一种防开裂硅酸盐水泥复合浆料及其制备方法

文档序号:148656 发布日期:2021-10-26 浏览:41次 >En<

阅读说明:本技术 一种防开裂硅酸盐水泥复合浆料及其制备方法 (Anti-cracking portland cement composite slurry and preparation method thereof ) 是由 雷小林 于 2021-08-10 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种防开裂硅酸盐水泥复合浆料,包括30-50份硅酸盐水泥、8-12份超细石英砂、6-8份改性碳酸钙晶须、4-6份改性聚酰胺纤维、10-20份聚氨酯改性天然胶乳、0.2-0.4份磺化三聚氰胺甲醛树脂、1-2份甲基环硅氧烷、20-40份去离子水,本发明还公开了一种防开裂硅酸盐水泥复合浆料的制备方法,包括以下步骤:(1)将聚氨酯改性天然胶乳、甲基环硅氧烷加入水中搅拌混合,得混合乳液;(2)将硅酸盐水泥、超细石英砂、改性碳酸钙晶须、改性聚酰胺纤维、磺化三聚氰胺甲醛树脂加入混合乳液中,搅拌混合,得防开裂硅酸盐水泥复合浆料。(The invention discloses an anti-cracking portland cement composite slurry, which comprises 30-50 parts of portland cement, 8-12 parts of superfine quartz sand, 6-8 parts of modified calcium carbonate whiskers, 4-6 parts of modified polyamide fibers, 10-20 parts of polyurethane modified natural latex, 0.2-0.4 part of sulfonated melamine formaldehyde resin, 1-2 parts of methyl cyclosiloxane and 20-40 parts of deionized water, and also discloses a preparation method of the anti-cracking portland cement composite slurry, which comprises the following steps: (1) adding polyurethane modified natural latex and methyl cyclosiloxane into water, stirring and mixing to obtain mixed emulsion; (2) adding the Portland cement, the superfine quartz sand, the modified calcium carbonate whiskers, the modified polyamide fibers and the sulfonated melamine formaldehyde resin into the mixed emulsion, and stirring and mixing to obtain the anti-cracking Portland cement composite slurry.)

一种防开裂硅酸盐水泥复合浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域,尤其涉及一种防开裂硅酸盐水泥复合浆料及其制备方法。

背景技术

水泥是一种水硬性胶凝材料,是建筑工程中最为重要的建筑材料之一,主要用于配制混凝土、砂浆和灌浆材料。现有的硅酸盐水泥材料由于自身脆性大、抗拉强度低等因素,导致其存在很多耐久性问题,在外界荷载、环境等因素的反复作用下,水泥基材料逐渐开裂,开裂后水泥裂缝宽度很难得到控制,严重降低了硅酸盐水泥对建筑的加固和支撑质量,导致建筑存在安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:

现有的硅酸盐水泥材料耐久性差,易开裂,开裂后水泥裂缝宽度很难得到控制。

为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

一种防开裂硅酸盐水泥复合浆料,按重量份数计,包括以下原料:30-50份硅酸盐水泥、8-12份超细石英砂、6-8份改性碳酸钙晶须、4-6份改性聚酰胺纤维、10-20份聚氨酯改性天然胶乳、0.2-0.4份磺化三聚氰胺甲醛树脂、1-2份甲基环硅氧烷、20-40份去离子水。

进一步地,所述改性碳酸钙晶须按重量份数计,包括以下原料:20-40份碳酸钙晶须、5-10份乙烯基三乙氧基硅烷、100-200份无水乙醇。

进一步地,所述碳酸钙晶须的平均直径为40-80μm。

进一步地,所述改性碳酸钙晶须的制备步骤为:

将碳酸钙晶须和乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中,置于超声波分散机内超声处理30-40min,过滤,烘干,得改性碳酸钙晶须。

进一步地,所述超声处理的条件为频率20-40kHz、功率400-600W。

进一步地,所述改性聚酰胺纤维按重量份数计,包括以下原料:10-20份聚酰胺纤维、5-10份正硅酸乙酯、20-40份质量分数10%的氨水、40-60份无水乙醇。

进一步地,所述聚酰胺纤维的平均直径为40-60μm。

进一步地,所述改性聚酰胺纤维的制备步骤为:

(1)将聚酰胺纤维加入无水乙醇中,常温下超声分散20-30min,得分散液;

(2)将氨水加入分散液中,通入氮气保护,缓慢滴加正硅酸乙酯,在40-60℃的水浴条件下以400-600r/min转速搅拌反应1-2h,离心分离,固体用无水乙醇清洗3-5次,真空干燥,得改性聚酰胺纤维。

进一步地,所述步骤(2)超声分散的条件为频率20-30kHz、功率300-400W。

进一步地,所述防开裂硅酸盐水泥复合浆料的制备方法,包括以下步骤:

(1)将聚氨酯改性天然胶乳、甲基环硅氧烷加入水中搅拌混合,得混合乳液;

(2)将硅酸盐水泥、超细石英砂、改性碳酸钙晶须、改性聚酰胺纤维、磺化三聚氰胺甲醛树脂加入混合乳液中,搅拌混合,得防开裂硅酸盐水泥复合浆料。

本发明的有益效果是:

(1)本发明的防开裂硅酸盐水泥复合浆料,采用乙烯基三乙氧基硅烷对碳酸钙晶须进行表面修饰,硅烷会包覆碳酸钙晶须,使得碳酸钙晶须能均匀分散至防开裂硅酸盐水泥复合浆料内,使之分散稳定,并且乙烯基三乙氧基硅烷能附着在碳酸钙晶须表面对碳酸钙晶须进行包覆,降低碳酸钙晶须的表面能,使碳酸钙晶须处于稳定状态,防止碳酸钙晶须团聚,改善碳酸钙晶须在防开裂硅酸盐水泥复合浆料中的相容性,从而改善防开裂硅酸盐水泥复合浆料韧性,并且晶须的高度取向结构使硅酸盐水泥具有高强度性能,能有效增强硅酸盐水泥的抗开裂性能。

本发明的防开裂硅酸盐水泥复合浆料,采用改性聚酰胺纤维作为涂膜内的增强骨架,同时以正硅酸乙酯对聚酰胺纤维进行改性,正硅酸乙酯在水中水解生成二氧化硅,正硅酸乙酯水解能在聚酰胺纤维的粒子表面形成稳定网状交联的二氧化硅层,可以有效提高聚酰胺纤维的分散性,防止聚酰胺纤维聚集,增强聚酰胺纤维的稳定性以及其在浆料中的相容性;同时,聚酰胺纤维和浆料中的环氧树脂基体分子链通过二氧化硅界面层的作用联接在一起,可形成三维网状结构,纳米粒子起到了物理交联点的作用,硅酸盐水泥在受到拉伸应力作用时,改性的纳米粒子起到应力集中体的作用,并且能够有效地传递所施加的应力,交联点可以起到均匀分布应力的作用,减少了整体的破坏,使得硅酸盐水泥的韧性和抗开裂性能进一步提高。

具体实施方式

下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

按重量份数计,包括以下原料:20-40份平均直径40-80μm的碳酸钙晶须、5-10份乙烯基三乙氧基硅烷、100-200份无水乙醇。

将碳酸钙晶须和乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中,置于超声波分散机内,在频率20-40kHz、功率400-600W的条件下超声处理30-40min,过滤,烘干,得改性碳酸钙晶须。

再按重量份数计,分别称量10-20份平均直径40-60μm的聚酰胺纤维、5-10份正硅酸乙酯、20-40份质量分数10%的氨水、40-60份无水乙醇。

将聚酰胺纤维加入无水乙醇中,常温下以频率20-30kHz、功率300-400W的条件超声分散20-30min,得分散液;

(1)将氨水加入分散液中,通入氮气保护,缓慢滴加正硅酸乙酯,在40-60℃的水浴条件下以400-600r/min转速搅拌反应1-2h,离心分离,固体用无水乙醇清洗3-5次,真空干燥,得改性聚酰胺纤维。

再按重量份数计,分别称量30-50份硅酸盐水泥、8-12份超细石英砂、6-8份改性碳酸钙晶须、4-6份改性聚酰胺纤维、10-20份聚氨酯改性天然胶乳、0.2-0.4份磺化三聚氰胺甲醛树脂、1-2份甲基环硅氧烷、20-40份去离子水;

(2)将聚氨酯改性天然胶乳、甲基环硅氧烷加入水中搅拌混合,得混合乳液;

(3)将硅酸盐水泥、超细石英砂、改性碳酸钙晶须、改性聚酰胺纤维、磺化三聚氰胺甲醛树脂加入混合乳液中,搅拌混合,得防开裂硅酸盐水泥复合浆料。

实施例1

(1)按重量份数计,包括以下原料:20份平均直径40μm的碳酸钙晶须、5份乙烯基三乙氧基硅烷、100份无水乙醇。

将碳酸钙晶须和乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中,置于超声波分散机内,在频率20kHz、功率400W的条件下超声处理30min,过滤,烘干,得改性碳酸钙晶须。

再按重量份数计,分别称量10份平均直径40μm的聚酰胺纤维、5份正硅酸乙酯、20份质量分数10%的氨水、40份无水乙醇。

将聚酰胺纤维加入无水乙醇中,常温下以频率20kHz、功率300W的条件超声分散20min,得分散液;

(2)将氨水加入分散液中,通入氮气保护,缓慢滴加正硅酸乙酯,在40℃的水浴条件下以400r/min转速搅拌反应1h,离心分离,固体用无水乙醇清洗3次,真空干燥,得改性聚酰胺纤维。

再按重量份数计,分别称量30份硅酸盐水泥、8份超细石英砂、6份改性碳酸钙晶须、4份改性聚酰胺纤维、10份聚氨酯改性天然胶乳、0.2份磺化三聚氰胺甲醛树脂、1份甲基环硅氧烷、20份去离子水;

(3)将聚氨酯改性天然胶乳、甲基环硅氧烷加入水中搅拌混合,得混合乳液;

(4)将硅酸盐水泥、超细石英砂、改性碳酸钙晶须、改性聚酰胺纤维、磺化三聚氰胺甲醛树脂加入混合乳液中,搅拌混合,得防开裂硅酸盐水泥复合浆料。

实施例2

(1)按重量份数计,包括以下原料:30份平均直径60μm的碳酸钙晶须、8份乙烯基三乙氧基硅烷、150份无水乙醇。

将碳酸钙晶须和乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中,置于超声波分散机内,在频率30kHz、功率500W的条件下超声处理34min,过滤,烘干,得改性碳酸钙晶须。

再按重量份数计,分别称量15份平均直径50μm的聚酰胺纤维、8份正硅酸乙酯、30份质量分数10%的氨水、50份无水乙醇。

将聚酰胺纤维加入无水乙醇中,常温下以频率30kHz、功率400W的条件超声分散30min,得分散液;

(2)将氨水加入分散液中,通入氮气保护,缓慢滴加正硅酸乙酯,在60℃的水浴条件下以600r/min转速搅拌反应2h,离心分离,固体用无水乙醇清洗5次,真空干燥,得改性聚酰胺纤维。

再按重量份数计,分别称量40份硅酸盐水泥、10份超细石英砂、7份改性碳酸钙晶须、5份改性聚酰胺纤维、15份聚氨酯改性天然胶乳、0.3份磺化三聚氰胺甲醛树脂、1份甲基环硅氧烷、20份去离子水;

(3)将聚氨酯改性天然胶乳、甲基环硅氧烷加入水中搅拌混合,得混合乳液;

(4)将硅酸盐水泥、超细石英砂、改性碳酸钙晶须、改性聚酰胺纤维、磺化三聚氰胺甲醛树脂加入混合乳液中,搅拌混合,得防开裂硅酸盐水泥复合浆料。

实施例3

(1)按重量份数计,包括以下原料:40份平均直径80μm的碳酸钙晶须、10份乙烯基三乙氧基硅烷、200份无水乙醇。

将碳酸钙晶须和乙烯基三乙氧基硅烷加入无水乙醇中,置于超声波分散机内,在频率40kHz、功率600W的条件下超声处理40min,过滤,烘干,得改性碳酸钙晶须。

再按重量份数计,分别称量20份平均直径60μm的聚酰胺纤维、10份正硅酸乙酯、40份质量分数10%的氨水、60份无水乙醇。

将聚酰胺纤维加入无水乙醇中,常温下以频率30kHz、功率400W的条件超声分散30min,得分散液;

(2)将氨水加入分散液中,通入氮气保护,缓慢滴加正硅酸乙酯,在60℃的水浴条件下以600r/min转速搅拌反应2h,离心分离,固体用无水乙醇清洗5次,真空干燥,得改性聚酰胺纤维。

再按重量份数计,分别称量50份硅酸盐水泥、12份超细石英砂、8份改性碳酸钙晶须、6份改性聚酰胺纤维、20份聚氨酯改性天然胶乳、0.4份磺化三聚氰胺甲醛树脂、2份甲基环硅氧烷、40份去离子水;

(3)将聚氨酯改性天然胶乳、甲基环硅氧烷加入水中搅拌混合,得混合乳液;

(4)将硅酸盐水泥、超细石英砂、改性碳酸钙晶须、改性聚酰胺纤维、磺化三聚氰胺甲醛树脂加入混合乳液中,搅拌混合,得防开裂硅酸盐水泥复合浆料。

实施例4

实施例4中以碳酸钙晶须代替本发明的改性碳酸钙晶须,其他条件和组分比例均与实施例1中相同。

实施例5

实施例5中以聚酰胺纤维代替本发明的改性聚酰胺纤维,其他条件和组分比例均与实施例1中相同。

实验例:

将实施例1-5制备的防开裂硅酸盐水泥复合浆料进行性能测试。

实验结果如下表:

表1:实施例1-5的涂膜与对比例的涂膜实验对比

项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
耐压强度MPa/3d 38.52 38.65 38.49 31.38 28.75
耐压强度MPa/28d 55.28 55.45 55.22 48.12 46.23
抗折强度MPa/3d 7.72 7.86 7.74 3.11 3.25
抗折强度MPa/28d 9.35 9.47 9.39 6.22 6.17
自流值mm 235 235 235 230 230

将实施例1-3进行性能对比,其中实施例2中的性能数据最优异,这是因为实施例2中添加的物料比例最优,同时实施例1-3的性能数据差异较小,也从侧面反映了本申请的技术方案是可以实施的。

将实施例1和实施例4进行性能对比,由于实施例4中以碳酸钙晶须代替本发明的改性碳酸钙晶须,其他条件和组分比例均与实施例1中相同,因此最终制得的硅酸盐水泥的耐压强度和抗折强度均显著降低,由此可见,实施例4中的碳酸钙晶须在防开裂硅酸盐水泥复合浆料内团聚导致硅酸盐水泥的力学性能下降,实施例1的防开裂硅酸盐水泥复合浆料,采用乙烯基三乙氧基硅烷对碳酸钙晶须进行表面修饰,硅烷会包覆碳酸钙晶须,使得碳酸钙晶须能均匀分散至防开裂硅酸盐水泥复合浆料内,使之分散稳定,并且乙烯基三乙氧基硅烷能附着在碳酸钙晶须表面对碳酸钙晶须进行包覆,降低碳酸钙晶须的表面能,使碳酸钙晶须处于稳定状态,防止碳酸钙晶须团聚,改善碳酸钙晶须在防开裂硅酸盐水泥复合浆料中的相容性,从而改善防开裂硅酸盐水泥复合浆料韧性,并且晶须的高度取向结构使硅酸盐水泥具有高强度性能,能有效增强硅酸盐水泥的抗开裂性能;

将实施例1和实施例5进行性能对比,由于实施例5中以聚酰胺纤维代替本发明的改性聚酰胺纤维,其他条件和组分比例均与实施例1中相同,因此最终制得的硅酸盐水泥的耐压强度和抗折强度均显著降低,由此可见,实施例5中的聚酰胺纤维在硅酸盐水泥中分散不均匀,导致硅酸盐水泥的耐压强度和抗折强度均降低,实施例1的防开裂硅酸盐水泥复合浆料采用改性聚酰胺纤维作为涂膜内的增强骨架,同时以正硅酸乙酯对聚酰胺纤维进行改性,正硅酸乙酯在水中水解生成二氧化硅,正硅酸乙酯水解能在聚酰胺纤维的粒子表面形成稳定网状交联的二氧化硅层,可以有效提高聚酰胺纤维的分散性,防止聚酰胺纤维聚集,增强聚酰胺纤维的稳定性以及其在浆料中的相容性;同时,聚酰胺纤维和浆料中的环氧树脂基体分子链通过二氧化硅界面层的作用联接在一起,可形成三维网状结构,纳米粒子起到了物理交联点的作用,硅酸盐水泥在受到拉伸应力作用时,改性的纳米粒子起到应力集中体的作用,并且能够有效地传递所施加的应力,交联点可以起到均匀分布应力的作用,减少了整体的破坏,使得硅酸盐水泥的韧性和抗开裂性能进一步提高。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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