CN114790099B - 一种干粉砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及干粉砂浆的领域，具体公开了一种干粉砂浆及其制备方法。一种干粉砂浆，包括以下重量份物质：包覆再生粗骨料130～150份、水泥35～50份、砂50～60份、粉煤灰30～40份、钢渣25～30份、硅灰10～15份、功能助剂5～10份；所述包覆再生粗骨料为经聚合物乳液包覆改性的再生粗骨料。其制备方法包括：S1、再生骨料处理；S2、预混合；S3、二次混合。本申请选用聚合物乳液对再生骨料进行包覆，改善了再生骨料的韧性强度和结构性能，改善了干粉砂浆的结构性能。

Description

一种干粉砂浆及其制备方法

技术领域

本申请涉及干粉砂浆的领域，尤其是涉及一种干粉砂浆及其制备方法。

背景技术

传统砂浆，由于其原材料的品种多样、拌和人员的素质、设备计量发面的不足，气候等环境因素的影响，使得传统现场拌制砂浆性能的不确定性太多，如拌和不均匀、配比不准确、原材料不符合要求等问题，使得砂浆的使用存在安全隐患。干粉砂浆也称作干混砂浆或砂浆干粉料、砂浆干混料，按照品种不同，添加不同的掺合料和各种外加剂，与骨料和胶凝材料按一定比例混合后，经干燥过程得到性能稳定的成品砂浆，后统一装袋用送的建筑工程所在地可由建筑工人直接使用的砂浆建材。

与现场拌制的传统砂浆相比，干粉砂浆的优点如下：（1）首先是产品质量高。（2）其次是生产效率高。（3）再者是有利于保护环境和保证文明施工。但是其制成的水泥混凝土材料在外部温湿度变化、胶凝材料本身变形和结构的约束等一系列原因下会伴随各类收缩，当收缩产生的应力大于混凝土材料本身的抗拉强度时就会引起混凝土材料的开裂，导致混凝土材料强度及抗渗性的降低。通常，建筑结构中的主体部 位可以通过配筋有效提高混凝土材料的抗拉强度，降低混凝土开裂的风险。

针对上述相关技术，发明人认为现有的干粉砂浆对混凝土产生的收缩抵抗性不足，容易在混凝土常识使用过程中，由于干粉砂浆韧性和抗拉强度不足，而导致易发生开裂的现象。

发明内容

为了改善干粉砂浆抗拉强度和韧性性能不佳的缺陷，本申请提供一种干粉砂浆及其制备方法。

本申请提供一种干粉砂浆及其制备方法，采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供了一种干粉砂浆，包括以下重量份物质：

包覆再生粗骨料130～150份；

水泥35～50份；

砂50～60份；

粉煤灰30～40份；

钢渣25～30份；

硅灰10～15份；

功能助剂5～10份；

所述包覆再生粗骨料为经聚合物乳液包覆改性的再生粗骨料。

通过采用上述技术方案，本申请选用聚合物乳液对再生骨料进行包覆，一方面，聚合物乳液能在再生骨料表面形成包覆并对再生骨料的孔隙内部进行渗透从而形成渗透结构的包覆膜。这种包覆膜结构改善了再生骨料的韧性强度和结构性能，改善了干粉砂浆的结构性能。

另一方面，本申请通过聚合物乳液对再生骨料进行包覆，通过聚合物乳液在再生粗骨料表面形成的包覆结构同时，有效螯合水泥浆液孔隙溶液中的钙离子，在后续加水的使用过程中，水化反应产生的硅酸盐和沉淀被延缓，从而有效改善了干粉砂浆抗拉强度和韧性性能不佳的缺陷。

优选的，所述干粉砂浆还包括20～30重量份的抗裂改性料；所述抗裂改性料包括按质量比1:5～8混合的橡胶粉末和短切橡胶纤维。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了干粉砂浆的组分，通过选用橡胶粉末和短切橡胶纤维复合后形成的缠结结构为主要抗裂改性料的主要形态。由于缠结的抗裂改性料能自身的韧性较高，能有效吸收外荷载引起砂浆内部的部分应力，从而可大幅度提高砂浆的变形性能。

在此基础上，本申请选用的橡胶粉末能有效渗透至砂浆中的微孔结构孔，在砂浆实际干燥过程中，降低基体失水面积，使水分迁移路径延长，同时乱向分布的纤维阻断混凝土内的毛细孔的连通，降低了毛细管失水收缩形成的毛细管张力，在一定程度降低基体的干缩现象，从而提高了干粉砂浆抗拉强度和韧性性能。

优选的，所述橡胶粉末和短切橡胶纤维均采用无机填料改性制备的复合天然橡胶制备而成。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了橡胶粉末和短切橡胶纤维的组分，通过无机填料改性复合天然橡胶材料，通过无机填料与橡胶材料所形成的填料/橡胶网络结构能承受住更大的外界应力，使制得的橡胶制品抗磨损性能优异，能有效改善橡胶粉末和短切橡胶纤维的耐磨性能和韧性强度。

优选的，所述复合天然橡胶包括以下重量份物质组成：

天然橡胶颗粒55～80份；

四乙基溴化铵0.1～1.0份；

重钙粉1～3份；

氧化硅溶胶6～8份；

炭黑1～5份。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了复合天然橡胶的组分，本申请选用了重钙粉为主要改性材料，结合四乙基溴化铵为改性材料，改善了填充胶料的网络密度，使得其硬度和抗拉强度均提高。由于四乙基溴化铵其亲水一端与重钙粉发生反应形成化学键结合起来，亲油性官能团与胶料基质连接，通过此方式填料与橡胶基体紧密契合，不易脱落，故经过四乙基溴化铵处理后的重钙粉制备的天然胶料力学性能更加优异。

优选的，所述聚合物乳液为稳定型苯丙乳液，所述稳定型苯丙乳液由硅溶胶掺杂改性制备而成，所述硅溶胶掺杂量为苯丙乳液质量的13～18％。

通过采用上述技术方案，本申请在苯丙乳液中进一步掺杂有硅溶胶，由于硅溶胶中的纳米二氧化硅粒子与苯丙乳液分子相联接，涂料固化成膜后，形成较为完整的空间网络连续结构，增强了再生粗骨料表面硬度的同时，也充分发挥了硅溶胶中纳米二氧化硅粒子的刚性作用，所以涂层的耐磨性增强。

优选的，所述聚合物乳液还包括气凝胶颗粒，所述气凝胶颗粒粒径为30～80μm。

通过采用上述技术方案，本申请进一步在聚合物乳液中添加了气凝胶颗粒，由于气凝胶颗粒能有效分散在聚合物乳液中，在后续对再生粗骨料包覆的过程中，气凝胶颗粒能在形成的聚合物乳液涂层内部形成疏松通孔结构，通过聚合物乳液涂层承载的填料形成有规则的鳞片状空穴结构，有效改善再生粗骨料的比表面积和粗糙度，使干粉砂浆各组分之间的结合强度进一步提高。

优选的，所述功能助剂包括以下重量份物质：

复合激发剂15～20份；

聚乙烯醇3～5份；

碳酸钠0.1～2.5份；

减水剂30～40份；所述复合激发剂包括碱性激发剂和硫酸盐激发剂的混合物。

通过采用上述技术方案，本申请选用的复合激发剂中的碱性激发剂中的碱类物质可提高料浆的液相碱度，液相碱度的提高一方面会促使再生骨料表面Si-O和Al-O键的断裂，使得再生骨料表面氧化硅和氧化铝的网络聚合体的聚合度减低，增加了再生骨料表面游离的不饱和活性键，使其更容易与体系液相中氢氧化钙等组分发生反应。

而复合激发剂中的硫酸盐能与再生骨料中的活性氧化铝以及水泥中的铝酸钙迅速反应生产钙矾石，体积膨胀，从而进一步堵塞了再生骨料内部微裂纹，并填补了再生骨料与水泥基体界面处空隙。从而进一步改善了干粉砂浆的韧性强度和力学性能。

第二方面，本申请还提供了一种干粉砂浆的制备方法，包括以下制备步骤：

S1、再生骨料处理：取再生粗骨料并冲洗其表面浮石后，将其浸渍于聚合物乳液中，加压处理后，真空干燥，收集得包覆再生粗骨料；

S2、预混合：先取包覆再生粗骨料、水泥、砂、粉煤、钢渣和硅灰搅拌混合，收集得预混料；

S3、二次混合：取预混料与功能助剂边搅拌混合，即可制备得干粉砂浆。

通过采用上述技术方案，本申请先对再生骨料进行包覆处理，通过对再生骨料的改性，改善干粉砂浆材料中最容易出现劣化现象材料的结构，从而使其具有良好的结构性能，再通过预混合和二次混合的方案，有效提高了干粉砂浆的韧性强度和力学性能。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

第一、本申请选用聚合物乳液对再生骨料进行包覆，一方面，聚合物乳液能在再生骨料表面形成包覆并对再生骨料的孔隙内部进行渗透从而形成渗透结构的包覆膜。这种包覆膜结构改善了再生骨料的韧性强度和结构性能，改善了干粉砂浆的结构性能。

另一方面，本申请通过聚合物乳液对再生骨料进行包覆，通过聚合物乳液在再生粗骨料表面形成的包覆结构同时，有效螯合水泥浆液孔隙溶液中的钙离子，在后续加水的使用过程中，水化反应产生的硅酸盐和沉淀被延缓，从而有效改善了干粉砂浆抗拉强度和韧性性能不佳的缺陷。

第二、本申请进一步优化了干粉砂浆的组分，通过选用橡胶粉末和短切橡胶纤维复合后形成的缠结结构为主要抗裂改性料的主要形态。由于缠结的抗裂改性料能自身的韧性较高，能有效吸收外荷载引起砂浆内部的部分应力，从而可大幅度提高砂浆的变形性能。

在此基础上，本申请选用的橡胶粉末能有效渗透至砂浆中的微孔结构孔，在砂浆实际干燥过程中，降低基体失水面积，使水分迁移路径延长，同时乱向分布的纤维阻断混凝土内的毛细孔的连通，降低了毛细管失水收缩形成的毛细管张力，在一定程度降低基体的干缩现象，从而提高了干粉砂浆抗拉强度和韧性性能。

第三、本申请在苯丙乳液中进一步掺杂有硅溶胶，由于硅溶胶中的纳米二氧化硅粒子与苯丙乳液分子相联接，涂料固化成膜后，形成较为完整的空间网络连续结构，增强了再生粗骨料表面硬度的同时，也充分发挥了硅溶胶中纳米二氧化硅粒子的刚性作用，所以涂层的耐磨性增强。

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。

本申请实施例中，所选用的设备如下所示，但不以此为限：

苯丙乳液：济南永宸化工有限公司VAE707；

丁苯乳液：济南裕才化工有限公司，固含量48。

制备例

制备例1

取55kg天然橡胶颗粒、0.1kg四乙基溴化铵、1kg重钙粉、6kg固含量15％的氧化硅溶胶和1kg炭黑，搅拌混合并开炼处理，收集得复合天然橡胶1。

制备例2

取72kg天然橡胶颗粒、0.7kg四乙基溴化铵、2kg重钙粉、7kg固含量15％的氧化硅溶胶和2kg炭黑，搅拌混合并开炼处理，收集得复合天然橡胶2。

制备例3

取80kg天然橡胶颗粒、1.0kg四乙基溴化铵、3kg重钙粉、8kg固含量15％的氧化硅溶胶和5kg炭黑，搅拌混合并开炼处理，收集得复合天然橡胶3。

制备例4

抗裂改性料1：取1kg的1～50μm的制备例1制备的橡胶粉末和5kg长度1mm制备例1制备的短切橡胶纤维搅拌混合，收集得抗裂改性料1。

制备例5

抗裂改性料2：取1kg的1～50μm的制备例1制备的橡胶粉末和6.5kg长度1mm制备例1制备的短切橡胶纤维搅拌混合，收集得抗裂改性料2。

制备例6

抗裂改性料3：取1kg的1～50μm的制备例1制备的橡胶粉末和8kg长度1mm制备例1制备的短切橡胶纤维搅拌混合，收集得抗裂改性料3。

制备例7

抗裂改性料4：与制备例4对比，采用制备例2制备的橡胶粉末和制备例2制备的短切橡胶纤维，代替制备例4中的橡胶粉末和短切橡胶纤维。

制备例8

抗裂改性料5：与制备例4对比，采用制备例3制备的橡胶粉末和制备例3制备的短切橡胶纤维，代替制备例4中的橡胶粉末和短切橡胶纤维。

制备例9

苯丙乳液1：取1kg固含量15％的硅溶胶添加至苯丙乳液中，控制硅溶胶添加量为苯丙乳液的13％。

制备例10

苯丙乳液2：取1kg固含量15％的硅溶胶添加至苯丙乳液中，控制硅溶胶添加量为苯丙乳液的15％。

制备例11

苯丙乳液3：取1kg固含量15％的硅溶胶添加至苯丙乳液中，控制硅溶胶添加量为苯丙乳液的18％。

制备例12

一种苯丙乳液4，与制备例9相比，还添加有0.05kg的粒径为30～80μm气凝胶颗粒。

制备例13

功能助剂1：取20kg碳酸氢钠和20kg硫酸钠搅拌混合，收集得复合激发剂；再取15kg复合激发剂、3kg聚乙烯醇、0.1kg碳酸钠和30kg萘系减水剂，搅拌混合，制备得功能助剂1。

制备例14

功能助剂2：取20kg碳酸氢钠和20kg硫酸钠搅拌混合，收集得复合激发剂；再取17kg复合激发剂、4kg聚乙烯醇、1.2kg碳酸钠和35kg萘系减水剂，搅拌混合，制备得功能助剂2。

制备例15

功能助剂3：取20kg碳酸氢钠和20kg硫酸钠搅拌混合，收集得复合激发剂；再取20kg复合激发剂、5kg聚乙烯醇、2.5kg碳酸钠和40kg萘系减水剂，搅拌混合，制备得功能助剂3。

实施例

实施例1

一种干粉砂浆，包括130kg包覆再生粗骨料、35kg水泥、50kg砂、30kg粉煤灰、25kg钢渣、10kg硅灰和5kg功能助剂1。

一种干粉砂浆的制备方法，包括：

S1、再生骨料处理：取再生粗骨料并冲洗其表面浮石后，将其浸渍于苯丙乳液中，5MPa下加压处理后，45℃真空干燥，收集得包覆再生粗骨料；

S2、预混合：先取包覆再生粗骨料、水泥、砂、粉煤、钢渣和硅灰搅拌混合，收集得预混料；

S3、二次混合：取预混料与功能助剂边搅拌混合，即可制备得干粉砂浆。

实施例2

一种干粉砂浆，包括140kg包覆再生粗骨料、42kg水泥、55kg砂、35kg粉煤灰、27kg钢渣、12kg硅灰和7kg功能助剂2。

一种干粉砂浆的制备方法，包括：

S1、再生骨料处理：取再生粗骨料并冲洗其表面浮石后，将其浸渍于苯丙乳液中，5MPa下加压处理后，45℃真空干燥，收集得包覆再生粗骨料；

S2、预混合：先取包覆再生粗骨料、水泥、砂、粉煤、钢渣和硅灰搅拌混合，收集得预混料；

S3、二次混合：取预混料与功能助剂边搅拌混合，即可制备得干粉砂浆。

实施例3

一种干粉砂浆，包括150kg包覆再生粗骨料、50kg水泥、60kg砂、40kg粉煤灰、30kg钢渣、15kg硅灰和10kg功能助剂3。

一种干粉砂浆的制备方法，包括：

S1、再生骨料处理：取再生粗骨料并冲洗其表面浮石后，将其浸渍于苯丙乳液中，5MPa下加压处理后，45℃真空干燥，收集得包覆再生粗骨料；

S2、预混合：先取包覆再生粗骨料、水泥、砂、粉煤、钢渣和硅灰搅拌混合，收集得预混料；

S3、二次混合：取预混料与功能助剂边搅拌混合，即可制备得干粉砂浆。

实施例4

一种干粉砂浆的制备方法，与实施例1的区别在于，实施例4中采用的苯丙乳液1代替苯丙乳液。

实施例5

一种干粉砂浆的制备方法，与实施例1的区别在于，实施例5中采用的苯丙乳液2代替苯丙乳液。

实施例6

一种干粉砂浆的制备方法，与实施例1的区别在于，实施例6中采用的苯丙乳液3代替苯丙乳液。

实施例7

一种干粉砂浆的制备方法，与实施例1的区别在于，实施例7中采用的苯丙乳液4代替苯丙乳液。

实施例8

一种干粉砂浆的制备方法，与实施例1的区别在于，实施例8中采用的丁苯乳液代替苯丙乳液。

实施例9

一种干粉砂浆，与实施例1相比，实施例9还添加了20kg抗裂改性料1。

实施例10

一种干粉砂浆，与实施例1相比，实施例10还添加了25kg抗裂改性料1。

实施例11

一种干粉砂浆，与实施例1相比，实施例11还添加了30kg抗裂改性料1。

实施例12

一种干粉砂浆，与实施例9相比，实施例12还添加了20kg抗裂改性料2。

实施例13

一种干粉砂浆，与实施例9相比，实施例13还添加了20kg抗裂改性料3。

对比例

对比例1

一种干粉砂浆，与实施例1区别在于，对比例1中采用的是未经聚合物乳液包覆改性的再生粗骨料。

性能检测试验

对实施例1～12和对比例1进行抗压强度测试性能测试。

测试方法：将与水泥等质量的水与干粉砂浆搅拌混合收集得水泥砂浆。

养护方案制定：依据 JGJ/T 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行，砂浆成型后置于温度（20±3）℃、相对湿度（95±3）%的养护箱中保持24h后脱模，完成试件的基准养护，然后通过改变养护相对湿度、时间条件进行。养护环境：基准养护结束后，继续在温度（20±3）℃、相对湿度（95±3）%的养护箱中养护至规定龄期（7、14、28d）。

砂浆的抗压强度按照JGJ/T70—2009和JG/T230—2007《预拌砂浆》进行测试。

表1性能检测表

结合实施例1～3、实施例4～7、实施例8、实施例9～13和对比例1和表1性能检测表，对比可以发现：

（1）首先，将实施例1～3、实施例8结合对比例1进行性能对比，从表1中数据可以看出，实施例1～3的抗拉强度更加优异，结合实施例1～3、实施例7和对比例1方案，说明本申请技术方案选用聚合物乳液对再生骨料进行包覆，一方面，聚合物乳液能在再生骨料表面形成包覆并对再生骨料的孔隙内部进行渗透从而形成包覆膜结构。这种包覆膜结构改善了再生骨料的韧性强度和结构性能，改善了干粉砂浆的结构性能。另一方面，本申请通过聚合物乳液对再生骨料进行包覆，通过聚合物乳液在再生粗骨料表面形成的包覆结构同时，有效螯合水泥讲题孔隙溶液中的钙离子，在后续加水的使用过的中，水化反应产生的硅酸盐和沉淀被延缓，从而有效改善了干粉砂浆抗拉强度和韧性性能不佳的缺陷。

（2）将实施例4～7和实施例1进行对比，实施例4～7的数据相较于实施例1，数据更为优异，说明本申请技术方案在苯丙乳液中进一步掺杂有硅溶胶，由于硅溶胶中的纳米二氧化硅粒子与苯丙乳液分子相联接，涂料固化成膜后，形成较为完整的空间网络连续结构，增强了再生粗骨料表面硬度的同时，也充分发挥了硅溶胶中纳米二氧化硅粒子的刚性作用，所以涂层的耐磨性增强。

结合实施例4～6和实施例7对比，进一步说明本申请技术方案进一步在聚合物乳液中添加了气凝胶颗粒，由于气凝胶颗粒能有效分散在聚合物乳液中，在后续对再生粗骨料包覆的过程中，气凝胶颗粒能在形成的聚合物乳液涂层内部形成疏松通孔结构，通过聚合物乳液涂层承载的填料形成有规则的鳞片状空穴结构，有效改善再生粗骨料的比表面积和粗糙度，使干粉砂浆各组分之间的结合强度进一步提高。

（3）将实施例9～13和实施例1进行对比，实施例9～13的数据更为优异，进一步说明本申请技术方案进一步优化了干粉砂浆的组分，通过选用橡胶粉末和短切橡胶纤维为主要抗裂改性料，缠结的抗裂改性料能自身的韧性较高，能有效吸收外荷载引起砂浆内部的部分应力，从而可大幅度提高砂浆的变形性能。在此基础上，本申请选用的橡胶粉末能有效渗透至砂浆中的微孔结构孔，在砂浆实际干燥过程中，使基体失水面积减小，水分迁移路径延长，同时乱向分布的纤维也阻断了混凝土内的毛细孔的连通，降低了毛细管失水收缩形成的毛细管张力，从而能够一定程度降低基体的干缩现象，从而提高了干粉砂浆抗拉强度和韧性性能。

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 (5)

1.一种干粉砂浆，其特征在于，包括以下重量份物质：

包覆再生粗骨料130～150份；

水泥35～50份；

砂50～60份；

粉煤灰30～40份；

钢渣25～30份；

硅灰10～15份；

功能助剂5～10份；

所述包覆再生粗骨料为经聚合物乳液包覆改性的再生粗骨料；

还包括20～30重量份的抗裂改性料；所述抗裂改性料包括按质量比1:5～8混合的橡胶粉末和短切橡胶纤维；

所述橡胶粉末和短切橡胶纤维均采用无机填料改性制备的复合天然橡胶制备而成；

所述复合天然橡胶包括以下重量份物质组成：

天然橡胶颗粒55～80份；

四乙基溴化铵0.1～1.0份；

重钙粉1～3份；

氧化硅溶胶6～8份；

炭黑1～5份。

2.根据权利要求1所述的一种干粉砂浆，其特征在于，所述聚合物乳液为稳定型苯丙乳液，所述稳定型苯丙乳液由硅溶胶掺杂改性制备而成，所述硅溶胶掺杂量为苯丙乳液质量的13～18％。

3.根据权利要求1所述的一种干粉砂浆，其特征在于，所述聚合物乳液还包括气凝胶颗粒，所述气凝胶颗粒粒径为30～80μm。

4.根据权利要求1所述的一种干粉砂浆，其特征在于，所述功能助剂包括以下重量份物质：

复合激发剂15～20份；

聚乙烯醇3～5份；

碳酸钠0.1～2.5份；

减水剂30～40份；所述复合激发剂包括碱性激发剂和硫酸盐激发剂的混合物。

5.根据权利要求1～4任一项所述的干粉砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1、再生骨料处理：取再生粗骨料并冲洗其表面浮石后，将其浸渍于聚合物乳液中，加压处理后，真空干燥，收集得包覆再生粗骨料；

S2、预混合：先取包覆再生粗骨料、水泥、砂、粉煤、钢渣和硅灰搅拌混合，收集得预混料；

S3、二次混合：取预混料与功能助剂边搅拌混合，即可制备得干粉砂浆。