一种厚层水泥基自流平砂浆及其施工方法
阅读说明：本技术 一种厚层水泥基自流平砂浆及其施工方法 (Thick-layer cement-based self-leveling mortar and construction method thereof ) 是由 范树景 张庆 葛师鋆 于 2021-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种厚层水泥基自流平砂浆,以重量份计,包括以下组分：硫铝酸盐水泥80-100份,普通硅酸盐水泥100-200份,细砂100-150份,减水剂2-3份,消泡剂0.5-1.5份,可再分散乳胶粉5-8份,膨胀剂1-2份,功能填料80-120份；所述功能填料为核壳结构纤维材料,所述核壳结构纤维材料的核层材料为石墨烯改性的聚乙烯醇纤维,壳层材料为纳米氧化钛增强的聚丙烯腈纤维。本发明还公开了该砂浆的制备方法。本发明提供的自流平砂浆在保证良好流动性的前提下,力学性能得到明显改善。(The invention discloses a thick-layer cement-based self-leveling mortar which comprises the following components in parts by weight: 80-100 parts of sulphoaluminate cement, 100-200 parts of ordinary portland cement, 100-150 parts of fine sand, 2-3 parts of a water reducing agent, 0.5-1.5 parts of a defoaming agent, 5-8 parts of redispersible latex powder, 1-2 parts of an expanding agent and 80-120 parts of a functional filler; the functional filler is a core-shell structure fiber material, the core layer material of the core-shell structure fiber material is graphene modified polyvinyl alcohol fiber, and the shell layer material is nano titanium oxide reinforced polyacrylonitrile fiber. The invention also discloses a preparation method of the mortar. On the premise of ensuring good fluidity, the self-leveling mortar provided by the invention has obviously improved mechanical properties.)
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种厚层水泥基自流平砂浆及其施工方法。
背景技术
地面系统是建筑的重要组成部分，它为人们的生活和工作提供了一个舒适的场所。随着国家经济的高速发展，地面材料在飞速变革，对建筑工艺的要求也在逐步提高，传统的砂浆地面容易开裂和起灰，平整度难以达到要求，自流平材料则可改善这些问题，因而自流平材料前景十分广阔。自流平砂浆采用有机物质或无机物质作为胶凝材料，加入细砂、外加剂、添加剂，以达到高流动性、工作性能良好、强度较高的砂浆。在短时间内，自流平砂浆在自重作用下可以自动流平，以达到精确找平的要求。一般来说，它可以作为在地面饰层下的垫层，为地面面层提供一个精准找平层，在垫层之上可以铺设地毯、地砖、木地板、PVC地板等饰层；同时，自流平砂浆也可以作为面层使用，直接受到外力的磨损和冲击，所以会要求其耐磨性、强度、硬度等性能较高。
水泥基自流平材料是一种利用自重就能流动找平的地面材料，它具有高流动性、自平整性、施工快和劳动强度低等优点，常用于大型商场、学校、住宅、停车场及海洋码头等地面工程，市场潜力巨大。地面工程的找平层、填充部位的平整度差异性较大，从几毫米到几厘米不等，需要厚层砂浆来进行铺设。目前水泥基自流平砂浆比石膏基自流平砂浆强度高、耐水性和耐磨性好，常用于10mm以下的薄层工艺，在大于20mm的厚层地面应用时经常容易产生开裂现象，应用较大颗粒的骨料时还易伴随分层离析和泌水。此外，厚层水泥基自流平砂浆的强度也需要进一步改善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种厚层水泥基自流平砂浆及其施工方法，本发明采用石墨烯改性的聚乙烯醇纤维作为核层材料，以纳米氧化钛增强的聚丙烯腈纤维作为壳层材料组成核壳结构纤维，将其加入到砂浆基体中进行改性，在不影响砂浆流动性的前提下，有效提高了砂浆的力学性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种厚层水泥基自流平砂浆，以重量份计，包括以下组分：
硫铝酸盐水泥80-100份，普通硅酸盐水泥100-200份，细砂100-150份，减水剂2-3份，消泡剂0.5-1.5份，可再分散乳胶粉5-8份，膨胀剂1-2份，功能填料80-120份；
所述功能填料为核壳结构纤维材料，所述核壳结构纤维材料的核层材料为石墨烯改性的聚乙烯醇纤维，壳层材料为纳米氧化钛增强的聚丙烯腈纤维。
作为上述技术方案的优选，所述细砂为平均粒径为0.15-0.35mm的河砂。
作为上述技术方案的优选，所述减水剂为聚羧酸盐类减水剂。
作为上述技术方案的优选，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
作为上述技术方案的优选，所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯与乙烯共聚物胶粉、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物中的一种。
作为上述技术方案的优选，所述膨胀剂为氧化镁。
作为上述技术方案的优选，所述功能填料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米氧化钛分散在DMF溶剂中，然后加入聚丙烯腈粉末，搅拌混合制得壳层纺丝溶液，将聚乙烯醇粉末置于去离子水中，然后加入石墨烯搅拌分散处理，制得核层纺丝溶液；
(2)将上述制得的壳层纺丝溶液、核层纺丝溶液分别置于同轴静电纺丝设备中进行静电纺丝，制得功能填料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述纳米氧化钛、聚丙烯腈粉末、石墨烯、聚乙醇粉末的质量比为1:10：(1-2)：15。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述静电纺丝的条件为：给液速度为0.75-0.85ml/h，喷丝头至接收器的距离为15-18cm，纺丝电压为8-15kV，纺丝温度为30℃。
为更好的解决上述技术问题，本发明还公开了该厚层水泥基自流平砂浆的施工方法，具体为：
首先对基层进行修补、打磨，清洗，晾干；利用界面剂对基层进行界面处理，待界面剂干燥后进行下一道工序；将制得的水泥基自流平砂浆和水混合搅拌均匀，制得浆料，控制水料比为0.15-0.25:1，将制得的浆料倒入基面，利用浆料自动摊铺找平，配以消泡滚筒消泡处理后，再利用抹刀辅助抹平，在自然条件下养护10-40h后进行抛光处理即得。
所述界面剂是采用乳液与水以质量比为1:6-9的比例混合制备得到，所述乳液可为EVA乳液或SBR乳液。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明在砂浆中加入一定量的功能填料，功能填料为核壳结构纤维材料，所述核壳结构纤维材料的核层材料为石墨烯改性的聚乙烯醇纤维，壳层材料为纳米氧化钛增强的聚丙烯腈纤维。本发明制得的功能填料的长径比为10-15:1。本发明制得的功能填料性能优异，与砂浆基体粘结力好，在不影响砂浆流动性的前提下，可有效提高砂浆的力学性能，本发明提供的砂浆一次可施工厚度达40mm以上。
具体实施方式
下面结合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。
实施例1
将1g纳米氧化钛分散在50mlDMF溶剂中，然后加入10g聚丙烯腈粉末，搅拌混合制得壳层纺丝溶液，将15g聚乙烯醇粉末置于50ml去离子水中，然后加入1g石墨烯搅拌分散处理，制得核层纺丝溶液；
将上述制得的壳层纺丝溶液、核层纺丝溶液分别置于同轴静电纺丝设备中进行静电纺丝，制得功能填料；所述静电纺丝的条件为：给液速度为0.75ml/h，喷丝头至接收器的距离为15cm，纺丝电压为8kV，纺丝温度为30℃。
按重量份计，将80份硫铝酸盐水泥，200份普通硅酸盐水泥，100份细砂，2份聚羧酸盐类减水剂，0.5份有机硅消泡剂，5份醋酸乙烯与乙烯共聚物胶粉，1份氧化镁，80份功能填料加入到搅拌机中搅拌混合均匀制得水泥基自流平砂浆。
实施例2
将1g纳米氧化钛分散在50mlDMF溶剂中，然后加入10g聚丙烯腈粉末，搅拌混合制得壳层纺丝溶液，将15g聚乙烯醇粉末置于50ml去离子水中，然后加入2g石墨烯搅拌分散处理，制得核层纺丝溶液；
将上述制得的壳层纺丝溶液、核层纺丝溶液分别置于同轴静电纺丝设备中进行静电纺丝，制得功能填料；所述静电纺丝的条件为：给液速度为0.85ml/h，喷丝头至接收器的距离为18cm，纺丝电压为15kV，纺丝温度为30℃。
按重量份计，将100份硫铝酸盐水泥，200份普通硅酸盐水泥，150份细砂，3份聚羧酸盐类减水剂，1.5份有机硅消泡剂，8份醋酸乙烯与乙烯共聚物胶粉，2份氧化镁，120份功能填料加入到搅拌机中搅拌混合均匀制得水泥基自流平砂浆。
实施例3
将1g纳米氧化钛分散在50mlDMF溶剂中，然后加入10g聚丙烯腈粉末，搅拌混合制得壳层纺丝溶液，将15g聚乙烯醇粉末置于50ml去离子水中，然后加入1.5g石墨烯搅拌分散处理，制得核层纺丝溶液；
将上述制得的壳层纺丝溶液、核层纺丝溶液分别置于同轴静电纺丝设备中进行静电纺丝，制得功能填料；所述静电纺丝的条件为：给液速度为0.75ml/h，喷丝头至接收器的距离为16cm，纺丝电压为10kV，纺丝温度为30℃。
按重量份计，将90份硫铝酸盐水泥，120份普通硅酸盐水泥，100份细砂，2份聚羧酸盐类减水剂，1份有机硅消泡剂，5份醋酸乙烯与乙烯共聚物胶粉，1份氧化镁，80份功能填料加入到搅拌机中搅拌混合均匀制得水泥基自流平砂浆。
实施例4
将1g纳米氧化钛分散在50mlDMF溶剂中，然后加入10g聚丙烯腈粉末，搅拌混合制得壳层纺丝溶液，将15g聚乙烯醇粉末置于50ml去离子水中，然后加入2g石墨烯搅拌分散处理，制得核层纺丝溶液；
将上述制得的壳层纺丝溶液、核层纺丝溶液分别置于同轴静电纺丝设备中进行静电纺丝，制得功能填料；所述静电纺丝的条件为：给液速度为0.85ml/h，喷丝头至接收器的距离为18cm，纺丝电压为15kV，纺丝温度为30℃。
按重量份计，将85份硫铝酸盐水泥，120份普通硅酸盐水泥，110份细砂，2份聚羧酸盐类减水剂，1份有机硅消泡剂，7份醋酸乙烯与乙烯共聚物胶粉，2份氧化镁，100份功能填料加入到搅拌机中搅拌混合均匀制得水泥基自流平砂浆。
实施例5
将1g纳米氧化钛分散在50mlDMF溶剂中，然后加入10g聚丙烯腈粉末，搅拌混合制得壳层纺丝溶液，将15g聚乙烯醇粉末置于50ml去离子水中，然后加入1g石墨烯搅拌分散处理，制得核层纺丝溶液；
将上述制得的壳层纺丝溶液、核层纺丝溶液分别置于同轴静电纺丝设备中进行静电纺丝，制得功能填料；所述静电纺丝的条件为：给液速度为0.85ml/h，喷丝头至接收器的距离为18cm，纺丝电压为8kV，纺丝温度为30℃。
按重量份计，将95份硫铝酸盐水泥，150份普通硅酸盐水泥，120份细砂，3份聚羧酸盐类减水剂，1份有机硅消泡剂，7份醋酸乙烯与乙烯共聚物胶粉，2份氧化镁，100份功能填料加入到搅拌机中搅拌混合均匀制得水泥基自流平砂浆。
实施例6
将1g纳米氧化钛分散在50mlDMF溶剂中，然后加入10g聚丙烯腈粉末，搅拌混合制得壳层纺丝溶液，将15g聚乙烯醇粉末置于50ml去离子水中，然后加入1.5g石墨烯搅拌分散处理，制得核层纺丝溶液；
将上述制得的壳层纺丝溶液、核层纺丝溶液分别置于同轴静电纺丝设备中进行静电纺丝，制得功能填料；所述静电纺丝的条件为：给液速度为0.75ml/h，喷丝头至接收器的距离为16cm，纺丝电压为11kV，纺丝温度为30℃。
按重量份计，将90份硫铝酸盐水泥，150份普通硅酸盐水泥，130份细砂，3份聚羧酸盐类减水剂，1.5份有机硅消泡剂，8份醋酸乙烯与乙烯共聚物胶粉，2份氧化镁，120份功能填料加入到搅拌机中搅拌混合均匀制得水泥基自流平砂浆。
对比例
水泥基自流平砂浆中不加入功能填料，其他条件和实施例6相同。
对上述制得的水泥基自流平砂浆的性能进行测试，测试方法以及测试结果如下：
1、抗压强度以及抗折强度
按照JC/T985-2017标准对砂浆的抗压强度和抗折强度进行测试。
2、收缩率
采用JC/T985-2017标准规定测定28d收缩率。
3、流动度
按照JC/T985-2017标准测试砂浆的流动度，具体测试方法为：将内径(30±1)mm，高(50±1)mm的金属空心圆柱体防止在测试板中央，把砂浆倒入到金属空心圆柱体内至完全填满，并刮去多余的浆料，在2s内垂直向上提升50mm-100mm，保持10-15s使试样自由流动。测量扩展的砂浆浆体的两个垂直直径，将平均直径作为初始流动度。
将搅拌好的砂浆静置20min后，再低速搅拌15s，采用上述方法测试流动度，即为20min流动度。
4、拉伸粘结强度
按配比称取1kg试样，搅拌混合后制得浆料，将硅胶试模放置于混凝土板成型面上，将制备的浆料倒入成型框中，抹平，放置24h后脱模，制成50mm×50mm×5mm水泥基自流平试件，10个试件为1组。试件放置标准养护室中养护27d，用砂纸除去表面浮浆，然后用环氧树脂胶将拉拔头粘结在试件成型面上，在标准试验条件下继续放置24h，采用拉拔仪测试拉伸粘结强度，取10个试件测试结果的算术平均值作为拉伸粘结强度。
测试结果如表1所示。
表1
从上述测试结果可以看出，本发明制得的自流平砂浆在不影响砂浆流动性的前提下，力学性能得到有效改善。
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。
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