CN114455917A - 一种耐腐蚀砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种耐腐蚀砂浆及其制备方法。一种耐腐蚀砂浆，包括如下重量份的原料：水泥120‑260份、砂100‑300份、玻化微珠30‑50份、超细环氧树脂粉末10‑20份、氟硅酸钠0.5‑1.2份、膨润土15‑30份、羧甲基纤维素钠1‑3份、瓜尔胶0.1‑0.3份、聚丙烯酰胺0.5‑2份、水30‑60份；其制备方法为：将原料混合均匀得到耐腐蚀砂浆。本申请的耐腐蚀砂浆，不仅耐腐蚀性能优越，抗压强度也可以达到较高的水平。
Description
技术领域
本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种耐腐蚀砂浆及其制备方法。
背景技术
砂浆是土木工程活动中广泛使用的建筑材料，在墙体砌筑中将单块的砌块粘结成整体、在抹灰工程中起到保护结构构件和装饰的作用。砂浆是由一定比例的沙子和胶结材料（水泥、石灰膏、黏土等）加水和成，也叫灰浆。
随着经济的快速发展和城市建设规模的不断扩大，用砂浆作为材料的基础设施建设和各种工业建筑也越来越多，施工所处环境也越来越复杂。特别是城市污水处理设施建设和特殊工业建设(如化工厂、钢厂等)，因受酸碱盐等化学物质的侵蚀而导致建筑物安全寿命大大降低。为了提高砂浆的耐腐蚀性能，目前，市面上提高砂浆耐腐蚀性的方法一般是，将普硅水泥加水玻璃混合制成耐腐蚀砂浆。
针对上述相关技术，申请人认为，现有的耐腐蚀砂浆，只能抵抗低浓度酸性(10％左右甚至更低)环境的侵蚀，砂浆的耐腐蚀性还需要进一步提高以面对更复杂的施工环境。
发明内容
为了提高砂浆的耐腐蚀性能，本申请提供一种耐腐蚀砂浆及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种耐腐蚀砂浆，采用如下的技术方案：
一种耐腐蚀砂浆，包括如下重量份的原料：水泥120-260份、砂100-300份、玻化微珠30-50份、超细环氧树脂粉末10-20份、氟硅酸钠0.5-1.2份、膨润土15-30份、羧甲基纤维素钠1-3份、瓜尔胶0.1-0.3份、聚丙烯酰胺0.5-2份、水30-60份。
通过采用上述技术方案，羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、聚丙烯酰胺都是聚合物，聚合物加入到砂浆体系中，能够分散在体系之中，并吸附在水泥表面上，随着水化反应的进行，会形成水泥水化产物和聚合物膜相互穿插的网状结构，使得砂浆黏接将牢固持久更加柔韧，也减少了水泥固化后的空隙，从而降低腐蚀介质进入砂浆内部对砂浆进行腐蚀，提高砂浆的耐腐蚀性能；羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、聚丙烯酰胺形成的膜性质并不完全相同，三种物质形成的有机膜之间相互配合，提高砂浆的防腐性能。玻化微珠、超细环氧树脂粉末、氟硅酸钠都具有优异的防腐性能，在砂浆中添加玻化微珠、超细环氧树脂粉末、氟硅酸钠与聚合物形成的膜相配合，进一步提高砂浆的防腐性能。另外，羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、聚丙烯酰胺还可以提高砂浆的和易性保水性和抗裂性；玻化微珠具有“滚珠”效应，辅助羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、聚丙烯酰胺等聚合物均匀的分散在砂浆体系中，从而提高羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、聚丙烯酰胺形成的聚合物膜的致密性，进一步提高砂浆的防腐性能。
优选的，其包括如下重量份的原料：水泥150-200份、砂130-250份、玻化微珠35-40份、超细环氧树脂粉末12-17份、氟硅酸钠0.8-1份、膨润土20-25份、羧甲基纤维素钠1.5-2.5份、瓜尔胶0.15-0.25份、聚丙烯酰胺0.8-1.5份、水35-50份。
通过采用上述技术方案，进一步优化原料的配比，提升砂浆的综合性能。
优选的，所述超细环氧树脂粉末负载在膨润土的层间，其负载方法为：将超细环氧树脂与膨润土在1000-1500r/min的转速下混合40-50s，得到负载超细环氧树脂粉末的膨润土。
超细环氧树脂粉末粒径较小，比表面积大，颗粒间容易团聚，如果超细环氧树脂颗粒团聚，则会造成砂浆的防腐性不均匀，使得超细环氧树脂颗粒少的地方防腐性较弱，将超细环氧树脂粉末负载在膨润土上，膨润土的表面带负电性，膨润土粒子之间相互排斥，超细环氧树脂粉末随膨润土分散，降低了超细环氧树脂粉末发生团聚的几率，提高超细环氧树脂粉末在砂浆体系中分散的均匀性，有利于提高砂浆的防腐性能。
优选的，所述玻化微珠为经胶乳改性玻化微珠，其改性方法为：
将胶乳溶液均匀喷撒在玻化微珠表面，然后干燥得到改性玻化微珠。
玻化微珠的滚珠效应可以提高聚合物在砂浆体系中分散的均匀性，但是玻化微珠在生产过程中会造成封闭不完全，而且其脆性大，在生产、运输及使用过程中易产生裂纹，甚至破碎，造成实际使用的玻化微珠表面具有较多的开口孔，从而导致吸水率增加及本征强度下降，影响砂浆的强度，并且会提高水灰比，对砂浆性能造成影响，而用胶乳对玻化微珠进行改性后，胶乳在玻化微珠表面形成具有一定厚度的胶粘膜包裹层，在填覆玻化微珠表面开口孔的同时，修复表面缺陷，在包裹玻化微珠后在表面产生一层硬壳，增强玻化微珠的表面强度，降低玻化微珠的吸水率，提高玻化微珠的强度，保证砂浆的整体性能。
优选的，所述胶乳溶液的质量百分浓度为10-15%。
通过采用上述技术方案，胶乳溶液的质量百分浓度在10-15%的范围内，可以在改性效果与经济成本上达到一个更优的效果；若胶乳溶液的质量百分浓度过低，则可能会造成玻化微珠表面形成的包裹层过薄、甚至不连贯，在提高玻化微珠强度方面效果甚微；若胶乳溶液的质量百分浓度过高，则玻化微珠吸水率的降低幅度以及玻化微珠强度的提升幅度减小甚至不变，会造成胶乳的浪费，提高经济成本。
优选的，其还包括8-15重量份的聚二甲基硅氧烷。
通过采用上述技术方案，聚二甲基硅氧烷，是一种疏水类的有机硅物料，将聚二甲基硅氧烷加入砂浆中，能够在砂浆内部形成防水膜，与聚合物形成的膜配合，进一步抑制腐蚀因子的侵入，提高砂浆的耐腐蚀性能。
优选的，其还包括80-150重量份阳离子聚电解质溶液。
通过采用上述技术方案，阳离子聚电解质通过静电作用在膨润土表面形成三维结构复合层，扩大膨润土之间的间隙，以方便无机凝胶材料以及聚合物等外加剂进入到膨润土之间，生成相互穿插的结构，有利于提高砂浆的强度与耐腐蚀性能。
优选的，所述膨润土为钠基膨润土。
通过采用上述技术方案，相比于钙基膨润土，钠基膨润土与阳离子聚电解质的结合能力更好，有利于提高砂浆的性能。
第二方面，本申请提供一种耐腐蚀砂浆的制备方法，采用如下的技术方案：
一种耐腐蚀砂浆的制备方法，当原料中不包含阳离子聚电解质溶液时，制备方法包括以下步骤：
将所有原料混合均匀得到耐腐蚀砂浆；
当原料中包含阳离子聚电解质溶液时，制备方法包括以下步骤：
S1.将阳离子聚电解质溶液外的原料混合均匀，得到初混砂浆；
S2.将阳离子聚电解质溶解喷淋在初混砂浆上，得到耐腐蚀砂浆。
通过采用上述技术方案，生产砂浆的方法简单易操作，对设备没有特殊的需求，适合工业化生产。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、聚丙烯酰胺等聚合物在砂浆体系中形成聚合物，与玻化微珠、超细环氧树脂粉末、氟硅酸钠防腐蚀的原料配合，提高了砂浆的耐腐蚀性，制得的砂浆的28天抗压强度可以达到56.8-70.4MPa，氯离子扩散系数可以到1.05-1.281012m2/s，抗硫酸侵蚀可以达到190-230次。
2、本申请中优选采用胶乳溶液对玻化微珠进行改性，胶乳在玻化微珠表面形成具有一定厚度的胶粘膜包裹层，在填覆玻化微珠表面开口孔的同时，修复表面缺陷，在包裹玻化微珠后在表面产生一层硬壳，增强玻化微珠的表面强度，提高砂浆的强度，制得的砂浆强度可以达到59.2-70.4MPa。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料和/或中间体的制备例
原料
本申请实施例原料均可以通过市售获得：
水泥为普通硅酸盐水泥；
砂为机制砂，细度模数2.8；
玻化微珠粒径为3-5mm；
超细环氧树脂粉末有效物质≥99.5%，黏度,90；
羧甲基纤维素钠，黏度1000，pH值6-8；
瓜尔胶1%水溶液的黏度为3000mPa·S；
聚丙烯酰胺分子量300万；
胶乳为羧基丁苯胶乳，苯乙烯含量为50%，丙烯酸加入量为单体总量的3%；
阳离子聚电解质溶液为聚乙烯亚胺溶液。
制备例
制备例1
改性玻化微珠，其制备方法为：
将胶乳溶液均匀喷撒在玻化微珠表面，然后在105 ℃下干燥 2 h，得到改性玻化微珠；
其中胶乳溶液为水溶液，其质量百分浓度为10%；胶乳溶液的用量为玻化微珠质量的10%。
制备例2
与制备例1不同的是，制备例2中胶乳溶液的质量百分浓度为15%。
制备例3
与制备例1不同的是，制备例2中胶乳溶液的质量百分浓度为5%。
制备例4
与制备例1不同的是，制备例4中胶乳溶液的质量百分浓度为20%。
制备例5
与制备例1不同的是，制备例5中胶乳溶液的质量百分浓度为25%。
实施例
实施例1
一种耐腐蚀砂浆，其制备方法为：
按照表1的原料配比表将水泥、砂、玻化微珠、超细环氧树脂粉末、氟硅酸钠、钠基膨润土、羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、聚丙烯酰胺混合均匀，得到耐腐蚀砂浆。
表1 实施例1-5原料配比表（kg）
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 水泥 | 120 | 150 | 180 | 200 | 260 |
| 砂 | 300 | 250 | 200 | 130 | 100 |
| 玻化微珠 | 30 | 35 | 38 | 40 | 50 |
| 超细环氧树脂粉末 | 20 | 17 | 15 | 12 | 10 |
| 氟硅酸钠 | 0.5 | 0.8 | 0.9 | 1.0 | 1.2 |
| 钠基膨润土 | 30 | 25 | 23 | 20 | 15 |
| 羧甲基纤维素钠 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
| 瓜尔胶 | 0.30 | 0.25 | 0.20 | 0.15 | 0.10 |
| 聚丙烯酰胺 | 2.0 | 1.5 | 1.0 | 0.8 | 0.5 |
| 水 | 30 | 35 | 45 | 50 | 60 |
实施例6
一种耐腐蚀砂浆，其制备方法为：
S1.按照实施例3的配比将超细环氧树脂粉末与钠基膨润土在1500r/min的转速下混合40s，得到负载超细环氧树脂粉末的膨润土；
S2.按照实施例3的原料配比将S1得到的负载超细环氧树脂粉末的膨润土与水泥、砂、玻化微珠、氟硅酸钠、羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、聚丙烯酰胺混合均匀，得到耐腐蚀砂浆。
实施例7-11
与实施例6不同的是，实施例7中的玻化微珠用等量来自于制备例1-5的改性玻化微珠替换。
实施例12
与实施例8不同的是，实施例12中的原料还包括8kg聚二甲基硅氧烷。
实施例13
与实施例8不同的是，实施例13中的原料还包括15kg聚二甲基硅氧烷。
实施例14
与实施例8不同的是，实施例14中的原料还包括20kg聚二甲基硅氧烷。
实施例15
与实施例13不同的是，实施例15的原料中还包括80kg阳离子聚电解质溶液，其制备方法为：
S1.将超细环氧树脂粉末与钠基膨润土在1500r/min的转速下混合40s，得到负载超细环氧树脂粉末的膨润土；
S2.将S1得到的负载超细环氧树脂粉末的膨润土与水泥、砂、玻化微珠、氟硅酸钠、羧甲基纤维素钠、瓜尔胶、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，混合均匀，得到初混砂浆；
S3.将阳离子聚电解质溶解喷淋在初混砂浆上，得到耐腐蚀性砂浆。
实施例16
与实施例15不同的是，实施例16中阳离子电解质的用量为150kg。
实施例17
与实施例15不同的是，实施例17中阳离子电解质的用量为200kg。
实施例18
与实施例16不同的是，实施例18中用等量钙基膨润土替换钠基膨润土。
对比例
对比例1
与实施例1不同的是，对比例1中用等量羧甲基纤维素钠替换瓜尔胶与聚丙烯酰胺。
对比例2
与实施例1不同的是，对比例2中用等量瓜尔胶替换羧甲基纤维素钠与聚丙烯酰胺。
对比例3
与实施例1不同的是，对比例3中用等量聚丙烯酰胺替换羧甲基纤维素钠与瓜尔胶。
对比例4
与实施例1不同的是，对比例4中用等量瓜尔胶替换聚丙烯酰胺。
对比例5
与实施例1不同的是，对比例5中用等量聚丙烯酰胺替换瓜尔胶。
性能检测试验
检测方法
按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70-2009的方法检测实施例1-18与对比例1-5中砂浆养护28d的抗压强度，检测结果见表2。
按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009 中的RCM法方法检测实施例1-18与对比例1-5中砂浆的氯离子扩散系数，检测结果见表2。
按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009 中的方法检测实施例1-18与对比例1-5中砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能，检测结果见表2。
表2 性能检测结果
| 抗压强度（MPa） | 氯离子扩散系数（10<sup>12</sup>m<sup>2</sup>/s） | 抗硫酸盐侵蚀/次 | |
| 实施例1 | 56.8 | 1.28 | 190 |
| 实施例2 | 57.5 | 1.27 | 200 |
| 实施例3 | 58.2 | 1.24 | 200 |
| 实施例4 | 57.8 | 1.26 | 200 |
| 实施例5 | 57.2 | 1.28 | 190 |
| 实施例6 | 58.8 | 1.19 | 220 |
| 实施例7 | 59.6 | 1.18 | 220 |
| 实施例8 | 60.5 | 1.19 | 220 |
| 实施例9 | 59.2 | 1.20 | 220 |
| 实施例10 | 60.5 | 1.18 | 220 |
| 实施例11 | 60.6 | 1.18 | 220 |
| 实施例12 | 60.8 | 1.12 | 230 |
| 实施例13 | 60.9 | 1.05 | 230 |
| 实施例14 | 60.8 | 1.07 | 230 |
| 实施例15 | 70.2 | 1.06 | 230 |
| 实施例16 | 70.4 | 1.05 | 230 |
| 实施例17 | 70.2 | 1.05 | 230 |
| 实施例18 | 70.2 | 1.08 | 220 |
| 对比例1 | 49.8 | 1.41 | 150 |
| 对比例2 | 50.6 | 1.49 | 140 |
| 对比例3 | 49.1 | 1.56 | 140 |
| 对比例4 | 50.2 | 1.35 | 160 |
| 对比例5 | 49.5 | 1.37 | 160 |
结合实施例1-18和对比例1-5，并结合表2可以看出，实施例1-18中砂浆的抗压强度、耐氯离子以及硫酸盐的腐蚀能力均优于对比例1-5，这说明本申请制得的砂浆的强度以及耐腐蚀性能更优。
结合实施例3与实施例6，并结合表2可以看出，实施例6中将超细环氧树脂粉末负载在钠基膨润土上，然后在将负载超细环氧树脂粉末的钠基膨润土与其他原料混合制备砂浆，砂浆的耐氯离子以及硫酸盐的腐蚀能力明显提升，同时砂浆的抗压强度也提升，这可能是因为膨润土的表面带负电性，膨润土粒子之间相互排斥，超细环氧树脂粉末随膨润土分散，降低了超细环氧树脂粉末发生团聚的几率，提高超细环氧树脂粉末在砂浆体系中分散的均匀性，有利于提高砂浆的防腐性能。
结合实施例6-11，并结合表2可以看出，用胶乳溶液对玻化微珠进行表面改性处理，可以明显提高砂浆的抗压强度，同时对砂浆的耐腐蚀性能也有一定的提升作用，而且胶乳溶液的质量浓度越高，改性效果越好，但是当胶乳溶液的质量浓度超过15%后，其改性效果的提升作用不明显，将胶乳溶液的质量限定在10-15%，可以在改性效果与经济成本之间达到最好的平衡。
结合实施例8与实施例12-14，并结合表2可以看出，加入聚二甲基硅氧烷后砂浆的耐腐蚀性能提升，这可能是因为聚二甲基硅氧烷能够在砂浆内部形成防水膜，与聚合物形成的膜配合，进一步抑制腐蚀因子的侵入，提高砂浆的耐腐蚀性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种耐腐蚀砂浆，其特征在于，其包括如下重量份的原料：水泥120-260份、砂100-300份、玻化微珠30-50份、超细环氧树脂粉末10-20份、氟硅酸钠0.5-1.2份、膨润土15-30份、羧甲基纤维素钠1-3份、瓜尔胶0.1-0.3份、聚丙烯酰胺0.5-2份、水30-60份。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀砂浆，其特征在于：其包括如下重量份的原料：水泥150-200份、砂130-250份、玻化微珠35-40份、超细环氧树脂粉末12-17份、氟硅酸钠0.8-1份、膨润土20-25份、羧甲基纤维素钠1.5-2.5份、瓜尔胶0.15-0.25份、聚丙烯酰胺0.8-1.5份、水35-50份。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀砂浆，其特征在于：所述超细环氧树脂粉末负载在膨润土的层间，其负载方法为：将超细环氧树脂粉末与膨润土在1000-1500r/min的转速下混合40-50s，得到负载超细环氧树脂粉末的膨润土。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀砂浆，其特征在于：所述玻化微珠为经胶乳改性玻化微珠，其改性方法为：
将胶乳溶液均匀喷撒在玻化微珠表面，然后干燥得到改性玻化微珠。
5.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀砂浆，其特征在于：所述胶乳溶液的质量百分浓度为10-15%。
6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀砂浆，其特征在于：其还包括8-15重量份的聚二甲基硅氧烷。
7.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀砂浆，其特征在于：其还包括80-150重量份阳离子聚电解质溶液。
8.根据权利要求7所述的一种耐腐蚀砂浆，其特征在于：所述膨润土为钠基膨润土。
9.一种权利要求1-8任一所述耐腐蚀砂浆的制备方法，其特征在于：
当原料中不包含阳离子聚电解质溶液时，制备方法包括以下步骤：
将所有原料混合均匀得到耐腐蚀砂浆；
当原料中包含阳离子聚电解质溶液时，制备方法包括以下步骤：
S1.将阳离子聚电解质溶液外的原料混合均匀，得到初混砂浆；
S2.将阳离子聚电解质溶解喷淋在初混砂浆上，得到耐腐蚀砂浆。
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