CN116375421A - 一种干混薄层砌筑砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料技术领域，公开了一种干混薄层砌筑砂浆及其制备方法，该干混薄层砌筑砂浆由硅酸盐水泥、砂、粉煤灰、玄武岩纤维、淀粉醚、有机海泡石、聚羧酸高效减水剂、聚酯增强剂组成，其中有机海泡石是通过使用硅烷偶联剂进行表面修饰，再连接海藻酸钠制得；聚酯增强剂是通过在端羟基超支化聚酯分子链末端引入有机硅制得，通过利用有机海泡石和聚酯增强剂的协同作用，可优化砌筑砂浆的孔结构，并将水泥砂浆牢牢固定在聚酯增强剂的酯化结构中，使制备的砌筑沙浆具有良好的保水性能和抗裂性能等综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种干混薄层砌筑砂浆及其制备方法。
背景技术
砌筑沙浆是将砖、石、砌块等块材经砌筑成为砌体的砂浆，起到粘结、衬垫和传递载荷作用，是砌体的重要组成部分。干混砌筑沙浆具有随拌随用、质量稳定、施工方便等特点，在建筑工程中用途广泛且用量巨大，目前，市面上的干混砂浆普遍采用水泥、天然砂、外加剂以及其他物料按比例进行混合配制，形成的砂浆往往粘结强度和抗压强度较低，在后续硬化过程中，也无法应对因水分蒸发产生的收缩应力，导致出现收缩开裂甚至砂浆脱落等现象，不仅对建筑物的施工质量造成影响，还会导致砌体后续抹灰工程发生开裂、渗漏等问题，因此，解决常规砌筑沙浆强度低、收缩大等问题，具有重要意义。
申请号为CN201710711405.X的中国发明专利公开了一种砌筑砂浆及其制备方法，通过使用铁尾矿和铅锌尾矿为外加剂，与水泥、砂、保水增稠剂、改性剂、硅微粉等混合，可使制备的砌筑砂浆具有良好的和易性、保水性和粘结强度，铁尾矿和铅锌尾矿的加入可以减少水泥和砂的用量，虽然能一定程度上降低砂浆的生产成本，产生节能效果，但是随着时间的推移，铁尾矿和铅锌尾矿会逐渐发生腐蚀，产生较大的内应力，不仅会导致砂浆强度降低，还会造成开裂等问题，严重影响建筑质量。
基于此，本发明通过利用有机海泡石和聚酯增强剂作为添加剂，制备一种干混薄层砌筑砂浆，通过有机海泡石与聚酯增强剂的协同作用，使该砌筑砂浆具有优异的综合性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干混薄层砌筑砂浆及其制备方法，解决了以下技术问题：
(1)解决了砌筑砂浆强度较低的问题。
(2)解决了砌筑砂浆收缩大的问题。
(3)解决了砌筑砂浆易开裂的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种干混薄层砌筑砂浆，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥200-350份、砂750-900份、粉煤灰20-30份、玄武岩纤维10-15份、淀粉醚4-8份、有机海泡石1-5份、聚羧酸高效减水剂1-3份、聚酯增强剂5-10份；
所述有机海泡石是通过使用硅烷偶联剂进行表面修饰，再连接海藻酸钠制得；
所述聚酯增强剂是通过在端羟基超支化聚酯分子链末端引入有机硅制得。
进一步地，所述有机海泡石的制备方法具体包括以下步骤：
Ⅰ、将3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷与95％的乙醇混合，加入经处理的海泡石，分散均匀，加热至65-70℃搅拌4-8h，抽滤分离固体物料，依次使用乙醇和纯水洗涤，真空干燥，得改性海泡石；
Ⅱ、将改性海泡石超声分散在纯水中，加入海藻酸钠，使用氢氧化钠调节溶液pH至8-10，加热至50-60℃，搅拌1-4h，抽滤分离取固体物料，于乙醇中浸泡10-20mi n，再次抽滤，真空干燥，得有机海泡石。
进一步地，步骤Ⅰ中，所述海泡石的处理方法具体为：将海泡石粉碎，过400目筛，按固液比1:8-10与稀盐酸混合，搅拌1-2h，静置12-16h，取上层悬浮液进行抽滤，取固体物料，使用纯水洗涤至中性，真空干燥即可。
进一步地，所述稀盐酸的浓度为0.5-1mo l/L。
进一步地，步骤Ⅱ中，所述改性海泡石和海藻酸钠的质量比为1:3-5。
通过上述技术方案，海泡石经酸活化后，其结构中可交换的阳离子被洗脱，暴露出大量的活性Si-OH基团，经3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷修饰后，制得表面含有丰富环氧基团的改性海泡石，在氢氧化钠提供的碱性环境下，这些环氧基团可以与海藻酸钠发生开环加成反应，从而在海泡石表面引入了大量的海藻酸钠大分子链，制得有机海泡石。
进一步地，所述聚酯增强剂的制备方法具体为：将端羟基超支化聚酯、含氢硅油与二甲苯混匀，通氮气，在氮气保护下滴加催化剂，加热至80-100℃搅拌6-18h，待体系自然冷却，出料，得聚酯增强剂。
进一步地，所述端羟基超支化聚酯的羟值为600mgKOH/g；所述含氢硅油的含氢量≥1.58％。
进一步地，所述端羟基超支化聚酯和含氢硅油的质量比为1:0.1-0.2。
进一步地，所述催化剂为三氟乙酸，三氟乙酸的添加量为端羟基超支化聚酯和含氢硅油总用量的0.2％-0.5％。
通过上述技术方案，在三氟乙酸的催化作用下，端羟基超支化聚酯分子链末端的羟基可以与含氢硅油结构中的S i-H键发生反应，通过调控端羟基超支化聚酯和含氢硅油的用量，可形成含羟基等活性基团的树枝状三维交联网络结构聚酯增强剂。
一种干混薄层砌筑砂浆的制备方法，包括以下步骤：
第一步：向混料机中加入重量份的硅酸盐水泥、砂、粉煤灰、淀粉醚、玄武岩纤维和有机海泡石，于500-1000r/mi n的转速下搅拌30-60mi n，得预混料；
第二步：将聚羧酸高效减水剂、聚酯增强剂倒入混料机中，与预混料混合，继续搅拌20-40mi n，得干混薄层砌筑砂浆。
本发明的有益效果：
(1)本发明制备有机海泡石作为添加剂，利用海泡石吸水收缩变软的原理，在砂浆水化过程中，吸收大量水分进行储存，同时变软后可以与砂浆基体中其他成分更加契合，减少砂浆基体内的孔隙，在砂浆硬化过程中，海泡石吸收的水分持续释放，产生持续水化效果，水分蒸发后海泡石会发生膨胀，可以进一步提高海泡石与水泥之间的密实度，优化孔结构，削弱水泥硬化导致的体积收缩现象，降低收缩率，而海泡石表面修饰的大量海藻酸钠大分子链可以与砂浆基体中其他组分进行交联，提高海泡石与砂浆基体内其他组分的联结性能，起到固定海泡石的效果，进而增强砌筑沙浆的抗裂等综合性能。
(2)本发明制备了一种树枝状三维交联网络结构的聚酯增强剂，聚酯增强剂中含有的羟基和酯基等亲水基团可以在砂浆固液界面产生吸附作用，对水泥颗粒进行包覆，导致水泥颗粒间斥力增大，进而阻止水泥颗粒凝聚，控制水泥水化，避免水泥水化速率过快导致小分子气泡难以及时排出，产生严重收缩的现象。同时，聚酯增强剂结构中的硅油遇水会发生水解，形成高反应活性的硅醇基团，硅醇基团可以与砂浆水化产物中的羟基产生化学结合，使水泥砂浆通过交联作用牢牢固定在聚酯增强剂支化结构中，而且树枝状三维网络结构错综交叉于砂浆内部，形成大量聚酯连接桥，有效地增强砌筑砂浆的强度和韧性。
(3)本发明制备的有机海泡石和聚酯增强剂具有协同作用，在砂浆硬化成型的过程中会产生大量热量，促进有机海泡石表面引入的海藻酸钠结构中的活性羧基与聚酯增强剂结构中的羟基发生缩合不仅能够产生水份，形成水泥逐步水化效果，还能利用缩合吸热的原理，吸收水泥砂浆硬化过程中产生的热量，降低因水泥硬化产生的热应力差裂纹，进一步降低收缩率，使砌筑砂浆的强度进一步提高。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中活化海泡石、改性海泡石和有机海泡石的热重分析图；
图2为本发明实施例1中制备的聚酯增强剂的红外谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种干混薄层砌筑砂浆，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥200份、砂750份、粉煤灰20份、玄武岩纤维10份、淀粉醚4份、有机海泡石1份、聚羧酸高效减水剂1份、聚酯增强剂5份；
该干混薄层砌筑砂浆的制备方法包括以下步骤：
第一步：向混料机中加入重量份的硅酸盐水泥、砂、粉煤灰、淀粉醚、玄武岩纤维和有机海泡石，于500r/mi n的转速下搅拌60mi n，得预混料；
第二步：将聚羧酸高效减水剂、聚酯增强剂倒入混料机中，与预混料混合，继续搅拌40mi n，得干混薄层砌筑砂浆。
其中有机海泡石的制备方法具体包括以下步骤：
Ⅰ、将5g海泡石粉碎，过400目筛，与50mL浓度为1mo l/L的稀盐酸混合，搅拌2h，静置16h，取上层悬浮液进行抽滤，取固体物料，使用纯水洗涤至中性，真空干燥，得活化海泡石；
Ⅱ、将3.5g的3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷与95％的乙醇混合，加入2g活化海泡石，分散均匀，加热至70℃搅拌5h，抽滤分离固体物料，依次使用乙醇和纯水洗涤，真空干燥，得改性海泡石；
Ⅲ、将1g改性海泡石超声分散在纯水中，加入4g海藻酸钠，使用氢氧化钠调节溶液pH至9，加热至50℃，搅拌2h，抽滤分离取固体物料，于乙醇中浸泡20mi n，再次抽滤，真空干燥，得有机海泡石，称取相同质量的活化海泡石、改性海泡石和有机海泡石进行热重分析，分析结果见图1，由图1可知，改性海泡石的环氧基团接枝率约为34.25％，有机海泡石的海藻酸钠接枝率约为32.71％。
其中聚酯增强剂的制备方法具体为：
将5g端羟基超支化聚酯、0.15g含氢硅油与二甲苯混匀，通氮气，在氮气保护下滴加0.02g三氟乙酸，加热至90℃搅拌12h，待体系自然冷却，出料，得聚酯增强剂，其中端羟基超支化聚酯的羟值为600mgKOH/g；所述含氢硅油的含氢量为1.58％；对该聚酯增强剂进行红外表征，测试结果见图2，其中3000～3500cm-1处的宽峰为羟基的吸收峰，2900～3000cm-1处为甲基的吸收峰，1700～1750cm-1处为酯基的吸收峰，1250cm-1和800cm-1处为含氢硅油中Si-CH3的吸收峰，1120cm-1处为含氢硅油中Si-O-Si的吸收峰。
实施例2
一种干混薄层砌筑砂浆，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥300份、砂850份、粉煤灰25份、玄武岩纤维12份、淀粉醚6份、有机海泡石4份、聚羧酸高效减水剂2份、聚酯增强剂6份；
该干混薄层砌筑砂浆的制备方法包括以下步骤：
第一步：向混料机中加入重量份的硅酸盐水泥、砂、粉煤灰、淀粉醚、玄武岩纤维和有机海泡石，于800r/mi n的转速下搅拌40mi n，得预混料；
第二步：将聚羧酸高效减水剂、聚酯增强剂倒入混料机中，与预混料混合，继续搅拌30mi n，得干混薄层砌筑砂浆。
其中有机海泡石和聚酯增强剂的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种干混薄层砌筑砂浆，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥350份、砂900份、粉煤灰30份、玄武岩纤维15份、淀粉醚8份、有机海泡石5份、聚羧酸高效减水剂3份、聚酯增强剂10份；
该干混薄层砌筑砂浆的制备方法包括以下步骤：
第一步：向混料机中加入重量份的硅酸盐水泥、砂、粉煤灰、淀粉醚、玄武岩纤维和有机海泡石，于1000r/mi n的转速下搅拌30mi n，得预混料；
第二步：将聚羧酸高效减水剂、聚酯增强剂倒入混料机中，与预混料混合，继续搅拌20mi n，得干混薄层砌筑砂浆。
其中有机海泡石和聚酯增强剂的制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种干混薄层砌筑砂浆，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥300份、砂850份、粉煤灰25份、玄武岩纤维12份、淀粉醚6份、聚羧酸高效减水剂2份、聚酯增强剂6份；
该干混薄层砌筑砂浆的制备方法包括以下步骤：
第一步：向混料机中加入重量份的硅酸盐水泥、砂、粉煤灰、淀粉醚、玄武岩纤维，于800r/mi n的转速下搅拌40mi n，得预混料；
第二步：将聚羧酸高效减水剂、聚酯增强剂倒入混料机中，与预混料混合，继续搅拌30mi n，得干混薄层砌筑砂浆。
其中聚酯增强剂的制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种干混薄层砌筑砂浆，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥300份、砂850份、粉煤灰25份、玄武岩纤维12份、淀粉醚6份、有机海泡石4份、聚羧酸高效减水剂2份；
该干混薄层砌筑砂浆的制备方法包括以下步骤：
第一步：向混料机中加入重量份的硅酸盐水泥、砂、粉煤灰、淀粉醚、玄武岩纤维和有机海泡石，于800r/mi n的转速下搅拌40mi n，得预混料；
第二步：将聚羧酸高效减水剂倒入混料机中，与预混料混合，继续搅拌30mi n，得干混薄层砌筑砂浆。
其中有机海泡石的制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种干混薄层砌筑砂浆，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥300份、砂850份、粉煤灰25份、玄武岩纤维12份、淀粉醚6份、聚羧酸高效减水剂2份；
该干混薄层砌筑砂浆的制备方法包括以下步骤：
第一步：向混料机中加入重量份的硅酸盐水泥、砂、粉煤灰、淀粉醚、玄武岩纤维，于800r/mi n的转速下搅拌40mi n，得预混料；
第二步：将聚羧酸高效减水剂倒入混料机中，与预混料混合，继续搅拌30mi n，得干混薄层砌筑砂浆。
性能检测
参考标准JGJ/T 70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》，测试本发明实施例1-实施例3以及对比例1-对比例3制备的砌筑沙浆28天后的抗压强度、收缩率、拉伸粘结强度以及保水率；参考标准JC/T 951-2005《水泥砂浆抗裂性能实验方法》，测试本发明实施例1-实施例3以及对比例1-对比例3制备的砌筑沙浆的开裂指数，测试结果见下表：
由上表可知，本发明实施例1-实施例3制备的砌筑沙浆各项性能均具有良好的表现，对比例1制备的砌筑沙浆未添加有机海泡石，无法利用海泡石吸水收缩变软，干燥膨胀的原理，优化砌筑沙浆的孔结构，产生可持续水化的效果，因此收缩率较高，保水性和抗裂性能较差。对比例2制备的砌筑砂浆未添加聚酯增强剂，因此砂浆中没有聚酯增强剂提供的树枝状三维网络结构，无法形成聚酯连接桥，因此强度和抗裂性表现较差。对比例3制备的砌筑砂浆中有机海泡石和聚酯增强剂均未添加，因此各项性能表现最差。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种干混薄层砌筑砂浆，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥200-350份、砂750-900份、粉煤灰20-30份、玄武岩纤维10-15份、淀粉醚4-8份、有机海泡石1-5份、聚羧酸高效减水剂1-3份、聚酯增强剂5-10份；
所述有机海泡石是通过使用硅烷偶联剂进行表面修饰，再连接海藻酸钠制得；
所述聚酯增强剂是通过在端羟基超支化聚酯分子链末端引入有机硅制得。
2.根据权利要求1所述的一种干混薄层砌筑砂浆，其特征在于，所述有机海泡石的制备方法具体包括以下步骤：
Ⅰ、将3-缩水甘油醚氧基三甲氧基硅烷与95％的乙醇混合，加入经处理的海泡石，分散均匀，加热至65-70℃搅拌4-8h，抽滤分离固体物料，依次使用乙醇和纯水洗涤，真空干燥，得改性海泡石；
Ⅱ、将改性海泡石超声分散在纯水中，加入海藻酸钠，使用氢氧化钠调节溶液pH至8-10，加热至50-60℃，搅拌1-4h，抽滤分离取固体物料，于乙醇中浸泡10-20min，再次抽滤，真空干燥，得有机海泡石。
3.根据权利要求2所述的一种干混薄层砌筑砂浆，其特征在于，步骤Ⅰ中，所述海泡石的处理方法具体为：将海泡石粉碎，过400目筛，按固液比1:8-10与稀盐酸混合，搅拌1-2h，静置12-16h，取上层悬浮液进行抽滤，取固体物料，使用纯水洗涤至中性，真空干燥即可。
4.根据权利要求3所述的一种干混薄层砌筑砂浆，其特征在于，所述稀盐酸的浓度为0.5-1mol/L。
5.根据权利要求2所述的一种干混薄层砌筑砂浆，其特征在于，步骤Ⅱ中，所述改性海泡石和海藻酸钠的质量比为1:3-5。
6.根据权利要求1所述的一种干混薄层砌筑砂浆，其特征在于，所述聚酯增强剂的制备方法具体为：将端羟基超支化聚酯、含氢硅油与二甲苯混匀，通氮气，在氮气保护下滴加催化剂，加热至80-100℃搅拌6-18h，待体系自然冷却，出料，得聚酯增强剂。
7.根据权利要求6所述的一种干混薄层砌筑砂浆，其特征在于，所述端羟基超支化聚酯的羟值为600mgKOH/g；所述含氢硅油的含氢量≥1.58％。
8.根据权利要求6所述的一种干混薄层砌筑砂浆，其特征在于，所述端羟基超支化聚酯和含氢硅油的质量比为1:0.1-0.2。
9.根据权利要求6所述的一种干混薄层砌筑砂浆，其特征在于，所述催化剂为三氟乙酸，三氟乙酸的添加量为端羟基超支化聚酯和含氢硅油总用量的0.2％-0.5％。
10.一种如权利要求1所述的干混薄层砌筑砂浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：
第一步：向混料机中加入重量份的硅酸盐水泥、砂、粉煤灰、淀粉醚、玄武岩纤维和有机海泡石，于500-1000r/min的转速下搅拌30-60min，得预混料；
第二步：将聚羧酸高效减水剂、聚酯增强剂倒入混料机中，与预混料混合，继续搅拌20-40min，得干混薄层砌筑砂浆。
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