抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿及其製備方法
2023-09-21 14:13:45
專利名稱：抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種工程材料及其製備方法，具體涉及一種抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿，這是一種高強度、高彈性變形、高抗裂、高耐久性且具有防滲和隔熱保溫性能的工程防護砂漿。主要應用於水利工程、水運工程、交通工程、工民建等建築領域。能夠解決工程中因幹縮、內外溫差過大引起的開裂問題，同時提高受防護混凝土耐久性，提高建築物防滲和隔熱保溫效果，本發明還將提供這種砂漿的製備方法。
背景技術：
目前，水利工程、水運工程、交通工程領域的混凝土建築物因幹縮、內外溫差過大等原因引起的開裂問題特別突出，這類混凝土建築物開裂後，其功能將逐漸喪失、使用壽命將大大降低、建成後維護費用逐年提高。面對幹縮引起的開裂，工程上常採用灑水養護的方法， 混凝土養護28天後，一般即停止灑水養護，而根據混凝土的幹縮性能可知，混凝土養護28 天后，幹縮還在不斷的發展中，因此後期幹縮仍舊能引起混凝土建築物開裂；為了解決大體積混凝土因內外溫差過大引起開裂的問題，工程上一般採用低水化熱水泥、通冷卻水管、外貼保溫材料等手段。目前的外貼保溫材料一般為有機材料，與混凝土粘合的整體性較差，耐久性較低，野外使用一段時間後，需重新貼新保溫材料，消耗大量人力、物力、資金。工民建領域的牆體多為薄壁結構，特別容易因幹縮和內外約束引起牆體開裂，牆體混凝土保護層多為普通砂漿，容易開裂的同時還不具有防滲、保溫性能。牆體開裂使建築物功能和使用壽命打折扣的同時，還嚴重影響建築物表觀質量。牆體保溫性能差，將消耗更多的能源，與現階段國家提出的節能減排大環境不相符。目前，為了改善房屋的保溫性能， 牆壁的保護層有的使用保溫砂漿，保溫砂漿由於內部孔隙率較大，砂漿強度一般都比較低， 耐久性較差；也有部分牆體使用有機材料作為保溫材料，但其耐火性較差，存在安全隱患。因此，針對目前混凝土建築物防開裂、保溫的同時還具有較高耐久性等問題還有許多工作要做。
發明內容
針對當前水利工程、水運工程、交通工程、工民建等建築領域防開裂措施及手段的不足，本發明的目的是提供一種抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿及其製備方法。主要應用於水利工程、水運工程、交通工程領域的大體積混凝土建築物，可預防因幹縮和內外溫差過大引起的開裂，提高建築物的使用壽命和耐久性；同時還可以應用於房屋防滲和隔熱保溫工程，起到降低能耗，節能減排的目的。完成上述第一個發明任務的方案是，一種抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿，其主要成份如下
矽酸鹽水泥、粉煤灰、砂、橡膠粉、高分子聚酯乳液、特種纖維、水、高效減水劑。組分中的橡膠粉、砂子和特種纖維共同組成混合砂；該混合砂中，橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為3(Γ95 :(Γ65 5^10 ；該混合砂較優化的比例是橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為30 60 :34飛5 4^6 ；橡膠粉、砂子、特種纖維的最佳質量比例為48 48 :4。
各組分在所述工程砂漿總質量中佔的質量份為矽酸鹽水泥20份 50份；粉煤灰 0份 20份；高分子聚酯乳液5份 30份；水10份 25份；高效減水劑0份份；所述混合砂15份 40份。以上比例的優化方案是矽酸鹽水泥30份 40份；粉煤灰5份 15份；高分子聚酯乳液10份 20份；水15份 20份；高效減水劑0. 2 0. 8份；混合砂20份 30份。最佳比例是矽酸鹽水泥30份；粉煤灰10份，聚酯乳液10份，水19. 2份，減水劑 0. 8份，混合砂30份。完成本申請第2個發明任務的方案是上述抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿的製備方法，其特徵在於，步驟如下
(1).按一定的質量比秤量橡膠粉、砂、特種纖維，在乾燥攪拌器內攪拌均勻，製成混合
砂；
⑵.把矽酸鹽水泥、粉煤灰、混合砂、高分子聚酯乳液、水、高效減水劑按質量比秤量好，放入強制式攪拌機內攪拌3min，製成新拌砂漿；
(3).將新拌砂漿放入不同尺寸的模板內，製成具有高強、抗裂、高耐久、保溫的外貼板；
(4).大流動度的新拌砂漿可用於現場澆築或噴塗。以上步驟⑶與步驟⑷可以選其中任意一個，或兩個。該兩個步驟的順序可以互換。步驟⑴所述的混合砂按一定質量稱好後，要在乾燥攪拌器內攪拌至少3min。通過調整原材料中各組份佔總質量的比例，可以生產出具有抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿，該砂漿各項性能指標如下
砂漿抗壓強度10ΜΡεΓ20ΜΡει ；抗拉強度1. 5ΜΡεΓ3. OMPa ；抗拉彈性模量 3. 0GPa 6. OGPa,極限拉伸值大於300 X 10~6，導熱係數小於5. OkJ/ (m · h · °C )，抗凍標號大於F200，抗衝磨強度大於IOh/ (kg/m2)。該種砂漿具有施工多樣性，既可作為溼拌砂漿現場澆築或噴塗，又可預製構件作為永久性內襯模板施工應用。將砂漿應用於大體積混凝土或薄壁結構混凝土表面，能消除由於混凝土內外溫差和混凝土幹縮產生的裂縫，並緩解由於凍融和衝刷產生的耐久性問題，提高混凝土建築物安全性和耐久性。本發明「抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿」與傳統砂漿相比，具有以下優點 1、低彈性模量、大極限拉伸值、高抗裂
目前不同強度等級的普通砂漿其彈性模量一般在10. 0GPa^25. OGPa,極限拉伸值小於150X10~6，而本發明中不同強度等級的砂漿其彈性模量小於6. OGPa，極限拉伸值大於 300X 10~6，與普通砂漿相比，具有較好的彈塑性和抗變形能力，顯著提高了砂漿的抗裂性和耐久性。2、高耐久性
普通砂漿的抗凍性和抗衝磨性一般較差，特別是對於低強度砂將，抗凍性能達到F150， 抗衝磨性能大於4. Oh/ (kg/m2)即認為其具有高耐久性能，而本發明中的砂漿，即使在低強度等級時，抗凍性也能達到F200，抗衝磨性能大於10. Oh/ (kg/m2)，能顯著提高砂漿的耐久性能。3、高強度且高保溫性能
目前市面上保溫砂漿普遍存在的一個缺陷是強度低，特別是對於引氣保溫砂漿和摻珍珠巖保溫砂漿，其強度一般不足3. OMPa,而本發明中的砂漿導熱係數可小於5. OkJ/ (m · h · °C )，而強度可大於10. OMPa,具有高強高保溫性能。4、保護環境，變廢為寶
通過使用廢舊輪胎粉和電廠粉煤灰生產具有特殊性能的工程砂漿，解決了廢舊輪胎、 粉煤灰佔地、汙染環境的問題，達到了資源循環利用，保護環境，變廢為寶的目的，符合當前國家提出的可持續發展的要求。5、施工多樣性
可配置乾粉砂漿現場澆築或噴射施工，又可預製構件作為永久性防護模板內襯。
具體實施例方式抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿實施方法如下 實施例1，
1、按質量比為4848 4的比例秤量一定量的橡膠粉、砂子、纖維，放入乾燥攪拌器內， 攪拌3min，製成混合砂；
2、把普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、混合砂、聚酯乳液、減水劑、水按一定的質量比秤量好， 其中，矽酸鹽水泥佔總質量的30份；粉煤灰佔總質量的10份，混合砂佔總質量的30份，聚酯乳液佔總質量10份，水佔總質量19. 2份，減水劑佔總質量的0. 8份。3、將稱量好的材料放入強制式攪拌機內，連續攪拌3min。4、將攪拌好的混合料放入IOOcmX IOOcmX4cm的試模內，在振動器上振動30s，表面摸平，可製成IOOcmX IOOcmX 4cm的高強、抗裂保溫板。實施例2，
1、按質量比為3065 5的比例秤量一定量的橡膠粉、砂子、纖維，放入乾燥攪拌器內， 攪拌3min，製成混合砂；
2、把普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、混合砂、聚酯乳液、減水劑、水按一定的質量比秤量好， 其中，矽酸鹽水泥佔總質量的30份；粉煤灰佔總質量的15份，混合砂佔總質量的25份，聚酯乳液佔總質量10份，水佔總質量19份，減水劑佔總質量的1份。3、將稱量好的材料放入強制式攪拌機內，連續攪拌3min。4、拌和好的混合料流動性較大，可用於工程現場澆築或噴塗。實施例3，
與實施例1基本相同，但有以下改變其中，矽酸鹽水泥佔總質量的40份，粉煤灰佔總質量的15份，混合砂佔總質量的20份，聚酯乳液佔總質量5份，水佔總質量19. 2份，減水劑佔總質量的0. 8份，模板尺寸為50cmX50cmX4cm。實施例4，
與實施例1基本相同，但有以下改變其中橡膠粉砂子纖維的比例為60:34:6。另外矽酸鹽水泥佔總質量的35份，粉煤灰佔總質量的15份，混合砂佔總質量的 15份，聚酯乳液佔總質量20份，水佔總質量14. 2份，減水劑佔總質量的0. 8份，模板尺寸為 50cmX 50cmX 4cm。實施例5，
與實施例2基本相同，但有以下改變其中橡膠粉砂子纖維的比例為40:54:6。
另外矽酸鹽水泥佔總質量的40份，粉煤灰佔總質量的10份，混合砂佔總質量的 15份，聚酯乳液佔總質量20份，水佔總質量14份，減水劑佔總質量的1份實施例6，
與實施例2基本相同，但有以下改變其中橡膠粉砂子纖維的比例為35:60:5。另外矽酸鹽水泥佔總質量的50份，粉煤灰佔總質量的0份，混合砂佔總質量的 20份，聚酯乳液佔總質量15份，水佔總質量14份，減水劑佔總質量的1份。實施例7，與實施例1基本相同，但有以下改變所述混合砂中，橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為95 0 5
各組分在所述工程砂漿總質量中佔的質量份為矽酸鹽水泥20份；粉煤灰0份；高分子聚酯乳液30份；水10份；混合砂40份；高效減水劑0份，。實施例8，與實施例1基本相同，但有以下改變所述混合砂中，橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為30 34 5 ；
各組分在所述工程砂漿總質量中佔的質量份為矽酸鹽水泥20份；粉煤灰20份；混合砂15份；高分子聚酯乳液30份；水25份。實施例9，與實施例1基本相同，但有以下改變所述混合砂中，橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為60 65 6 ；
各組分在所述工程砂漿總質量中佔的質量份為矽酸鹽水泥20份；粉煤灰15份；混合砂20份；高分子聚酯乳液30份；7K 15份；高效減水劑0. 5份。實施例10，與實施例1基本相同，但有以下改變所述混合砂中，橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為30 65 5 ；
各組分在所述工程砂漿總質量中佔的質量份為矽酸鹽水泥20份；混合砂30份；高分子聚酯乳液20份；粉煤灰5份；水15份；高效減水劑0. 2份。
權利要求
1.一種抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿，其特徵在於，該工程砂漿的組成如下矽酸鹽水泥、粉煤灰、砂、橡膠粉、高分子聚酯乳液、特種纖維、水、高效減水劑；組分中的橡膠粉、砂子和特種纖維共同組成混合砂；該混合砂中，橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為30 95 :0 65 :5 10 ；各組分在所述工程砂漿總質量中佔的質量份為矽酸鹽水泥20份 50份；粉煤灰0份 20份；高分子聚酯乳液5份 30份；水10份 25份；高效減水劑0份份；所述混合砂 15份 40份。
2.根據權利要求1所述的抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿，其特徵在於，各組分在所述工程砂漿總質量中佔的質量份為矽酸鹽水泥30份 40份；粉煤灰5份 15份；高分子聚酯乳液佔10份 20份；水15份 20份；高效減水劑0. 2 0. 8份；混合砂20份 30份。
3.根據權利要求1所述的抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿，其特徵在於，各組分在所述工程砂漿總質量中佔的質量份為矽酸鹽水泥30份；粉煤灰10份，聚酯乳液10份，水19 份，減水劑1份，混合砂30份。
4.根據權利要求1或2或3所述的抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿，其特徵在於，所述混合砂中，橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為3(Γ60 34^65 :4飛。
5.根據權利要求4所述的抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿，其特徵在於，所述混合砂中，橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為48 48 :6。
6.一種權利要求1所述的抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿的製備方法，其特徵在於， 步驟如下⑴.按一定的質量比秤量橡膠粉、砂、特種纖維，在乾燥攪拌器內攪拌均勻，製成混合砂；⑵.把矽酸鹽水泥、粉煤灰、混合砂、高分子聚酯乳液、水、高效減水劑按質量比秤量好，放入強制式攪拌機內攪拌3min，製成新拌砂漿；(3).將新拌砂漿放入不同尺寸的模板內，製成具有高強、彈性、高耐久、保溫的外貼板；(4).大流動度的新拌砂漿可用於現場澆築或噴塗。
7.根據權利要求6所述的抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿的製備方法，其特徵在於， 各組分的質量份如下其中的橡膠粉、砂子和特種纖維共同組成混合砂；該混合砂中，橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比例為30 95 :0 65 :5 10 ；各組分在所述工程砂漿總質量中佔的質量份為矽酸鹽水泥20份 50份；粉煤灰5份 20份；高分子聚酯乳液5份 30份；水10份 25份；高效減水劑0份份；所述混合砂 15份 40份。
8.根據權利要求6所述的抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿的製備方法，其特徵在於， 所述步驟⑶與步驟⑷是選其中的任意一個，或兩個。
9.根據權利要求6或7或8所述的抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿的製備方法，其特徵在於，所述混合砂按一定質量稱好後，要在乾燥攪拌器內攪拌至少3min。
全文摘要
抗裂、耐久的水泥基彈性防護砂漿及其製備方法，組份中橡膠粉、砂子和特種纖維共同組成混合砂；其中橡膠粉、砂子、特種纖維的質量比30~950~655~10；各組分在所述工程砂漿總質量中的質量份矽酸鹽水泥20~50份；粉煤灰0~20份；高分子聚酯乳液5~30份；水10~25份；高效減水劑0~1份；混合砂15~40份。本發明可解決水利工程、水運工程、交通工程、工民建等建築領域由於幹縮、內外溫差過大引起的開裂問題，同時提高受防護混凝土耐久性，提高建築物防滲和保溫隔熱效果。與現有普通砂漿相比，具有低彈性模量、大極限拉伸值、高抗裂、高耐久性且具有防滲和隔熱保溫性能。
文檔編號C04B28/04GK102219457SQ20111008105
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者張燕遲, 歐陽幼玲, 錢文勳, 陳迅捷, 韋華 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院