二：取质量份数为二分一的水，加入质量份数的聚合液混合均匀后，得到聚分散液；
步骤三：取剩余质量份数的水，加入质量份数的减水剂、纤维素醚、改性剂、葡萄糖酸钠，搅拌10～20min后，得到混合外加物；
步骤四：向步骤一中得到的固体混合物中加入步骤二中得到的聚分散液和步骤三中得到的混合外加物，以40～100r/min的速度搅拌1～3h后得到表面爽滑预拌砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种表面爽滑预拌砂浆，其特征在于，所述石膏为β-半水石膏，由二水石膏在高温热空气下加热，其反应为：
3.根据权利要求1所述的一种表面爽滑预拌砂浆，其特征在于：所述聚合液为环氧树脂、聚酰胺、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、丙酮按照质量比为环氧树脂:聚酰胺:γ-氨丙基三乙氧基硅烷:丙酮=20：20：1：20混合均匀后，加入0.3～0.5倍环氧树脂质量的聚丙烯纤维，再次混合均匀而成。
4.根据权利要求1所述的一种表面爽滑预拌砂浆，其特征在于：所述石粉的颗粒粒径小于75微米，为粘土粉、膨润土粉、玄武岩石粉、石灰石粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种表面爽滑预拌砂浆，其特征在于：所述机制砂为石材在加工中产生的颗粒废弃物，破碎过筛，过14目筛、30目筛、100目筛的颗粒按照质量比为3：2～3：4～5混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种表面爽滑预拌砂浆，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种表面爽滑预拌砂浆，其特征在于：所述改性剂为水合硅酸钙纳米晶，为：
使用碳酸钠调节300mL聚羧酸乙醚的pH值到10～12，加入50mLCa(NO3)2溶液和100mL的Na2SiO3溶液，持续搅拌10min，得到低浓度的水合纳米硅酸钙改性溶液；
取聚乙烯多胺三甲基羧酸与10～20g的Ca(OH)2混合，加入2～3g粒径小于2微米的无定形SiO2，加入水合纳米硅酸钙改性溶液，以100～180r/min的速率搅拌，进行水热，水热反应温度为160～180℃，反应时间为16～20h，反应结束降至室温后以400W的功率超声10min，得到水合硅酸钙纳米晶。
8.根据权利要求7所述的一种表面爽滑预拌砂浆，其特征在于：所述Ca(NO3)2溶液的质量浓度为50g/L，Na2SiO3溶液的质量浓度为20g/L；聚乙烯多胺三甲基羧酸与水合纳米硅酸钙改性溶液的质量比为1：1。
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