阅读说明：本技术 一种防水砂浆乳液及其制备方法 (Waterproof mortar emulsion and preparation method thereof ) 是由 吕书人 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种防水砂浆乳液,按照重量份数计,该防水砂浆乳液的原料具体包括如下组分：苯丙乳液100-120份、重钙10-20份、偏高岭土5-10份、减水剂5-10份、羟乙基纤维素1-5份、聚丙烯酰胺1-5份、杀菌剂0.5-2.5份、消泡剂0.5-2.5份、水120-150份。本发明中,聚丙烯酰胺与溶液中的Ca<Sup>2+</Sup>相互配合作用,导致生成粘稠的凝胶,从胶粒状颗粒到均匀橡胶状固体,橡胶状固体密实填充于防水砂浆的空隙中,起到柔性填充和柔性加筋的作用,改善了防水砂浆乳液硬化后的物理组织结构,缓解了内应力,减少微裂纹的产生,从而增强了防水砂浆的致密性、柔韧性、抗渗性、粘结强度和抗折强度。(The invention relates to a waterproof mortar emulsion which comprises the following raw materials in parts by weight: 100-120 parts of styrene-acrylic emulsion, 10-20 parts of heavy calcium carbonate, 5-10 parts of metakaolin, 5-10 parts of water reducing agent, 1-5 parts of hydroxyethyl cellulose, 1-5 parts of polyacrylamide, 0.5-2.5 parts of bactericide, 0.5-2.5 parts of defoaming agent and 150 parts of water. In the present invention, polyacrylamide and Ca in solution 2+ The mutual cooperation results in generating viscous gel, and from colloidal particles to even rubber-like solid, the rubber-like solid is compactly filled in the gap of the waterproof mortar, so that the flexible filling and flexible reinforcement effects are achieved, the physical organization structure of the hardened waterproof mortar emulsion is improved, and the problem of low strength of the waterproof mortar emulsion is solvedThe internal stress reduces the generation of microcracks, thereby enhancing the compactness, the flexibility, the impermeability, the bonding strength and the breaking strength of the waterproof mortar.)

一种防水砂浆乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及砂浆技术领域，尤其是涉及一种防水砂浆乳液及其制备方法。

背景技术

防水砂浆又叫阳离子氯丁胶乳防水防腐材料，阳离子氯丁胶乳是一种高聚物分子改性基高分子防水防腐系统。由引入进口环氧树脂改性胶乳加入国内氯丁橡胶乳液及聚丙烯酸酯，合成橡胶，各种乳化剂，改性胶乳等所组成的高聚物胶乳。

现有技术中的水泥保温砂浆通常以水泥基胶结材，膨胀聚苯乙烯颗粒为轻骨料，收缩率大，致密度低，防水性能较差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种防水砂浆乳液，其具有良好的致密度高和防水性能强的优点。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种防水砂浆乳液，按照重量份数计，该防水砂浆乳液的原料具体包括如下组分：苯丙乳液100-120份、重钙10-20份、偏高岭土5-10份、减水剂5-10份、羟乙基纤维素1-5份、聚丙烯酰胺1-5份、杀菌剂0.5-2.5份、消泡剂0.5-2.5份、水120-150份。

通过采用上述技术方案，偏高岭土具有火山灰活性，与水及重钙反应，生成的二次水化产物可填充浆体孔隙、堵塞毛细孔通道，从而使防水砂浆硬化后的抗渗性能得到提高。聚丙烯酰胺与溶液中的Ca²⁺相互配合作用，生成粘稠的凝胶，从胶粒状颗粒到均匀橡胶状固体，橡胶状固体密实填充于防水砂浆的空隙中，起到柔性填充和柔性加筋的作用，改善了防水砂浆乳液硬化后的物理组织结构，缓解了内应力，减少微裂纹的产生，从而增强了防水砂浆的致密性和抗渗性。羟乙基纤维素在水中溶解时，其长链上的羧基和醚键上的氧原子与水分子缔合成氢键，使水失去流动性，致使溶液变稠，从而对砂浆产生增稠保水效果，有利于提高防水砂浆乳液的防渗水效果。此外，聚丙烯酰胺与羟乙基纤维素复掺，两者利用长分子主链，侧链在浆液中起到吸附、桥架的作用，通过分子链相互搭接、形成网状结构，将砂浆的各组分束缚在一起，使得防水砂浆溶液不易分散，有利于增强砂浆成型后的抗渗性。重钙具有无毒、无味、质软、分散性好、价格低等优点，添加于苯丙乳液中并用于制备防水砂浆乳液，有利于降低生产成本，增强产品的韧性和强度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述偏高岭土为改性偏高岭土，该改性偏高岭土的改性方法为：按照重量份数称取偏高岭土15-30份并加入分散机中，按照质量比M改性剂：M偏高岭土=0.005：1添加改性剂，随后调节分散机的转速为750-800r/min对偏高岭土分散15-20min。

通过采用上述技术方案，采用改性剂对偏高岭土进行改性，改性偏高岭土中的活性Al₂O₃•2SiO₂成分与体系中的钙离子反应，并生成细小的凝胶等产物，使得防水砂浆乳液中的空隙变小，增强了防水砂浆乳液固化后的防水抗渗性能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述改性剂为二乙胺、二乙醇胺、十二胺或十八胺中的一种。

通过采用上述技术方案，二乙胺、二乙醇胺、十二胺、十八胺均为有机胺，有机胺分子中的极性基团（胺基）通过化学吸附和物理吸附与偏高岭土颗粒表面作用，使得偏高岭土改性，改性后的偏高岭土的疏水性增强，有利于提高防水砂浆的防水性能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：该防水砂浆乳液的原料还包括硅灰5-10份份。

通过采用上述技术方案，硅灰比表面积大，具有增稠保水效果，硅灰与聚丙烯酰胺和羧乙基纤维素复掺，有利于提高防水砂浆乳液的抗水分散性能。随着硅灰的加入，使得防水砂浆体系中的孔隙得以填充，发挥了良好的物理填充效应，此外，在重钙的作用下，硅灰可在水中发生反应生成凝胶物质并继续填充孔隙，进一步使得砂浆的防水性能得以增强。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述减水剂为萘系减水剂。

通过采用上述技术方案，萘系减水剂是配制砂浆用量低，和易性能好，耐久性强的防水砂浆的优选材料，选择萘系减水剂作为减水剂用于制备防水砂浆乳液，有利于提高防水砂浆乳液的耐久性和和易性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述重钙的细度为325目。

通过采用上述技术方案，重钙的目数为325目，用于生产防水砂浆乳液，既能降低生产成本，又能增加砂浆乳液固化后产品的韧性和硬度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述杀菌剂为1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮或5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3酮中的一种。

通过采用上述技术方案，1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3酮均为异噻唑啉酮类杀菌剂，此类杀菌剂对受体细胞膜和细胞壁具有极强的穿透能力，在穿透细胞***后可与细胞内含巯基（S-H）成分的蛋白质、酶活简单分子相互作用，使得巯基键断裂，与受体形成S-S键，从而破坏细胞的正常功能，异噻唑啉酮类杀菌剂用于制备防水砂浆乳液，使得防水砂浆乳液的防腐抗菌性能得以增强。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷或乙二醇硅氧烷中的一种。

通过采用上述技术方案，在防水砂浆原料中添加消泡剂，有助于减少防水砂浆乳液生产过程中的气泡，使得砂浆乳液的密实性及强度得以增强。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种防水砂浆乳液的制备方法，该制备方法包括如下几个步骤：

（1）按比例称取水总重的1/3和羟乙基纤维素，一起加入搅拌池A中，在低于20℃的温度条件下，以150-200r/min的转速搅拌均匀，随后按比例称取聚丙烯酰胺总重的1/2并加入搅拌池内继续搅拌，直至混合液搅拌均匀，得混合液A，备用；

（2）按比例称取重钙、剩余的水以及剩余聚丙烯酰胺，一起加入搅拌池B中，以150-200r/min的转速搅拌均匀，得混合液B，备用；

（3）按比例称取剩余原料，加入搅拌池C中，随后将混合液A及混合液B加入搅拌池C内，以900-1000r/min的转速搅拌均匀，得防水砂浆乳液。

通过采用上述技术方案，羟乙基纤维素在20℃以下的冷水中具有较高的溶解度，羟乙基纤维素长链上的羧基和醚键上的氧原子更容易与水分子缔合成氢键，有利于增强砂浆的增稠保水效果。将羟乙基纤维素与聚丙烯酰胺共同加入水中，搅拌成混合液，有利于羟乙基纤维素与聚丙烯酰胺发生配合作用，以便增强防水砂浆乳液的抗压强度和抗渗性。将重钙与聚丙烯酰胺与水共同加入搅拌池内，以便聚丙烯酰胺与溶液中的Ca²⁺相互配合并生成粘稠的凝胶，有助于增强防水砂浆体系的致密性、抗渗性和抗折强度。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.本发明中，偏高岭土具有火山灰活性，与水及重钙反应，生成的二次水化产物可填充浆体孔隙、堵塞毛细孔通道，从而使防水砂浆硬化后的抗渗性能得到提高。聚丙烯酰胺与溶液中的Ca²⁺相互配合作用，生成粘稠的凝胶，从胶粒状颗粒到均匀橡胶状固体，橡胶状固体密实填充于防水砂浆的空隙中，起到柔性填充和柔性加筋的作用，改善了防水砂浆乳液硬化后的物理组织结构，缓解了内应力，减少微裂纹的产生，从而增强了防水砂浆的致密性和抗渗性。此外，聚丙烯酰胺与羟乙基纤维素复掺，两者利用长分子主链，侧链在浆液中起到吸附、桥架的作用，通过分子链相互搭接、形成网状结构，将砂浆的各组分束缚在一起，使得防水砂浆溶液不易分散，有利于增强砂浆成型后的抗渗性；

2.本发明中，采用改性剂对偏高岭土进行改性，改性偏高岭土中的活性Al₂O₃•2SiO₂成分与体系中的钙离子反应，并生成细小的凝胶等产物，使得防水砂浆乳液中的空隙变小，增强了防水砂浆乳液固化后的防水抗渗性能；

3.本发明中，硅灰比表面积大，具有增稠保水效果，硅灰与聚丙烯酰胺和羧乙基纤维素复掺，有利于提高防水砂浆乳液的抗水分散性能。随着硅灰的加入，使得防水砂浆体系中的孔隙得以填充，发挥了良好的物理填充效应，此外，在重钙的作用下，硅灰可在水中发生反应生成凝胶物质并继续填充孔隙，进一步使得砂浆的防水性能得以增强。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种防水砂浆乳液，该防水砂浆乳液包括苯丙乳液110g、325目重钙15g、二乙醇胺改性偏高岭土7.5g、萘系减水剂7.5g、羟乙基纤维素2.5g、聚丙烯酰胺2.5g、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮1.5g、聚二甲基硅氧烷1.5g、水135g。

二乙醇胺改性偏高岭土的改性方法为：称取22.5g偏高岭土并加入分散机中，并添加0.11g二乙醇胺，随后调节分散机的转速为775r/min对偏高岭土分散18min。

防水砂浆乳液的制备方法包括如下几个步骤：

（1）称取45g水和2.5g羟乙基纤维素，一起加入搅拌池A中，在15℃的温度条件下，以175r/min的转速搅拌均匀，随后称取1.25g聚丙烯酰胺并加入搅拌池内继续搅拌，直至混合液搅拌均匀，得混合液A，备用；

（2）称取325目7.5g重钙、90g水和1.25g聚丙烯酰胺，一起加入搅拌池B中，以175 r/min的转速搅拌均匀，得混合液B，备用；

（3）称取110g苯丙乳液、7.5g改性偏高岭土、7.5g萘系减水剂、1.5g 1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、1.5g聚二甲基硅氧烷，一起加入搅拌池C中，随后将混合液A及混合液B加入搅拌池C内，以950r/min的转速搅拌均匀，得防水砂浆乳液。

实施例2

一种防水砂浆乳液，该防水砂浆乳液包括苯丙乳液100g、325目重钙10g、二乙醇胺改性偏高岭土5g、萘系减水剂5g、羟乙基纤维素1g、聚丙烯酰胺1g、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮0.5g、聚二甲基硅氧烷0.5g、水120g。

本实施例与实施例1之间的区别仅在于防水砂浆乳液组成原料的重量不同，二乙醇胺改性偏高岭土的改性方法以及防水砂浆乳液的制备方法均与实施例1相同（改性方法以及制备方法的各步骤中，各组分添加含量作适应性修改）。

实施例3

一种防水砂浆乳液，该防水砂浆乳液包括苯丙乳液120g、325目重钙20g、二乙醇胺改性偏高岭土10g、萘系减水剂10g、羟乙基纤维素5g、聚丙烯酰胺5g、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮2.5g、聚二甲基硅氧烷2.5g、水150g。

本实施例与实施例1之间的区别仅在于防水砂浆乳液组成原料的重量不同，二乙醇胺改性偏高岭土的改性方法以及防水砂浆乳液的制备方法均与实施例1相同（改性方法以及制备方法的各步骤中，各组分添加含量作适应性修改）。

实施例4

本实施例与实施例1之间的区别仅在于该防水砂浆乳液还包括7.5g硅灰，且硅灰添加于防水砂浆乳液的制备方法的步骤（3）中。

对比例1

本实施例与实施例1之间的区别仅在于，偏高岭土未改性。

对比例2

本实施例与实施例1之间的区别仅在于，本实施例未添加重钙。

对比例3

本实施例与实施例1之间的区别仅在于，本实施例未添加羟乙基纤维素。

对比例4

本实施例与实施例1之间的区别仅在于，本实施例中防水砂浆乳液的制备方法的步骤（1）中，在25℃的温度条件下将水和羟乙基纤维素进行搅拌。

对比例5

本实施例与实施例1之间的区别仅在于，本实施例中防水砂浆乳液的制备方法的步骤（1）中，在30℃的温度条件下将水和羟乙基纤维素进行搅拌。

对比例6

本实施例与实施例1之间的区别仅在于，本实施例中防水砂浆乳液的制备方法的步骤（1）中，在35℃的温度条件下将水和羟乙基纤维素进行搅拌。

对比例7

本实施例与实施例1之间的区别仅在于，本实施例未添加聚丙烯酰胺。

实验检测

1、防水性检测一：取1m×1m的无纺布，裁剪成5cm×5cm大小的片状结构，数目为19片，分别将19片无纺布裁剪并制成等体积的盒状结构（顶部开口），将盒状结构封边，再分别将实施例1-4、对比例1-7中所得防水砂浆乳液均匀涂刷于每个盒状结构的内表面上，使得干透后（静置约24h）后成膜厚度为1.2-1.5mm，最后向每个涂刷防水砂浆乳液的盒状结构内滴加1%碱水20ml，持续观察72h并记录渗漏情况，结果见表1。

防水性能检测二：按JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》中规定的抗渗性能检测方法，检测实施例1-4、对比例1-7中所得防水砂浆乳液28d后的抗渗压力值，结果见表1。

表1 实施例1-4、对比例1-7中的防水砂浆乳液抗渗性检测结果

	渗漏时间/h	抗渗压力/MPa
			实施例1	69.8	2.1
实施例2	69.4	2.0
			实施例3	69.6	2.0
实施例4	71.5	2.3
			对比例1	65.4	1.4
对比例2	68.2	1.7
			对比例3	66.3	1.5
对比例4	66.7	1.6
			对比例5	66.1	1.5
对比例6	65.2	1.4
			对比例7	63.6	1.2

由表1可知：

实施例2-3与实施例1相比，防水砂浆乳液干透后的渗漏时间无明显变化，因此，各组分含量的变化对防水砂浆乳液的防水性影响不大。

实施例4与实施例1相比，添加硅灰后，防水砂浆乳液干透后的渗漏时间明显延长，因此，添加硅灰后，具有增稠保水效果，有利于提高防水砂浆乳液的抗水性能。

对比例1与实施例1相比，渗漏时间明显缩短，因此，在偏高岭土改性后，使得防水砂浆乳液中的空隙变小，增强了防水砂浆乳液固化后的防水抗渗性能。

对比例2与实施例1相比，防水砂浆乳液干透后的渗漏时间有所缩短，因此，添加重钙后，硅灰可在水中发生反应生成凝胶物质并继续填充孔隙，进一步使得砂浆的防水性能得以增强。

对比例3与实施例1相比，防水砂浆乳液干透后的渗漏时间明显降低，因此，羟乙基纤维素在水中溶解时，其长链上的羧基和醚键上的氧原子与水分子缔合成氢键，使水失去流动性，致使溶液变稠，从而对砂浆产生增稠保水效果，有利于提高防水砂浆乳液的防渗水效果。

对比例4-6与实施例1相比，防水砂浆乳液干透后的渗漏时间逐渐缩短，因此，羟乙基纤维素在20℃以上的情况下溶解度逐渐降低，防水砂浆乳液的抗渗性下降。

对比例7与实施例1相比，防水砂浆乳液干透后的渗漏时间缩短最明显，因此，聚丙烯酰胺与溶液中的Ca²⁺相互配合作用，生成粘稠的凝胶，从胶粒状颗粒到均匀橡胶状固体，橡胶状固体密实填充于防水砂浆的空隙中，起到柔性填充和柔性加筋的作用，改善了防水砂浆乳液硬化后的物理组织结构，缓解了内应力，减少微裂纹的产生，从而增强了防水砂浆的致密性和抗渗性。

2、断裂延伸率检测：取19块规格为5cm×5cm的玻璃板（其中一面打蜡），随后分别将实施例1-4、对比例1-7中所得防水砂浆乳液均匀涂刷于19块玻璃板打蜡的一面上，成膜厚度为1.2-1.5mm，静置7天后，在1%的碱水中浸泡7天，然后在50℃温度条件下的烘箱中烘烤24h，做哑铃型拉伸实验，测算断裂延伸率（大于等于80%即合格），结果见表2。

3、抗压强度检测：取19块规格为5cm×5cm的玻璃板，随后分别将实施例1-4、对比例1-7中所得防水砂浆乳液均匀涂刷于玻璃板上，参照现行行业标准《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》JG/T336-2011的试验方法，测得防水砂浆乳液28d后的抗压强度，结果见表2。

表2 实施例1-4、对比例1-7中的防水砂浆乳液对应的性能检测结果

	断裂延伸率/%	抗压强度/MPa
			实施例1	91.0	49.8
实施例2	89.1	49.6
			实施例3	89.2	49.7
实施例4	92.7	52.9
			对比例1	88.5	49.4
对比例2	85.2	46.5
			对比例3	88.6	49.2
对比例4	88.7	47.1
			对比例5	88.4	47.3
对比例6	85.1	46.9
			对比例7	88.6	46.0

由表2可知：

实施例2-3与实施例1相比，防水砂浆乳液干透后的断裂延伸率和抗压强度均无明显变化，因此，各组分含量的变化对防水砂浆乳液的断裂强度以及抗压强度的影响并不明显。

对比例2与实施例1相比，防水砂浆乳液干透后的断裂延伸率和抗压强度均明显降低，因此，添加重钙后，防水砂浆乳液的断裂强度以及抗压强度均明显增强。

对比例4-6与实施例1相比，防水砂浆乳液干透后的断裂延伸率无明显变化，抗压强度有所降低，因此，当羟乙基纤维素的溶解温度大于20℃的条件下，防水砂浆乳液干透后的断裂强度无明显变化，抗压强度有所降低。

对比例7与实施例1相比，防水砂浆乳液干透后的抗压强度明显降低，断裂延伸率无明显变化，因此，添加聚丙烯酰胺后，防水砂浆乳液干透后的砂浆抗压强度有明显增强，断裂强度无明显变化。

综上所述，聚丙烯酰胺与溶液中的Ca2+相互配合作用，导致生成粘稠的凝胶，从胶粒状颗粒到均匀橡胶状固体，橡胶状固体密实填充于防水砂浆的空隙中，起到柔性填充和柔性加筋的作用，改善了防水砂浆乳液硬化后的物理组织结构，缓解了内应力，减少微裂纹的产生，从而增强了防水砂浆的致密性、柔韧性、抗渗性、粘结强度和抗折强度。聚丙烯酰胺与羟乙基纤维素复掺，两者利用长分子主链，侧链在浆液中起到吸附、桥架的作用，通过分子链相互搭接、形成网状结构，将砂浆的各组分束缚在一起，使得防水砂浆溶液不易分散，有利于增强砂浆成型后的抗渗性。随着硅灰的加入，使得防水砂浆体系中的孔隙得以填充，发挥了良好的物理填充效应，此外，在重钙的作用下，硅灰可在水中发生反应生成凝胶物质并继续填充孔隙，进一步使得砂浆的抗压强度和防水性能得以增强。偏高岭土具有火山灰活性，与水及重钙反应，生成的二次水化产物可填充浆体孔隙、堵塞毛细孔通道，从而使防水砂浆硬化后的抗渗性能得到提高。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。