CN110894153A - 一种防水砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防水砂浆及其制备方法，属于水泥砂浆领域，该水泥砂浆包括：普通硅酸盐水泥、乳化沥青粉、硅灰、碳纳米管、改性剂、细骨料、玻璃纤维、减水剂、消泡剂和水；本发明利用乳化沥青粉对水泥基材料进行改性，并且通过乳化沥青粉与玻璃纤维共同作用，得到了强度高、抗渗抗裂性能良好、防水性能强、抗腐蚀性能强的乳化沥青粉改性的水泥砂浆，相比于传统聚合物水泥防水砂浆，原材料简单易得、适用性强，具有明显的经济性优势。

Description

一种防水砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及水泥砂浆领域，特别是涉及一种防水砂浆及其制备方法。
背景技术
水泥基材料是一种具有亲水性的非均质多相多孔材料，当暴露于腐蚀性环境或在恶劣的条件下使用时，会受到水分传输以及相关的有害气体、离子的腐蚀，影响结构的体积稳定性并增加收缩或开裂的可能，导致材料性能劣化、结构功能失效。水分在水泥基材料中的传输性能显著影响着水泥材料的体积稳定性和耐久性。近年来，研究者采用各种技术阻止水泥基材料中的水分渗透和迁移并改善其耐久性，其中表面处理和内部改性是最常用的两种方法。
常用的水泥基材料表面处理方法主要分为三种：(a)有机表面涂层处理，可在水泥基材料的表面上形成连续的保护膜；(b)无机火山灰质材料处理，可以降低表面孔隙率并具有填充效果和(c)疏水浸渍处理，可使表面结构中的孔具有一定疏水性。尽管这些处理方法在某些方面表现出良好的使用性能，但仍然存在一定缺陷。例如，无机火山灰材料需要相对严苛的养护条件(例如温度，相对湿度和碱度)和相对复杂的施工工艺，而有机材料则表现出与水泥基材的相容性问题且耐老化性不足，这可能导致有机涂料的开裂和脱落。而内部改性的方法可在一定程度上改善改性材料与水泥基材料的相容性，从而提高其在严酷使用环境中的长期性能。
聚合改性水泥基防水砂浆是利用聚合物改性材料对水泥基材料进行改性，因其具有良好的抗渗性能、流动性和保水率，且可以提高水泥基材料的韧性，因此在近年来得到了广泛的应用。但加入聚合物改性的水泥基材料也存在很多问题，如防水砂浆抗压强度低的问题没有得到解决，并且，由于聚合物价格昂贵，导致水泥砂浆价格成本大幅提高。
而乳化沥青近年来被广泛应用于高速铁路的无砟轨道结构中，起填充和减震作用。乳化沥青粉是以乳化沥青为原料，通过喷雾干燥工艺制备而得的可再分散粉体材料，与乳化沥青相比具有储运方便、分散均匀的优点。然而，由于包含许多孔隙以及不同的有机和无机相材料，乳化沥青粉改性材料的水分传输行为比纯水泥基材料更为复杂。目前国内外关于乳化沥青粉在严酷使用环境下对水泥基材料防水性及耐久性影响的实验研究较少、其使用效果尚不明确。
发明内容
本发明的目的是提供一种防水砂浆及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，该乳化沥青粉改性的防水砂浆具有强度高、抗渗抗裂性能良好、防水性能强、抗腐蚀性能强的特点，相比于传统聚合物水泥防水砂浆，原材料简单易得、适用性强，具有明显的经济性优势。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种防水砂浆，以质量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002303225960000021
Figure BDA0002303225960000031
进一步地，所述普通硅酸盐水泥为P.O42.5。
进一步地，所述改性剂为羟丙基甲基纤维素。
进一步地，所述细骨料为机制砂和/或天然砂。
进一步地，所述玻璃纤维为耐碱玻璃纤维。
本申请将乳化沥青粉与玻璃纤维共同使用，在一定程度上降低了乳化沥青粉被碱性水泥基质腐蚀的程度，改善了纤维和水泥基材料的界面，提高了耐久性能。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
进一步地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
进一步地，所述乳化沥青粉的粒径为10-100μm。
乳化沥青粉作为一种韧性改性材料，具有憎水性与粘弹性，同时与乳化沥青相比，可以更均匀有效的分散于水泥材料中，达到与水泥材料强度与刚度相结合的目的，进而显著改性水泥基材料的性能，有效避免了水泥基材料在应用过程中存在的开裂现象。
进一步地，所述硅灰的粒径为0.1-0.3μm。
进一步地，所述碳纳米管的直径为1-5nm，长度为10-100nm。
进一步地，所述玻璃纤维的长度为20-30mm。
进一步地，所述细骨料的目数为80-120目。
本申请通过限定上述不同组分的粒径来充分发挥颗粒的填充效应，从而形成最紧密堆积结构，以保证拌合物浆体的和易性满足各类施工要求。
本申请还提供一种该防水砂浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水、减水剂、碳纳米管依次加入超声波分散仪分散1-2小时，过滤除去杂质；
(2)将普通硅酸盐水泥、硅灰、细骨料加入到球磨机中混合均匀，随后加入乳化沥青粉、改性剂及玻璃纤维再次混合均匀，置于容器中备用；
(3)将步骤(1)处理后的组分加入步骤(2)所得的拌合物中混合均匀，然后加入消泡剂，继续搅拌直至再次混合均匀，即得到防水砂浆。
本发明公开了以下技术效果：
1.本发明制备得到的防水砂浆，充分结合了乳化沥青类材料的憎水性与粘弹性、水泥基材料的强度与刚度，达到了刚柔并济的改性效果，有效地解决了传统防水材料由于开裂、剥落而导致的功能失效的情况。其各项指标均满足功能相似的聚合物水泥防水砂浆的国家标准JC/T 984-2011，具有优异的抗裂性、抗渗性、防水性及抗腐蚀性，适用于对防水性能要求较高的建筑、水利、铁路工程当中。
2.本发明制备得到的防水砂浆，充分发挥不同尺度颗粒的填充效应，形成最紧密的堆积结构，以保证拌合物浆体的和易性满足各类施工要求。
3.本发明将乳化沥青粉与玻璃纤维共同使用，在一定程度上降低了其被碱性水泥基质腐蚀的程度，改善了纤维和水泥基材料界面，提高了耐久性能。
4.基于乳化沥青类材料在高速铁路无砟轨道中的成功应用，本发明采用憎水性能优异、与水泥基材料相容性强的乳化沥青粉作为主要的改性材料，制备得到防水砂浆，相比于传统聚合物基防水砂浆具有较强的经济适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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为实施例1-5和对比例的水泥砂浆吸水速率对照图。
图2为实施例1-5和对比例的水泥砂浆吸水量对照图。
图3为实施例1-5和对比例的水泥砂浆氯离子渗透深度对照图。
图4为实施例1-5和对比例的水泥砂浆碳化深度对照图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。
一种防水砂浆，以质量份计，包括以下组分：
Figure BDA0002303225960000061
Figure BDA0002303225960000071
所述普通硅酸盐水泥为P.O42.5；
所述改性剂为羟丙基甲基纤维素；
所述细骨料为机制砂和/或天然砂，目数为80-120目；
所述玻璃纤维为耐碱玻璃纤维，长度为20-30mm；
所述减水剂为聚羧酸类，如LJ-JSS；
所述消泡剂为有机硅类消泡剂，如AT-470；
所述乳化沥青粉的粒径为10-100μm；
所述硅灰的粒径为0.1-0.3μm；
所述碳纳米管的直径为1-5nm，长度为10-100nm。
实施例1-5
配方：如表1所示。
制备方法：
(1)将水、减水剂、碳纳米管依次加入超声波分散仪分散1-2小时，过滤除去杂质；
(2)将普通硅酸盐水泥、硅灰、细骨料加入到球磨机中混合均匀，随后加入乳化沥青粉、改性剂及玻璃纤维再次混合均匀，置于容器中备用；
(3)将步骤(1)处理后的组分加入步骤(2)所得的拌合物中混合均匀，然后加入消泡剂，继续搅拌直至再次混合均匀，即得到防水砂浆。
对比例
将实施例1中的乳化沥青粉替换为苯丙乳液，其他组分和制备方法同实施例1，配方如表1所示。
表1
Figure BDA0002303225960000081
根据聚合物水泥防水砂浆国家标准JC/T984-2011、聚合物改性水泥砂浆国家标准DL/T5126-2001及行业常见测试方法对实施例1-5和对比例进行性能测试，测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002303225960000082
Figure BDA0002303225960000091
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种防水砂浆，其特征在于，以质量份计，包括以下组分：
Figure FDA0002303225950000011
2.根据权利要求1所述的一种防水砂浆，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥为P.O42.5。
3.根据权利要求1所述的一种防水砂浆，其特征在于，所述改性剂为羟丙基甲基纤维素。
4.根据权利要求1所述的一种防水砂浆，其特征在于，所述细骨料为机制砂和/或天然砂；所述细骨料的目数为80-120目。
5.根据权利要求1所述的一种防水砂浆，其特征在于，所述玻璃纤维为耐碱玻璃纤维；所述玻璃纤维的长度为20-30mm。
6.根据权利要求1所述的一种防水砂浆，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种防水砂浆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
8.根据权利要求1所述的一种防水砂浆，其特征在于，所述乳化沥青粉的粒径为10-100μm；所述硅灰的粒径为0.1-0.3μm。
9.根据权利要求1所述的一种防水砂浆，其特征在于，所述碳纳米管的直径为1-5nm，长度为10-100nm。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的防水砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水、减水剂、碳纳米管依次加入超声波分散仪分散1-2小时，过滤除去杂质；
(2)将普通硅酸盐水泥、硅灰、细骨料加入到球磨机中混合均匀，随后加入乳化沥青粉、改性剂及玻璃纤维再次混合均匀，置于容器中备用；
(3)将步骤(1)处理后的组分加入步骤(2)所得的拌合物中混合均匀，然后加入消泡剂，继续搅拌直至再次混合均匀，即得到防水砂浆。
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