膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合改性干粉砂浆

摘要

本发明涉及一种膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合改性干粉砂浆，包括以下重量百分数配比的组分：复合干粉砂浆外加剂：2.5～4.5％，水泥：23.1～23.6％，河砂：69.4～70.9％，纤维素醚：0.7～1.4％，丙烯酸短纤维：0.5～0.8％，木质纤维：0.5～0.8％。本发明的干粉砂浆的压折比小于3，抗压强度在8.8MPa之上，而其成本最低仅为聚合物乳胶粉外加剂的1/3；复合干粉砂浆外加剂具有显著的保水效果，具有优化砂浆施工和易性的作用外，还使砂浆浸水后的拉伸粘结强度不降反升。

说明书

技术领域

本发明属复合干粉砂浆领域，特别是涉及一种膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合改性干粉砂浆。

背景技术

近年来，国家大力推广预拌干粉砂浆来代替传统砂浆。干粉砂浆作为传统砂浆的替代产品其自身存在诸多的优越性，如施工质量容易得到保证，施工效益好，能改善工人的工作条件，对环境造成的污染小等等。同时，随着现代建筑技术的进步及人类生活水平的提高，人们对建筑砂浆的性能提出了更多更高的要求，其中韧性就是其中之一。我国很多标准中都用压折比低于3来评价水泥砂浆的韧性优劣。例如，建材行业标准JC/T 984-2005《聚合物水泥防水砂浆》中规定防水砂浆的压折比≤3.0；建筑工业行业标准JG158-2004《胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统》中规定该系统中抗裂砂浆、面砖粘结砂浆和面砖勾缝料的压折比≤3.0；JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》中规定抹面胶浆的压折比≤3.0。可是，为了得到建筑符合性能要求的干粉砂浆，必须在传统水泥砂浆的基础上加入以可再分散乳胶粉为主的聚合物改性剂，制成聚合物改性干粉砂浆。虽然聚合物改性干粉砂浆具有优良的性能，可以广泛用于建筑领域的各个方面，但是聚合物成本高昂，价格远远高于水泥的价格，而且普通工艺配置的干粉砂浆中聚合物的掺量又偏高(一般聚合物掺量约占水泥质量的20％)，结果高成本对干粉砂浆的推广应用造成了严重的阻碍。

膨胀珍珠岩细粉是膨胀珍珠岩生产过程中利用布袋除尘法收集的废气中的烟尘颗粒，属于工业废弃物，一般只能丢弃或者在工厂里堆积，既占土地有对环境造成潜在危害。利用膨胀珍珠岩细粉和乳胶粉复合制备成低成本的干粉砂浆外加剂，对解决干粉砂浆成本高、推广难的问题具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合改性干粉砂浆，该干粉砂浆的压折比小于3，抗压强度在88MPa之上，而其成本最低仅为聚合物乳胶粉外加剂的1/3；该复合干粉砂浆外加剂具有显著的保水效果，具有优化砂浆施工和易性的作用外，还能使砂浆浸水后的拉伸粘结强度不降反升。

一种膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合改性干粉砂浆，包括以下重量百分数配比的组分：

复合干粉砂浆外加剂：2.5～4.5％

水泥：23.1～23.6％

河砂：69.4～70.9％

纤维素醚：0.7～1.4％

丙烯酸短纤维：0.5～0.8％

木质纤维：0.5～0.8％

所述的复合干粉砂浆外加剂重量配比的组分为膨胀珍珠岩细粉∶聚合物乳胶粉为50％～80％∶20％～50％。

所述的聚合物乳胶粉是以醋酸乙烯和乙烯共聚物为基础的可再分散聚合物胶粉。

所述的复合干粉砂浆外加剂重量配比的组分为膨胀珍珠岩细粉∶聚合物乳胶粉为1∶1、1.5∶1、2∶1、3∶1或4∶1。

所述的复合干粉砂浆外加剂加入到干粉砂浆时，用量为水泥质量的15％～19％。

所述的膨胀珍珠岩细粉来源于膨胀珍珠岩生产线的布袋除尘器中收集的废弃烟气颗粒，过0.075mm筛的颗粒占到粒度组成的90％以上。

为了比较复合外加剂与纯膨胀珍珠岩细粉、纯乳胶粉外加剂对干粉砂浆抗压、抗折强度和压折比的改性功效，本发明人还进行了一组对比试验。试验按照DB33/T1054-2008《无机轻集料保温砂浆机系统技术规程》进行。水泥和砂的质量为1∶3，分成四组试验，分别是加入纯膨胀珍珠岩细粉(系列编号1)、与水泥质量比为0.05的乳胶粉混合不同量细粉复合(系列编号2)、与水泥质量比为0.1的乳胶粉混合不同量细粉复合(系列编号3)和加入纯乳胶粉(系列编号4)，加适量水搅拌混合，利用模具制作试件，放入温度为20±2℃，相对湿度为90％以上的标准养护室中，分别测试养护一定时间后的砂浆试件的抗压、抗折强度并计算压折比。

四个系列水泥砂浆外加剂对砂浆抗压强度的影响结果如图1所示。从图中可以发现，随着四个系列外加剂的加入量不断增加，水泥砂浆抗压强度都在持续下降。当加入量为水泥量0.1时，加入纯细粉的砂浆抗压强度下降最小，加入纯乳胶粉的砂浆次之，膨胀珍珠岩与乳胶粉比例为1∶1的细粉-乳胶粉复合外加剂的砂浆抗压强度下降最多；加入量为水泥量0.1～0.25之间时，系列2和系列3的细粉-乳胶粉复合外加剂改性砂浆的抗压强度都低于纯乳胶粉改性砂浆，但都在8MPa之上。纯膨胀珍珠岩细粉改性的砂浆抗压强度下降太快，效果明显不如复合外加剂。

图2显示了四个系列的外加剂对水泥砂浆抗折强度方面的影响。结果显示，单加膨胀珍珠岩细粉的砂浆抗折强度持续下降，相反的，单加聚合物乳胶粉的水泥砂浆抗折强度持续上升；加入两个系列的细粉-乳胶粉复合外加剂的水泥砂浆的抗折强度则出现先上升后下降的变化过程。当外加剂加入量为水泥量的0.15时，膨胀珍珠岩与乳胶粉组成配比为1∶2与2∶1的细粉-乳胶粉复合外加剂改性砂浆的抗折强度和外加剂加入量为水泥量的0.2时，细粉-乳胶粉复合外加剂改性砂浆的抗折强度都要超过加入纯乳胶粉改性砂浆。

根据水泥砂浆的抗压强度和抗折强度可以轻松地得到水泥砂浆的压折比(图3)。图中显示，两个系列的膨胀珍珠岩细粉-乳胶粉复合外加剂都能使水泥砂浆的压折比下降到3以下；单加聚合物乳胶粉水泥砂浆的压折比持续下降，压折比降到3以下需要加入聚合物乳胶粉与水泥加入量之比不能低于0.2；单从压折比数据看，单加膨胀珍珠岩细粉也能够使水泥砂浆的压折比持续下降到3之下。

综合水泥砂浆的抗压、抗折强度和压折比三者数据(表1)，通过比较可以得到：当压折比同为3之下时，膨胀珍珠岩与乳胶粉配比为2∶1的膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合外加剂加入量在水泥量的0.15时，所改性的砂浆抗折强度是两个系列的复合外加剂改性的砂浆中最好的，即使与压折比同样低于3的乳胶粉外加剂改性砂浆进行比较在抗压、抗折强度上也占有优势。

此外，从原料成本上考虑，膨胀珍珠岩细粉是利用工业废弃物，总价格最多不会超过1000元/t，乳胶粉则需要20000元/t。根据狭义的经济效益计算(表1)，若要将干粉砂浆的压折比降到3以下，复合外加剂的成本最低仅为纯乳胶粉外加剂的1/3。

表1四个系列外加剂性能与原料成本比较

所述的膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合外加剂之所以有如此的效果，可以从微观结构照片(图4)中找到原因。图4(a)中可以看到膨胀珍珠岩细粉表面吸附了大量的水化产物(标记1所示)，说明在水化过程中水泥石粘附在膨胀珍珠岩表面进行水化历程的，首先生成的水化铝酸盐大都覆盖在了膨胀珍珠岩表面上，这就限制Ca(OH)₂晶体扩散而强化界面层，提高了水泥砂浆的抗裂强度。另一方面，膨胀珍珠岩细粉处在水泥砂浆中能够降低局部区域的弹性模量，从而能够降低水泥砂浆中裂缝前端的应力强度因子，使得砂浆的韧性能够得到提高。单加膨胀珍珠岩细粉对砂浆抗折强度没有正面效应是因为细粉加入的同时会使同样胶砂流动度的条件下需水量急剧增加，导致水灰比大幅度上升，使得砂浆强度没有得到提高。

膨胀珍珠岩细粉与聚合物乳胶粉复合之后，聚合物乳胶粉填补水泥石中的缺陷和孔隙，膨胀珍珠岩细粉改善界面层。聚合物乳胶粉成为粘结性和连续的弹性膜层(图4(b)标记3所示)将水化物与膨胀珍珠岩细粉相互胶结，形成聚合物-细粉-水化水泥砂浆体互穿基质的混合体(图4(b)标记2所示)，是砂浆体系的柔韧性得到改善，提高断裂能，从而能够有效抑制裂缝的扩展，使水泥砂浆的抗折强度得到增强。

这种膨胀珍珠岩细粉-乳胶粉复合改性外加剂加入干粉砂浆之后，对干粉砂浆的粘结拉伸强度也有特殊的作用。砂浆的粘结拉伸强度竟然在浸水后，由浸水前的1.4MPa上升到1.9MPa，一改聚合物改性砂浆浸水之后的粘结拉伸强度出现下降的现象。

有益效果

本发明的膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合干粉砂浆外加剂，加入到干粉水泥砂浆后，施工时加水后，砂浆的保水性上升，新拌砂浆密度下降，分层与泌水现象大幅减少，施工和易性增强。砂浆压折比降低到3以下，抗变形能力增强，干燥收缩时砂浆表面保持平整，不容易开裂；长时间内砂浆不会随着建筑物整体变形而产生裂纹，韧性增强；粘结拉伸强度增强，与各种基体之间粘结完好，即使浸水后，粘结拉伸强度也不会下降，反而会有增强。砂浆抗压强度保持在8MPa之上，而其成本最低仅为聚合物乳胶粉外加剂的1/3。

附图说明

图1四个系列外加剂对砂浆抗压强度的影响(28d)

(C1：单加膨胀珍珠岩细粉；C2：乳胶粉/细粉＝0.05/0.05、0.05/0.1、0.05/0.15与0.05/0.2；C3：乳胶粉/细粉＝0.1/0、0.1/0.05、0.1/0.1、0.1/0.15；C4：单加乳胶粉)；

图2四个系列外加剂对干粉砂浆抗折强度的影响(28d)

(F1：单加膨胀珍珠岩细粉；F2：乳胶粉/细粉＝0.05/0.05、0.05/0.1、0.05/0.15与0.05/0.2；F3：乳胶粉/细粉＝0.1/0、0.1/0.05、0.1/0.1与0.1/0.15；F4：单加乳胶粉)；

图3四个系列外加剂对干粉砂浆压折比的影响(28d)

(R1：单加膨胀珍珠岩细粉；R2：乳胶粉/细粉＝0.05/0.05、0.05/0.1、0.05/0.15与0.05/0.2；R3：乳胶粉/细粉＝0.1/0、0.1/0.05、0.1/0.1与0.1/0.15；R4：单加乳胶粉)；

图4膨胀珍珠岩细粉-乳胶粉复合外加剂改性砂浆微观结构的SEM照片

(1-膨胀珍珠岩细粉，2-聚合物-细粉-水化水泥浆体混合体，3-聚合物膜)。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种新型膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合干粉砂浆外加剂，包括以下重量百分数配比的组分：

膨胀珍珠岩细粉：50～75％

以醋酸乙烯和乙烯共聚物为基础的可再分散聚合物胶粉：25～50％

所述的一种新型膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合干粉砂浆外加剂，其特征在于膨胀珍珠岩细粉全部来源于膨胀珍珠岩生产线的布袋除尘器中收集的废弃烟气颗粒，过0.075mm筛的颗粒占到粒度组成的90％以上。

所述的一种新型膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合干粉砂浆外加剂，加入到干粉砂浆时，有效用量为水泥质量的15％～25％。

下面结合具体实施例子对本发明作进一步详细说明：

实施例1

(1)所改性干粉砂浆的基础配方如表1所示。

表3干粉砂浆基础配方

  成分  水泥  河砂  纤维素醚  丙烯酸短纤维  木质纤维  抗渗剂  质量/g  1000  3000  3  3  3  1

(2)称取113g膨胀珍珠岩细粉，过0.075mm筛后，加入37gAJ5050型乳胶粉，混合搅拌24小时，制成膨胀珍珠岩细粉-聚合物乳胶粉复合外加剂；将外加剂添加到干粉砂浆中；

(3)干混砂浆中加入一定量的水，水化后分成两部分：一部分涂抹在示范墙体上，砂浆抹面大小为60cm×60cm的正方形；另一部分利用模具制成40mm×40mm×160mm砂浆试块；

(4)测试干粉砂浆的保水性、抗压强度、抗折强度和墙面拉拔强度。

实施例2除细粉、乳胶粉加入量分别变为100g、50g之外，其他同实施例1。

实施例3除细粉、乳胶粉加入量分别变为75g、75g之外，其他同实施例1。

实施例4除细粉、乳胶粉加入量分别变为150g、50g之外，其他同实施例1。

实施例5除细粉、乳胶粉加入量分别变为130g、70g之外，其他同实施例1。

实施例6除细粉、乳胶粉加入量分别变为100g、100g之外，其他同实施例1。

实施例7除细粉、乳胶粉加入量分别变为189g、61g之外，其他同实施例1。

实施例8除细粉、乳胶粉加入量分别变为166g、84g之外，其他同实施例1。

实施例9除细粉、乳胶粉加入量分别变为125g、125g之外，其他同实施例1。

表4为上述实施例子在干粉砂浆中应用的具体表现。

表4实施例结果