CN116903337B - 一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆 - Google Patents
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Abstract
一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，属于建筑材料技术领域，所述聚合物透水砂浆由硅酸盐水泥、粗石英砂、细石英砂、粉煤灰、聚丙烯酸钙、聚丙烯纤维、改性蒙脱土、改性海泡石、苯乙烯磺酸‑丙烯酸共聚物钠盐、异丙基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂基二甲基磺基甜菜碱、聚醚改性七甲基三硅氧烷组成；得到的一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，保水率为97.2~98.0%，28d抗压强度为30.5~32.3MPa，28d抗折强度为5.2~6.5MPa，14d粘接强度为0.9~1.2MPa，孔隙率为29.5~30.9%，透水系数11.9~12.7mm/s，抗冻性能（冻融循环次数）158~164。
Description
技术领域
本发明涉及一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，属于建筑材料技术领域。
背景技术
现代城市的地表被混凝土等各种防水材料所覆盖，自然降水不能渗入地下，容易导致地面积水，采用透水性地砖铺设路面，且砖与砖之间采用透水性填充材料拼接是解决路面积水的有效途径。目前比较好的透水性填充材料是聚合物透水砂浆，这种砂浆以不同粒径的砂石为骨料，通过聚合物粘接在一起，骨料之间的孔隙提供渗水透水的通道，聚合物赋予良好的粘接性能、柔韧性和一定的载荷缓冲作用。聚合物透水砂浆中，聚合物的使用量与骨料用量在性能和透水率方面存在难以调和的矛盾，具体说来就是骨料用量大聚合物使用量小时，透水率会得到很好的保障，但砂浆层的粘接强度低、抗折强度和韧性较差，载荷较大时，容易导致路面透水砖凹凸不平，相反骨料用量小聚合物使用量大时，粘接强度好同时韧性也会变好，但透水率严重降低。
中国专利CN106830824A公开一种透水砖铺装用透水粘结找平砂浆，是由以下组分构成，各组分的质量百分含量为：普通硅酸盐水泥10～20％，机制砂75～88.7％，高活性矿物掺合料1～2％，聚羧酸高效减水剂0.05～0.15％，纤维素醚0.05～0.15％，可再分散乳胶粉0.2～0.4％。该专利所得砂浆的粘接强度差、抗冻融性能差、透水系数也相对比较小。
中国专利CN110171946A公开了一种路面铺装用透水砂浆。透水砂浆的组分包括硅酸盐水泥、矿渣、建筑废灰、环氧树脂、增强固化剂、白炭黑、N-氨乙基乙醇胺改性玻璃纤维、陶瓷微珠、聚四氟乙烯纤维、纳米氧化钙、甲基硅油、二月桂酸二丁基锡、水。该专利得到的透水砂浆，抗冻融性能差，透水率和粘接性能也不好。
从以上论述可以看出，目前聚合物透水砂浆仍存在粘接性不佳、透水率不高、抗冻融性差、抗折性差等缺点，因此开发各方面性能均优异的聚合物透水砂浆对提升市政建设的质量具有重大而现实的意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，实现以下发明目的：制备出粘接性好、透水率高、抗冻融性好、抗折强度高的园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆。
为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：
一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，所述园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆的具体配方为，以重量份计：
硅酸盐水泥 80~110份、
粗石英砂 30~60份、
细石英砂 40~60份、
粉煤灰 10~30份、
聚丙烯酸钙 45~75份
聚丙烯纤维 3~8份、
改性蒙脱土 5~15份、
改性海泡石 5~15份、
苯乙烯磺酸-丙烯酸共聚物钠盐 4~9份、
异丙基萘磺酸钠 1~3份、
十二烷基苯磺酸钠 0.5~1.5份、
月桂基二甲基磺基甜菜碱 1~5份、
聚醚改性七甲基三硅氧烷 0.1~0.2份；
所述粗石英砂的粒径为4~13mm；
所述细石英砂的粒径为0.1~1mm；
所述粉煤灰的粒径为3~9μm；
以下是对上述技术方案的进一步改进：
步骤1、改性蒙脱土的制备
将蒙脱土、双氢化牛脂基二甲基氯化铵、乙二醇单乙醚按质量比10~25:1~4:50~80混合后，控温130~150℃、搅拌速率150~450转/分下，回流反应3~7小时后，过滤，滤出的固体用无水乙醇洗涤2~4次后，于60~90℃烘箱中干燥2~5小时后得到改性蒙脱土；
所述蒙脱土的粒径为1~6μm。
步骤2、改性海泡石的制备
将海泡石、羟基硅油、甲苯按质量比15~35:3~9:70~100混合后，控温110~140℃、搅拌速率250~550转/分下，回流反应4~9小时后，过滤，滤出的固体用丙酮洗涤2~4次后，于50~70℃烘箱中干燥1~4小时后得到改性海泡石；
所述海泡石的粒径为0.5~5μm。
步骤3、混合处理
按园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆以重量份计的具体配方，将所有原料投入混合搅拌机中，150~300转/分下混合搅拌30~45分钟后送入干燥釜内，控温60~80℃下干燥5~9小时后冷却至室温，出料装入防水的包装袋内即得到园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
1、本发明加入的改性蒙脱土和改性海泡石在月桂基二甲基磺基甜菜碱的分散作用下，能够在湿态的透水砂浆中得到较为均一的分散状态，而且因为蒙脱土和海泡石的吸附作用，这两种微米级粉体会优先吸附在石英砂表面，阻隔聚丙烯酸钙对石英砂的全面包覆效应，使石英砂和聚丙烯酸钙高聚物之间存在大量的微米级空隙，这样可以使固化后的砂浆拥有极大的孔隙率，孔隙率的提升会大幅提升透水系数，进而得到透水性能特别优异的园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆；
2、本发明加入月桂基二甲基磺基甜菜碱除了具有促进改性蒙脱土和改性海泡石的分散均匀程度以外，还具有起泡剂的作用，在搅拌混料时，强剪切状态下，湿态砂浆中会出现相当多的微小泡沫，这些泡沫在砂浆凝固后，会进一步增大孔隙率，促进透水系数的增加，从而得到透水性更好的固态砂浆层；
3、本发明加入改性蒙脱土和改性海泡石，韧性要远强于石英砂，二者在石英砂和聚丙烯酸钙高聚物之间建立了一个缓冲层，这样能够显著缓冲和减弱强负荷下石英砂对聚丙烯酸钙高聚物的刚性挤压，使聚丙烯酸钙高聚物的结构免遭强应力集中的破坏，从而提升了聚合物透水砂浆层的使用寿命；
4、本发明得到的园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，保水率为97.2~98.0%，28d抗压强度为30.5~32.3MPa，28d抗折强度为5.2~6.5MPa，14d粘接强度为0.9~1.2MPa，孔隙率为29.5~30.9%，透水系数11.9~12.7mm/s，抗冻性能（冻融循环次数）158~164。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1： 一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆
步骤1、改性蒙脱土的制备
将蒙脱土、双氢化牛脂基二甲基氯化铵、乙二醇单乙醚按质量比22:3:70混合后，控温140℃、搅拌速率300转/分下，回流反应6小时后，过滤，滤出的固体用无水乙醇洗涤3次后，于80℃烘箱中干燥4小时后得到改性蒙脱土；
所述蒙脱土的粒径为5μm。
步骤2、改性海泡石的制备
将海泡石、羟基硅油、甲苯按质量比28:8:90混合后，控温125℃、搅拌速率350转/分下，回流反应7小时后，过滤，滤出的固体用丙酮洗涤3次后，于65℃烘箱中干燥3小时后得到改性海泡石；
所述海泡石的粒径为4μm。
步骤3、混合处理
所述园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆的具体配方为，以重量份计：
硅酸盐水泥 100份、
粗石英砂 45份、
细石英砂 55份、
粉煤灰 20份、
聚丙烯酸钙 60份
聚丙烯纤维 5份、
改性蒙脱土 13份、
改性海泡石 12份、
苯乙烯磺酸-丙烯酸共聚物钠盐 7份、
异丙基萘磺酸钠 2份、
十二烷基苯磺酸钠 1.0份、
月桂基二甲基磺基甜菜碱 4份、
聚醚改性七甲基三硅氧烷 0.15份；
所述粗石英砂的粒径为8mm；
所述细石英砂的粒径为0.6mm；
所述粉煤灰的粒径为8μm；
按园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆以重量份计的具体配方，将所有原料投入混合搅拌机中，260转/分下混合搅拌40分钟后送入干燥釜内，控温75℃下干燥8小时后冷却至室温，出料装入防水的包装袋内即得到园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆。
实施例2： 一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆
步骤1、改性蒙脱土的制备
将蒙脱土、双氢化牛脂基二甲基氯化铵、乙二醇单乙醚按质量比10:1:50混合后，控温130℃、搅拌速率150转/分下，回流反应3小时后，过滤，滤出的固体用无水乙醇洗涤2次后，于60℃烘箱中干燥2小时后得到改性蒙脱土；
所述蒙脱土的粒径为1μm。
步骤2、改性海泡石的制备
将海泡石、羟基硅油、甲苯按质量比15:3:70混合后，控温110℃、搅拌速率250转/分下，回流反应4小时后，过滤，滤出的固体用丙酮洗涤2次后，于50℃烘箱中干燥1小时后得到改性海泡石；
所述海泡石的粒径为0.5μm。
步骤3、混合处理
所述园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆的具体配方为，以重量份计：
硅酸盐水泥 80份、
粗石英砂 30份、
细石英砂 40份、
粉煤灰 10份、
聚丙烯酸钙 45份
聚丙烯纤维 3份、
改性蒙脱土 5份、
改性海泡石 5份、
苯乙烯磺酸-丙烯酸共聚物钠盐 4份、
异丙基萘磺酸钠 1份、
十二烷基苯磺酸钠 0.5份、
月桂基二甲基磺基甜菜碱 1份、
聚醚改性七甲基三硅氧烷 0.1份；
所述粗石英砂的粒径为4mm；
所述细石英砂的粒径为0.1mm；
所述粉煤灰的粒径为3μm；
按园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆以重量份计的具体配方，将所有原料投入混合搅拌机中，150转/分下混合搅拌30分钟后送入干燥釜内，控温60℃下干燥5小时后冷却至室温，出料装入防水的包装袋内即得到园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆。
实施例3： 一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆
步骤1、改性蒙脱土的制备
将蒙脱土、双氢化牛脂基二甲基氯化铵、乙二醇单乙醚按质量比25:4:80混合后，控温150℃、搅拌速率450转/分下，回流反应7小时后，过滤，滤出的固体用无水乙醇洗涤4次后，于90℃烘箱中干燥5小时后得到改性蒙脱土；
所述蒙脱土的粒径为6μm。
步骤2、改性海泡石的制备
将海泡石、羟基硅油、甲苯按质量比35:9:100混合后，控温140℃、搅拌速率550转/分下，回流反应9小时后，过滤，滤出的固体用丙酮洗涤4次后，于70℃烘箱中干燥4小时后得到改性海泡石；
所述海泡石的粒径为5μm。
步骤3、混合处理
所述园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆的具体配方为，以重量份计：
硅酸盐水泥 110份、
粗石英砂 60份、
细石英砂 60份、
粉煤灰 30份、
聚丙烯酸钙 75份
聚丙烯纤维 8份、
改性蒙脱土 15份、
改性海泡石 15份、
苯乙烯磺酸-丙烯酸共聚物钠盐 9份、
异丙基萘磺酸钠 3份、
十二烷基苯磺酸钠 1.5份、
月桂基二甲基磺基甜菜碱 5份、
聚醚改性七甲基三硅氧烷 0.2份；
所述粗石英砂的粒径为13mm；
所述细石英砂的粒径为1mm；
所述粉煤灰的粒径为9μm；
按园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆以重量份计的具体配方，将所有原料投入混合搅拌机中，300转/分下混合搅拌45分钟后送入干燥釜内，控温80℃下干燥9小时后冷却至室温，出料装入防水的包装袋内即得到园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆。
对比例1：实施例1基础上，园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆配方中不加入改性蒙脱土，将13份改性蒙脱土等量替换为13份硅酸盐水泥，具体操作如下：
不进行步骤1、改性蒙脱土的制备；
步骤2操作同于实施例1；
步骤3、混合处理
所述园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆的具体配方为，以重量份计：
硅酸盐水泥 113份、
粗石英砂 45份、
细石英砂 55份、
粉煤灰 20份、
聚丙烯酸钙 60份
聚丙烯纤维 5份、
改性海泡石 12份、
苯乙烯磺酸-丙烯酸共聚物钠盐 7份、
异丙基萘磺酸钠 2份、
十二烷基苯磺酸钠 1.0份、
月桂基二甲基磺基甜菜碱 4份、
聚醚改性七甲基三硅氧烷 0.15份；
所述粗石英砂的粒径为8mm；
所述细石英砂的粒径为0.6mm；
所述粉煤灰的粒径为8μm；
按园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆以重量份计的具体配方，将所有原料投入混合搅拌机中，260转/分下混合搅拌40分钟后送入干燥釜内，控温75℃下干燥8小时后冷却至室温，出料装入防水的包装袋内即得到园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆。
对比例2：实施例1基础上，园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆配方中不加入改性海泡石，将12份改性海泡石等量替换为12份硅酸盐水泥，具体操作如下：
步骤1操作同于实施例1；
所述蒙脱土的粒径为5μm。
不进行步骤2、改性海泡石的制备；
步骤3、混合处理
所述园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆的具体配方为，以重量份计：
硅酸盐水泥 112份、
粗石英砂 45份、
细石英砂 55份、
粉煤灰 20份、
聚丙烯酸钙 60份
聚丙烯纤维 5份、
改性蒙脱土 13份、
苯乙烯磺酸-丙烯酸共聚物钠盐 7份、
异丙基萘磺酸钠 2份、
十二烷基苯磺酸钠 1.0份、
月桂基二甲基磺基甜菜碱 4份、
聚醚改性七甲基三硅氧烷 0.15份；
所述粗石英砂的粒径为8mm；
所述细石英砂的粒径为0.6mm；
所述粉煤灰的粒径为8μm；
按园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆以重量份计的具体配方，将所有原料投入混合搅拌机中，260转/分下混合搅拌40分钟后送入干燥釜内，控温75℃下干燥8小时后冷却至室温，出料装入防水的包装袋内即得到园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆。
对比例3：实施例1基础上，园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆配方中不加入月桂基二甲基磺基甜菜碱，将4份月桂基二甲基磺基甜菜碱等量替换为4份硅酸盐水泥，具体操作如下：
步骤1、2操作同于实施例1；
步骤3、混合处理
所述园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆的具体配方为，以重量份计：
硅酸盐水泥 104份、
粗石英砂 45份、
细石英砂 55份、
粉煤灰 20份、
聚丙烯酸钙 60份
聚丙烯纤维 5份、
改性蒙脱土 13份、
改性海泡石 12份、
苯乙烯磺酸-丙烯酸共聚物钠盐 7份、
异丙基萘磺酸钠 2份、
十二烷基苯磺酸钠 1.0份、
聚醚改性七甲基三硅氧烷 0.15份；
所述粗石英砂的粒径为8mm；
所述细石英砂的粒径为0.6mm；
所述粉煤灰的粒径为8μm；
按园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆以重量份计的具体配方，将所有原料投入混合搅拌机中，260转/分下混合搅拌40分钟后送入干燥釜内，控温75℃下干燥8小时后冷却至室温，出料装入防水的包装袋内即得到园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆。
性能测试：
实施例1、2、3和对比例1、2、3所得园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，参照《JCT 2727-2022 透水砂浆》测试保水率、抗压强度、抗折强度、14d拉伸粘接强度、孔隙率、透水系数、抗冻性能等性能指标；
以上结果见表1：
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
| 保水率（%） | 97.6 | 98.0 | 97.2 | 94.1 | 92.2 | 98.2 |
| 28d抗压强度（MPa） | 32.3 | 30.5 | 31.1 | 24.6 | 21.8 | 23.3 |
| 28d抗折强度（MPa） | 5.2 | 6.5 | 5.8 | 2.5 | 2.2 | 1.6 |
| 14d粘接强度（MPa） | 1.1 | 1.2 | 0.9 | 1.1 | 0.8 | 0.4 |
| 孔隙率（%） | 29.5 | 29.8 | 30.9 | 15.4 | 14.7 | 10.5 |
| 透水系数（mm/s） | 12.7 | 11.9 | 12.1 | 6.6 | 5.3 | 3.8 |
| 抗冻性能（冻融循环次数） | 158 | 163 | 164 | 87 | 61 | 45 |
从表1中的数据可以看到，对比例1和对比例2的保水率明显低于三个实施例的保水率，这表明改性蒙脱土和改性海泡石对提高砂浆的保水率有一定作用，对比例1和对比例2的抗压强度和抗折强度远低于三个实施例，这说明改性蒙脱土和改性海泡石的加入能够显著提升砂浆的力学性能，粘接强度方面对比例1和对比例2与三个实施例没有太明显差别，对比例1和对比例2的孔隙率、透水系数以及抗冻性能远低于三个实施例，这表明改性蒙脱土和改性海泡石对提高孔隙率、透水系数和抗冻性能也有很大的贡献；对比例3相比三个实施例，保水率相差不大，抗压强度、抗折强度、粘接强度、孔隙率、透水系数以及抗冻性能都远差于三个实施例，这表明月桂基二甲基磺基甜菜碱对提升透水砂浆的各项性能至关重要。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，其特征在于：
所述园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆的具体配方为，以重量份计：
硅酸盐水泥 80~110份、
粗石英砂 30~60份、
细石英砂 40~60份、
粉煤灰 10~30份、
聚丙烯酸钙 45~75份
聚丙烯纤维 3~8份、
改性蒙脱土 5~15份、
改性海泡石 5~15份、
苯乙烯磺酸-丙烯酸共聚物钠盐 4~9份、
异丙基萘磺酸钠 1~3份、
十二烷基苯磺酸钠 0.5~1.5份、
月桂基二甲基磺基甜菜碱 1~5份、
聚醚改性七甲基三硅氧烷 0.1~0.2份；
所述改性蒙脱土，其制备方法为：将蒙脱土、双氢化牛脂基二甲基氯化铵、乙二醇单乙醚按质量比10~25:1~4:50~80混合后，控温130~150℃、搅拌速率150~450转/分下，回流反应3~7小时后，过滤，滤出的固体用无水乙醇洗涤2~4次后，于60~90℃烘箱中干燥2~5小时后得到改性蒙脱土；
所述改性海泡石，其制备方法为：将海泡石、羟基硅油、甲苯按质量比15~35:3~9:70~100混合后，控温110~140℃、搅拌速率250~550转/分下，回流反应4~9小时后，过滤，滤出的固体用丙酮洗涤2~4次后，于50~70℃烘箱中干燥1~4小时后得到改性海泡石。
2.根据权利要求1所述的园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，其特征在于：
所述粗石英砂的粒径为4~13mm；
所述细石英砂的粒径为0.1~1mm；
所述粉煤灰的粒径为3~9μm。
3.根据权利要求1所述的园林透水路面砖铺装专用聚合物透水砂浆，其特征在于：
所述蒙脱土的粒径为1~6μm；
所述海泡石的粒径为0.5~5μm。
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