一种石膏基干混防潮抗裂砂浆及其制备方法与流程

1.本技术涉及建筑材料的领域，尤其是涉及一种石膏基干混防潮抗裂砂浆及其制备方法。


背景技术：

2.石膏是我国储藏量较为丰富的另一种资源，将石膏应用于建筑材料的领域，可以获得防火性能、呼吸功能、保温、隔热、隔音等性能优异的建筑材料。同时石膏建材是一种质量较轻的材料，可降低建筑物自重，改善建筑的抗震能力和安全性。
3.在石膏建筑材料中，石膏基砂浆的应用较为广泛，石膏基砂浆与普通水泥砂浆相比，具有健康环保，持久耐用，粘结力强，不易粉化等优良效果。石膏基砂浆通常作为基础或墙体砌筑、块状材料的粘合剂、抹灰材料等。在多雨地区或较为潮湿的地区，由于水汽的长时间侵蚀，砂浆建筑较易吸水后发生脆化或开裂的可能性。为了降低砂浆建筑开裂的可能性，通常采用在砂浆中添加抗裂纤维，以增强砂浆建筑的抗裂性能。
4.针对上述相关技术，发明人认为简单地在砂浆中添加抗裂纤维，抗裂纤维仅能对砂浆进行牵拉，但在水汽的侵蚀下，砂浆仍较易出现脱落以及开裂，水汽进一步侵蚀，导致砂浆进一步脱落以及开裂，即砂浆存在防潮抗裂性能不佳的缺陷。


技术实现要素：

5.为了改善砂浆在水汽侵蚀下开裂，即砂浆防潮抗裂性能不佳的缺陷，本技术提供一种石膏基干混防潮抗裂砂浆及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种石膏基干混防潮抗裂砂浆，采用如下的技术方案：一种石膏基干混防潮抗裂砂浆，包括以下重量份物质：60-70份磷石膏、5-10份填料、5-10份细砂、5-15份水泥、1-2份熟石灰和0.1-0.3份缓凝剂，所述填料包括质量比为2-3:1-2的硅藻土和石蜡乳液，所述石蜡乳液为经松香改性的液体石蜡。
7.通过采用上述技术方案，首先，由于硅藻土较小的尺寸以及较大的比表面积，使得硅藻土可填充固化后的砂浆形成的孔隙，并稳定与砂浆中其余组分进行结合，稳定提高砂浆的致密程度，减少固化的砂浆的孔隙的数量并减小孔隙的尺寸。同时，硅藻土上的孔隙结构也可分隔砂浆中的孔隙，阻碍贯通的孔隙通道的生成，从而有效降低水或者水汽沿砂浆的贯通孔隙通道中穿过砂浆的可能性，改善砂浆的防潮抗裂性能。
8.其次，采用石蜡乳液对硅藻土进行改性处理，石蜡乳液可包覆于硅藻土的表面，在硅藻土表面上形成疏水基团，降低硅藻土对水汽的吸收效果，填料可稳定对砂浆孔隙进行填充并阻止水汽进入，并且可降低填料吸水膨胀后砂浆开裂的可能性，因此改善了砂浆的防潮以及抗裂性能。
9.此外，松香与液体石蜡混合后，松香与液体石蜡互溶形成互融体，稳定改善石蜡乳液的稳定性以及粘性，一方面，使得液体石蜡可稳定包覆于硅藻土上，增强硅藻土与砂浆之间的结合性能，另一方面，增强硅藻土与磷石膏之间的相容性，使填料可较为均匀地分散于
砂浆中，改善砂浆的防潮性能，降低砂浆因水汽侵蚀开裂的可能性。因此，砂浆获得稳定的防潮抗裂的效果。
10.优选的，所述填料还包括防水材料，所述防水材料、硅藻土和石蜡乳液的质量比为2:2-3:1-2，所述防水材料包括质量比为1-3:1-2:1-3的聚丙烯、石墨烯和聚偏氟乙烯。
11.通过采用上述技术方案，聚丙烯和聚偏氟乙烯通过静电纺丝的方式喷出后，形成交错的致密网状结构，再与石墨烯相互配合，形成防水膜结构，将防水材料与砂浆混合后，可在固化后的砂浆外形成防水膜结构。由于石墨烯具有导电以及防静电效果，防水膜结构还可降低水汽、液滴负载于固化后的砂浆外的可能性，降低水汽对砂浆的侵蚀，提高砂浆的防潮性能。
12.此外，聚丙烯与硅藻石之间可相互配合，促进网状结构的生成，并在网状结构上形成有较多的孔隙结构，增强石墨烯在网状结构上的负载强度，稳定形成防水膜结构，提高砂浆的防潮性能。
13.优选的，所述填料还包括封堵微球，所述封堵微球为内核-外壳的壳核结构，所述内核采用内核材料制成，所述内核材料包括环氧树脂、环氧丙烯酸酯、聚氨酯中的任意两种。
14.通过采用上述技术方案，首先，本技术技术方案采用环氧树脂和环氧丙烯酸酯相互配合，环氧树脂和环氧丙烯酸酯可相容并改善内核材料的粘结性能，当砂浆开裂导致外壳破裂后，内核材料流出并对裂缝处进行填充修补，由于内核材料的压敏性能，内核材料完全填充裂缝后，稳定对裂缝两端进行牵拉，降低裂缝处进一步进行开裂的可能性，增强砂浆的抗裂性能。
15.其次，采用环氧丙烯酸酯和聚氨酯相互配合，环氧丙烯酸酯和聚氨酯之间可形成交错的网状结构，当内核材料修补裂缝处时，内核材料可对裂缝进行稳定牵拉，实现对裂缝的修补并降低裂缝进一步的开裂。
16.最后，采用环氧树脂和聚氨酯相互配合，二者之间可发生交联，形成发散状且具有弹性的结构，当内核材料修补裂缝处时，发散状的结构使得内核材料与裂缝的内侧壁进行稳定连接，在裂缝开裂的牵拉过程中发散状结构的弹性使其不易发生断裂，使内核材料稳定填充并对裂缝两端进行牵拉。
17.优选的，所述内核材料还包括质量比为1-2:1的二氧化硅气凝胶和多孔吸水橡胶。
18.通过采用上述技术方案，由于二氧化硅气凝胶和多孔吸水橡胶具有较多的孔隙结构，因此内核材料中的其余材料可负载于二氧化硅气凝胶和多孔吸水橡胶上，一方面，有利于内核材料被外壳进行包覆形成壳核结构，不易在砂浆拌合过程中吸收较多的水分，减少砂浆孔隙的数量；另一方面，提高内核材料对砂浆裂缝处的填充效果，并增加内核材料的强度，改善砂浆的强度，提高砂浆的抗裂性能。
19.当内核材料对裂缝处修补后，水汽与内核材料接触后，内核材料可吸水发生小幅度膨胀，进一步封堵砂浆裂缝处，降低水汽沿裂缝处穿过砂浆的可能性，即增强砂浆的防潮效果。
20.优选的，所述外壳采用外壳材料制成，所述外壳材料包括海藻酸钠，所述海藻酸钠接枝有十二烷基缩水甘油醚。
21.通过采用上述技术方案，十二烷基缩水甘油醚在催化下发生开环，海藻酸钠可在
催化下转化处亲核基团，在海藻酸钠上接枝有长链结构的疏水基团，降低海藻酸钠的吸水效果，因此稳定对内核材料进行包覆，在砂浆与水拌合的过程中，海藻酸钠外壳不易吸水溶胀，可稳定保护内核材料，在固化后的砂浆开裂后，海藻酸钠外壳破裂，内核材料流出并稳定对裂缝处进行修补，降低固化后的砂浆进一步开裂的可能性。且烷基类缩水甘油醚无毒、低挥发且无刺激性，使得封堵微球更加绿色、环保，减少对环境的损害。
22.优选的，所述填料为经分散剂改性处理的填料，所述分散剂包括多孔结构的分散载体，所述分散载体包括玄武岩纤维、椰壳纤维、木质剩余物纤维素中的任意一种。
23.通过采用上述技术方案，首先，本技术技术方案中采用玄武岩纤维作为分散载体，玄武岩纤维上的孔隙结构，使玄武岩纤维可对填料进行负载，对小尺寸的填料进行分隔，降低填料发生团聚的可能性，改善填料在砂浆中的分散效果。同时玄武岩纤维具有较佳的强度，还可对拌合后的砂浆进行牵拉，进一步降低固化后的砂浆开裂的可能性，因此改善了砂浆的防潮抗裂性能。
24.其次，椰壳纤维内部具有较多微细管状结构，椰壳纤维可负载填料，提高填料的分散性能。同时，椰壳纤维还具有较佳的韧性，增强固化砂浆的抗开裂性能。此外，椰壳纤维还可与填料中的聚丙烯相互交联，促进聚丙烯发生成核反应，进而促进防水材料中形成稳定交错的网状结构以及膜结构，提高砂浆的防潮以及抗裂效果。
25.最后，木质剩余物纤维具有较大的比表面积，增强分散载体与填料之间的结合性能，稳定对填料进行分散处理。木质剩余物纤维在砂浆拌合过程中吸收一定的水分，起到保水效果，降低砂浆中水化反应的速度，起到一定的缓凝速度，进而降低砂浆因水化反应迅速而开裂的可能性，改善砂浆的防潮抗裂效果。此外，分散载体均对环境较为友好，砂浆更加绿色环保。
26.优选的，所述分散剂还包括羟丙基甲基纤维素醚和季戊四醇硬脂酸酯。
27.通过采用上述技术方案，首先，羟丙基甲基纤维素醚与分散载体混合后，一方面，增加分散载体表面的粘结性能，增强分散载体与填料之间的结合性能，即可稳定分隔填料，降低填料各组分之间的结合效果；另一方面，羟丙基甲基纤维素醚还可对砂浆进行粘结，促进砂浆中的晶体结构进行相互搭接，降低固化后的砂浆中的孔隙率，稳定改善砂浆防潮抗裂效果。通过季戊四醇硬脂酸酯的加入，分散剂可对分散载体进行包覆，降低分散载体表面活性，降低分散载体之间发生团聚的可能性。通过调整羟丙基甲基纤维素醚和季戊四醇硬脂酸酯之间配比，使得分散载体可对填料进行稳定的负载并形成微弱的缠结，提高填料在砂浆中的分散效果，提高砂浆的防潮抗裂性能。
28.优选的，所述改性处理包括以下步骤：先将分散载体与盐酸混合，过滤，保留固体物，洗涤，得到载体；将载体与填料搅拌混合，制得混合物，再将混合物与分散剂其余组分搅拌混合，超声分散，制得经改性处理的填料。
29.通过采用上述技术方案，对分散载体进行酸刻蚀处理，增大分散载体的比表面积，提高分散载体对填料的负载效果，改善填料在砂浆中的分散效果。并进行超声处理，使得填料可较为均匀地负载于分散载体上，使得填料在砂浆中的分散较为均匀。
30.第二方面，本技术提供一种石膏基干混防潮抗裂砂浆的制备方法，采用如下的技术方案：一种石膏基干混防潮抗裂砂浆的制备方法，包括以下制备步骤：s1、磷石膏预处
理：取配方中的磷石膏与水，搅拌混合，静置分层，保留下层固体物，烘干，得干燥固体；s2、磷石膏胶凝反应：将干燥固体和质量分数为25％-30％的氯化钙溶液置于反应器下，于90-100℃进行水热反应，得到磷石膏胶凝材料；s3、砂浆制备：按配方将磷石膏胶凝材料、填料、细砂、水泥、熟石灰和缓凝剂搅拌混合，制得防潮抗裂砂浆。
31.通过采用上述技术方案，对磷石膏进行预处理以及胶凝反应，除去磷石膏中磷、氟等有害杂质，降低磷石膏中的晶体结构细小化转变的可能性，促进磷石膏中的晶体成核和生长，控制水热反应的温度，以及氯化钙溶液的浓度，促进磷石膏中晶体发生脱水相变转换，获得发育较为完整的短柱状或片状结构晶体，使得磷石膏获得较佳的胶凝效果，有利于后续砂浆拌合过程中的固化效果，即改善砂浆的抗裂效果。
32.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用硅藻土和石蜡乳液相互配合，由于硅藻土较小的尺寸以及较大的比表面积，一方面，对砂浆中形成的孔隙进行填充，另一方面，硅藻土的孔隙结构可分割砂浆中的孔隙，降低水汽沿砂浆孔隙进行填充的可能性，改善砂浆的防潮性能；并且通过石蜡乳液对硅藻土改性处理，使得硅藻土上接枝有疏水基团，降低填料对水汽的吸收，提高填料的稳定性，砂浆获得了不易在水汽侵蚀下开裂的效果。
33.2、本技术中优选采用防水材料的加入，由于防水材料之间可形成交错的网状结构，不仅增强填料与砂浆中其余组分之间的结合效果，提高砂浆的抗裂效果；还可形成稳定的防水膜结构，减少水汽进入固化后的砂浆中；防水材料中还可赋予防水膜结构较为优异的防静电效果，降低水汽等负载于固化后的砂浆表面的可能性，即减少水汽等对固化后的砂浆的侵蚀的发生，因此，砂浆获得了较佳的防潮抗裂效果。
34.3、本技术的方法，通过对磷石膏进行预处理和胶凝反应，去除磷石膏中的有害杂质，并形成发育较为完整的晶型结构，使得磷石膏获得较佳的胶凝效果，提高固化后砂浆的抗裂效果；且采用工业废料磷石膏，更加节约环保，因此砂浆获得了较为优异的防潮抗裂的效果。
具体实施方式
35.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
36.本技术实施例中，所选用的仪器设备如下所示，但不以此为限：仪器：沧州泽睿试验仪器有限公司ss-15砂浆渗透仪、河北华旺试验设备有限公司dye-300型抗折试验机。
37.药品：北京海岩兴业混凝土外加剂销售有限公司hy-hn01型缓凝剂、木质剩余物纤维为河南众鑫生态修复技术有限公司货号为0236的木纤维、成都华耀化工有限公司325目的硅藻土、济南元素化工有限公司的ys-55型松香、山东诚顺化工科技有限公司的52号氯化石蜡。
38.制备例石蜡乳液制备例制备例1分别称量3kg液体石蜡、2kg松香、15kg水、1.5kg司盘80、1.5kg吐温20以及0.5kg十二烷基苯磺酸钠，在65℃下搅拌混合，搅拌速度为600r/min，制得石蜡乳液。
39.防水材料制备例制备例2-4分别称量聚丙烯、石墨烯和聚偏氟乙烯，具体质量见表1，将聚丙烯和聚偏氟乙烯采用静电纺丝法喷出，得到中间物，将中间物和石墨烯搅拌混合，制得防水材料1-3。
40.表1制备例2-4防水材料组成内核材料制备例制备例5-9分别称量环氧树脂、环氧丙烯酸酯、聚氨酯、二氧化硅气凝胶和多孔吸水橡胶，具体质量见表2，搅拌混合，制得内核材料1-5。所述多孔吸水橡胶采用以下方法制成：取5kg多孔吸水树脂、1kg多孔吸水树脂以及0.2kg聚乙二醇开炼机中进行开炼、挤出，制得多孔吸水橡胶。
41.表2制备例5-9内核材料组成封堵微球制备例制备例10分别称量1kg海藻酸钠、0.2kg十二烷基缩水甘油醚、1kg内核材料1和5kg水，将海藻酸钠和水搅拌混合，制得混合液，将混合液和内核材料1搅拌混合，调节ph=9水浴加热，回流反应8h，得到中间液，向中间液中加入质量分数为0.1mol/l的乙酸，调节中间液的ph=4，
再向中间液中加入丙酮，浸泡，过滤，保留固体物、干燥，制得封堵微球1。
42.制备例11-13与制备例10的区别在于：采用内核材料2-5，以代替制备例10中的内核材料1，制备封堵微球2-5。
43.填料制备例制备例14-18分别称量硅藻土、石蜡乳液、防水材料、封堵微球，具体质量见表3，搅拌混合，制得填料1-5。
44.表3制备例14-18填料组成制备例19-20与制备例18的区别在于：分别采用防水材料2-3，以代替制备例18中的防水材料1，制备填料6-7。
45.制备例21-24与制备例18的区别在于：分别采用封堵微球2-5，以代替制备例18中的封堵微球1，制备填料8-11。
46.分散剂制备例制备例25-29分别称量分散载体、羟丙基甲基纤维素醚和季戊四醇硬脂酸酯，分散载体为玄武岩纤维、椰壳纤维、木质剩余物纤维中的任意一种，具体质量见表4，搅拌混合，制得分散剂1-6。
47.表4制备例25-30分散剂组成
改性处理制备例31取分散载体和质量分数为2％的盐酸，搅拌混合，浸渍30s取出固体物，洗涤，得到载体。将载体和填料1搅拌混合，制得混合物，再将混合物与分散剂1中其余组分搅拌混合，超声分散2min，制得经改性处理的填料1。本制备例中分散载体为玄武岩纤维。
48.制备例32与制备例30的区别在于：采用分散剂2，以代替制备例30中的分散剂1，其中分散载体为木质剩余物纤维，制备经改性处理的填料2。
49.制备例33与制备例30的区别在于：采用分散剂3，以代替制备例30中的分散剂1，其中分散载体为椰壳纤维，制备经改性处理的填料3。
50.制备例34-36与制备例30的区别在于：采用分散剂4-6，以代替制备例30中的分散剂1，其中分散载体为木质剩余物纤维，制备经改性处理的填料4-6。
实施例
51.实施例1-3一方面，本技术提供一种石膏基干混防潮抗裂砂浆，包括以下物质，磷石膏、填料1、细砂、水泥、熟石灰和缓凝剂，具体质量见表1。
52.另一方面，本技术提供一种石膏基干混防潮抗裂砂浆的制备方法，包括以下步骤：磷石膏预处理：磷石膏与水，搅拌混合，静置分层，重复两次，保留下层固体物，烘干，得干燥固体；磷石膏胶凝反应：将10kg干燥固体和40kg质量分数为25％的氯化钙溶液置于反应器中，于90℃进行水热反应，得到磷石膏胶凝材料；砂浆制备：按配方将磷石膏胶凝材料、填料、细砂、水泥、熟石灰和缓凝剂搅拌混合，制得防潮抗裂砂浆。
53.表5实施例1-3防潮抗裂砂浆组成
实施例4与实施例2的区别在于：采用质量分数为27％的氯化钙溶液，于95℃下进行水热反应，制备防潮抗裂砂浆4。
54.实施例5与实施例2的区别在于：采用质量分数为30％的氯化钙溶液，于100℃下进行水热反应，制备防潮抗裂砂浆5。
55.实施例6-15与实施例2的区别在于：采用填料2-11，以代替实施例2中的填料1，制备防潮抗裂砂浆6-15。
56.实施例16-21与实施例2的区别在于：采用经改性处理的填料1-6，以代替实施例2中的填料1，制备防潮抗裂砂浆16-21。
57.对比例对比例1与实施例2的不同之处在于：采用炭黑以代替实施例2中的填料1，制备防潮抗裂砂浆22。
58.对比例2与实施例2的不同之处在于：采用液体石蜡以代替实施例2中的石蜡乳液，制备防潮抗裂砂浆23。
59.对比例3与实施例2的不同之处在于：不进行磷石膏胶凝反应，制备防潮抗裂砂浆24。
60.性能检测试验按水灰比为0.4称量10kg防潮抗裂砂浆1-23和4kg水，搅拌混合，制得湿混砂浆1-23，并对湿混砂浆1-23进行性能检测。
61.1.防潮性能：按《jgj/t70
–
2009建筑砂浆基本性能试验方法标准》制备试块，按《gb/t50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》采用抗渗性能测试机测试试块的抗渗性能，记录渗水高度，即得到防潮抗裂砂浆的防潮性能。
62.2.抗裂性能测试：制备600mm
×
400mm
×
100mm的平板试模，用弯起的波浪形应力约束条提供约束。将混凝土涂覆于试模中，振动1min，抹平表面，移入观测室，观测室温度为24-26℃，相对湿度为60%-70%，将试模放好后用电风扇吹表面，风速为8m/s，连续吹24h。期间记录开裂时间，观测并评价抗裂等级。
63.表6实施例1-20、对比例1-3性能检测
参考表6的性能检测对比可以发现：（1）结合实施例1-3、实施例4-5和对比例1、对比例3进行对比可以发现：实施例1-4
中制得的防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能均显著提高，这说明本技术采用硅藻土和松香改性后的液体石蜡相互配合，增强硅藻土与砂浆之间的结合性能以及相容性能，使得填料稳定并均匀封堵固化后的砂浆的孔隙。
64.此外，对工业废料磷石膏进行预处理以及胶凝反应，去除磷石膏中的有害杂质，并使磷石膏获得较为稳定的晶型结构以及胶凝体系，有利于促进砂浆拌合后的致密程度，因此可改善防潮抗裂砂浆的抗渗、抗裂效果。根据表6可以看出，实施例2和实施例4中制得防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能最佳，说明实施例2中防潮抗裂砂浆中各组分比例较为合适，实施例7中水热反应的温度较为合适。
65.（2）结合实施例6-7、实施例8、实施例9和对比例2进行对比可以发现：实施例6-9中制得的防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能均显著提高，这说明本技术采用硅藻土、防水材料和封堵微球相互配合，不仅对固化后的砂浆孔隙进行封堵，还可形成较为稳定的膜结构，稳定降低水汽进入固化后的砂浆的可能性，即降低水汽侵蚀导致固化后的砂浆脱落、破裂的可能性，且封堵微球可对裂缝处进行修补，进一步降低裂缝开裂的坑性，从而改善防潮抗裂砂浆的抗渗、抗裂效果。根据表6可以看出，实施例4中制得防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能最佳，说明实施例6中硅藻土和石蜡乳液的配比较为合适。
66.（3）结合实施例10-11和实施例2进行对比可以发现：实施例10-11中制得的防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能均有所提高，这说明本技术采用聚丙烯、石墨烯和聚偏氟乙烯相互配合，不仅形成致密的网状结构，还可构建导电膜结构，因此稳定阻碍水汽进入固化后的砂浆，还可降低水汽负载于固化后的砂浆表面的可能性，稳定提高防潮抗裂砂浆的抗渗性。根据表6可以看出，实施例10中制得的防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能最佳，说明实施例10中防水材料中各组分比例较为合适。
67.（4）结合实施例12-13、实施例14-15和实施例2进行对比可以发现：实施例12-15中制得的防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能均有所提高，这说明本技术采用二氧化硅气凝胶、多孔吸水橡胶、环氧树脂、环氧丙烯酸酯、聚氨酯相互配合作为内核材料，首先控制内核材料的流动性，使得外壳材料可较为均匀地包覆内核材料；其次，固化后的砂浆开裂后，内核材料可对裂缝进行填充以及粘结，增强固化后的砂浆的抗裂效果，增强抗裂防潮砂浆的抗渗以及抗裂效果。根据表6可以看出，实施例12、实施例14中制得的防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能最佳，说明实施例12和实施例14中内核材料中各组分的比例较为合适。
68.（5）结合实施例16-18、实施例19-21和实施例2进行对比可以发现：实施例16-20中制得的防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能均显著提高，这说明本技术采用对填料进行分散改性处理，使得填料负载于分散载体上，降低填料之间发生团聚的可能性，提高填料在砂浆中的分散均匀性，进而稳定提高防潮抗裂砂浆的抗渗抗裂效果。根据表6可以看出，实施例19中制得防潮抗裂砂浆的抗渗性能以及抗裂性能最佳，说明实施例19中分散剂中各组分的比例较为合适。
69.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，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，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。