CN116023093A - 一种利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土外加剂技术领域,特别涉及一种利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆及其制备方法,其中,一种利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆原料包括普通硅酸盐水泥、改性陶瓷抛光粉、机制砂、可再分散乳胶粉、保水增稠材料和憎水剂;所述改性陶瓷抛光粉为陶瓷抛光粉经过偶联剂和纳米氧化硅改性处理得到。本发明通过偶联剂改性陶瓷抛光粉,不仅能够有效填充砂浆的有害孔隙,使防水砂浆更为密实,可提高防水砂浆的保水性能,而且还能够有效克服影响砂浆的强度、渗透性能的缺陷,同时能够提高陶瓷抛光粉的活性指数,促进水泥水化产物的生成,可大幅提升防水砂浆的综合性能,特别是强度性能和抗渗性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域,特别涉及一种利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆及其制备方法。
背景技术
由于普通干混防水砂浆是典型的脆性材料,其呈现多孔疏松结构,其抗渗性能差、界面粘结强度低、抗冻融性能差、耐腐蚀性能差等,特别是其抗渗透性能极差和存在脆性过大的缺陷,压折比较高而形变协调能力很差。在荷载和环境因素共同的作用下,使用脆性较大且抗渗性差的干混防水砂浆修复过的水泥混凝土建筑物外墙的长期界面粘结强度会出现倒缩的现象,极易引起其出现开裂、空鼓甚至脱落等现象,不能够很好的满足现阶段对混凝土建筑外墙用罩面修补砂浆的性能要求,在混凝土建筑外墙修补工程应用中受到了很大的限制。因此,提高干混防水砂浆的抗渗性是很有必要的,具有良好抗渗性能的干混防水砂浆能够更好地适应荷载和外界环境的变化。
由于现阶段建筑物外墙的维护修补成本较高,研究制备成本低廉且力学性能和耐久性能优异的混凝土建筑外墙用的干混防水砂浆十分必要。
陶瓷抛光粉是主要是生产陶瓷表面抛光研磨过程中形成污泥经过高温脱水、颗粒筛分形成的抛光粉。陶瓷废料主要的化学成分为SiO2、Al2O3、MgO、CaO、K2O、Fe2O3等,若能将其应用到干混防水砂浆中,不仅可以使废弃资源再利用,也能够大大降低干混防水砂浆的制备成本。
发明内容
为解决背景技术中提到的现有干混防水砂浆存在抗渗性不足的问题,本发明提供了一种利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其中,原料包括普通硅酸盐水泥、改性陶瓷抛光粉、机制砂、可再分散乳胶粉、保水增稠材料和憎水剂;
所述改性陶瓷抛光粉为陶瓷抛光粉经过偶联剂和纳米氧化硅改性处理得到。
在一实施例中,所述改性陶瓷抛光粉的制备方法为将所述陶瓷抛光粉和纳米氧化硅分散于偶联剂溶液中,经过滤、烘干即可得到所述改性陶瓷抛光粉;
其中,所述陶瓷抛光粉与所述纳米氧化硅的质量比为100:1~5,所述偶联剂溶液为偶联剂、水和无水乙醇按照质量比为1:0.2~0.6:2~5配置得到。
在一实施例中,所述偶联剂为3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和异丙氧基三(乙二胺基-N-乙氧基)钛酸酯中的至少一种。
在一实施例中,所述陶瓷抛光粉为由陶瓷抛光过程中产生的细粉,其比表面积为700~850m2/kg。
在一实施例中,所述纳米二氧化硅的平均粒径为100~300nm。
在一实施例中,所述改性处理的温度为25~60℃,所述烘干的温度为95~105℃。
具体地,所述改性陶瓷抛光粉的制备方法具体操作为:
在25~60℃下,将陶瓷抛光粉均匀分散于偶联剂溶液中,同时加入陶瓷抛光粉质量1%~5%的纳米二氧化硅,超声0.5~2h分散均匀,过滤后,放入105℃烘箱中烘干,冷却后即得到改性后的陶瓷抛光粉;
所述偶联剂溶液为偶联剂、水和无水乙醇按照质量比1:0.2~0.6:2~5混匀,然后静置1h以上,备用。
在一实施例中,按重量份计,普通硅酸盐水泥250~350份、改性陶瓷抛光粉50~100份、机制砂500~650份、可再分散乳胶粉40~50份、保水增稠材料1~2份和憎水剂2~10份。
在一实施例中,所述普通硅酸盐水泥为强度等级≥42.5的普通硅酸盐水泥。
在一实施例中,所述可再分散乳胶粉为聚乙烯醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯、聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚丙烯酸酯中的至少一种。
在一实施例中,所述保水增稠材料为甲基纤维素(MC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)中的至少一种。
在一实施例中,所述机制砂的细度模数为1.8~2.6,MB值不大于1.4,石粉含量不大于10%。
在一实施例中,所述憎水剂为有机硅憎水剂和多元共聚型憎水剂中的至少一种。
本发明还提供一种利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆的制备方法,具体为
按比例将普通硅酸盐水泥、改性陶瓷抛光粉、机制砂、可再分散乳胶粉、羟乙基甲基纤维素和憎水剂混合均匀,即可制得所述利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆。
本发明提供的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,与现有的技术相比,具有以下技术原理和有益效果:
(1)通过偶联剂改性陶瓷抛光粉,不仅同陶瓷抛光粉一样具有较大的比表面积,能够有效填充砂浆的有害孔隙,使防水砂浆更为密实,可提高防水砂浆的保水性能,而且还能够有效克服陶瓷抛光粉表面出现大量的微裂纹影响砂浆的强度、渗透性能的缺陷,同时能够提高陶瓷抛光粉的活性指数,促进水泥水化产物的生成。
(2)在陶瓷抛光粉改性过程中添加纳米二氧化硅,其可以吸附于陶瓷抛光粉的表面,均匀分散并与水泥中的碱性物质反应,生成硅酸钙并与陶瓷抛光粉一同填充于防水砂浆空隙中,可大幅提升防水砂浆的综合性能,特别是强度性能和抗渗性能。
(3)本发明添加的可再分散胶粉,随着水泥水化作用和聚合物成膜的进程,水泥水化产物与聚合物形成相互交织的空间网络膜结构,对砂浆有一定的联结作用,改善了水泥水化产物与骨料间的粘结,减缓砂浆的开裂,提高了砂浆的抗裂性、韧性、抗折强度和抗渗性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合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。
本发明还提供如下所示实施例:
实施例1
(1)制备改性陶瓷抛光粉
在25℃下,将100份陶瓷抛光粉均匀分散于偶联剂溶液中,同时加入1份的纳米二氧化硅,超声0.5h分散均匀,过滤后,放入95℃烘箱中烘干,冷却后即得到改性陶瓷抛光粉;
上述偶联剂溶液由3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷、水和无水乙醇按质量比1:0.2:2配制,用玻璃棒充分搅拌,然后静置1h后备用。
(2)制备干混防水砂浆
称取P.O 42.5普通硅酸盐水泥250份、改性陶瓷抛光粉100份、机制砂500份、聚乙烯醋酸乙烯酯40份、羟乙基甲基纤维素1份和有机硅憎水剂2份,混合均匀,制得干粉状的干混防水砂浆。
实施例2
(1)制备改性陶瓷抛光粉
在25℃下,将100份陶瓷抛光粉均匀分散于偶联剂溶液中,同时加入1份的纳米二氧化硅,超声1h分散均匀,过滤后,放入100℃烘箱中烘干,冷却后即得到改性陶瓷抛光粉;
上述偶联剂溶液由3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、水和无水乙醇按质量比1:0.3:3配置,用玻璃棒充分搅拌,然后静置1h后备用。
(2)制备干混防水砂浆
称取P.O 42.5R普通硅酸盐水泥300份、改性陶瓷抛光粉80份、机制砂550份、聚醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯43份、羟乙基甲基纤维素1份和有机硅憎水剂4份,混合均匀,制得干粉状的防水砂浆。
实施例3
(1)制备改性陶瓷抛光粉
在35℃下,将100份陶瓷抛光粉均匀分散于偶联剂溶液中,同时加入1份纳米二氧化硅,超声1.5h分散均匀,过滤后,放入105℃烘箱中烘干,冷却后即得到改性陶瓷抛光粉;
上述偶联剂溶液由二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、水和无水乙醇按质量比1:0.4:5配制,用玻璃棒充分搅拌,然后静置1h后备用。
(2)制备干混防水砂浆
称取P.O 52.5普通硅酸盐水泥320份、改性陶瓷抛光粉65份、机制砂600份、聚苯乙烯-丙烯酸酯46份、羟乙基甲基纤维素2份和多元共聚型憎水剂7份,混合均匀,制得干粉状的防水砂浆。
实施例4
(1)制备改性陶瓷抛光粉
在45℃下,将100份陶瓷抛光粉均匀分散于偶联剂溶液中,同时加入1份的纳米二氧化硅,超声2h分散均匀,过滤后,放入95℃烘箱中烘干,冷却后即得到改性陶瓷抛光粉;
上述偶联剂溶液由异丙氧基三(乙二胺基-N-乙氧基)钛酸酯、水和无水乙醇按质量比1:0.6:4配制,用玻璃棒充分搅拌,然后静置1h后备用。
(2)制备干混防水砂浆
称取P.O 52.5R普通硅酸盐水泥350份、改性陶瓷抛光粉50份、机制砂650份、聚丙烯酸酯50份、羟乙基甲基纤维素2份和多元共聚型憎水剂10份,混合均匀,制得干粉状的防水砂浆。
需要说明的是,上述实施例中的具体参数或一些试剂,为本发明构思下的具体实施例或优选实施例,而非对其限制;本领域技术人员在本发明构思及保护范围内,可以进行适应性调整。
本发明还提供如下对比例
对比例1至对比例4
将实施例1至实施例4中的改性陶瓷抛光粉换成同等添加量的Ⅱ级粉煤灰,对应得到对比例1至对比例4。
对比例5至对比例8
将实施例1至实施例4中干混防水砂浆的改性陶瓷抛光粉等添加量换成未改性的陶瓷抛光粉,对应得到对比例5至对比例8。
对比例9
去除实施例1中的纳米氧化硅,其余与实施例1保持一致。
对比例10
采用KH550偶联剂来替代实施例1中的偶联剂的,其余与实施例1保持一致。
将实施例1~实施例4和对比例1~对比例8干混防水砂浆依据JC/T984-2011《聚合物水泥防水砂浆》进行性能测试,所得结果如表1所示:
表1
从表2结果可知,在抗压强度、抗折强度、抗渗压力、粘结强度、收缩率和吸水率方面,实施例1~实施例4均优于相应的对比例1~对比例8,说明与粉煤灰或未改性陶瓷抛光粉相比,陶瓷抛光粉经改性后,活性得到大幅度提高,并且综合性能也有明显的提升。
结合对比例9和对比例10可以看出,在陶瓷抛光粉的改性处理过程中,纳米氧化硅和本发明提供的偶联剂对陶瓷抛光粉的活性的提升起着关键性作用。
综上,本发明提供的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其添加的改性陶瓷抛光粉能够有效填充砂浆的有害孔隙,使防水砂浆更为密实,可提高防水砂浆的保水性能,其纳米氧化硅吸附于陶瓷抛光粉的表面,均匀分散并与水泥中的碱性物质反应,生成硅酸钙并与陶瓷抛光粉一同填充于防水砂浆空隙中,可大幅提升防水砂浆的强度性能和抗渗性能。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其特征在于,原料包括普通硅酸盐水泥、改性陶瓷抛光粉、机制砂、可再分散乳胶粉、保水增稠材料和憎水剂;所述改性陶瓷抛光粉为陶瓷抛光粉经过偶联剂和纳米氧化硅改性处理得到。
2.根据权利要求1所述的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其特征在于:所述改性陶瓷抛光粉的制备方法为将所述陶瓷抛光粉和纳米氧化硅分散于偶联剂溶液中,经过滤、烘干即可得到所述改性陶瓷抛光粉;
其中,所述陶瓷抛光粉与所述纳米氧化硅的质量比为100:1~5,所述偶联剂溶液为偶联剂、水和无水乙醇按照质量比为1:0.2~0.6:2~5配置得到。
3.根据权利要求1所述的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其特征在于:所述偶联剂为3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷和异丙氧基三(乙二胺基-N-乙氧基)钛酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其特征在于:所述纳米二氧化硅的平均粒径为100~300nm。
5.根据权利要求2所述的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其特征在于:所述改性处理的温度为25~60℃,所述烘干的温度为95~105℃。
6.根据权利要求1所述的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其特征在于:按重量份计,普通硅酸盐水泥250~350份、改性陶瓷抛光粉50~100份、机制砂500~650份、可再分散乳胶粉40~50份、保水增稠材料1~2份和憎水剂2~10份。
7.根据权利要求1所述的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其特征在于:所述憎水剂为有机硅憎水剂和多元共聚型憎水剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其特征在于:所述可再分散乳胶粉为聚乙烯醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯、聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚丙烯酸酯中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆,其特征在于:所述保水增稠材料为甲基纤维素(MC)、羟乙基纤维素(HEC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)中的至少一种。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
按比例将普通硅酸盐水泥、改性陶瓷抛光粉、机制砂、可再分散乳胶粉、羟乙基甲基纤维素和憎水剂混合均匀,即可制得所述利用改性陶瓷抛光粉制备的干混防水砂浆。
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