專利名稱：纖維增強聚合物改性抗裂砂漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑保溫隔熱墻體的專用抗裂砂漿，具體涉及一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿。
背景技術(shù)：
隨著國家墻體材料的革新和節(jié)能建筑推廣應(yīng)用工作的深入，傳統(tǒng)砂漿所暴露出的許多缺陷，如因墻面空鼓、開裂、脫落等而引起墻體滲漏、透風(fēng)、剝落等問題，在建筑工程中越來越突出，嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量和正常使用，也制約了保溫隔熱材料的推廣應(yīng)用。大量資料表明，造成這些問題的主要原因，除了地基不均勻沉降等引起的結(jié)構(gòu)裂縫外，主要可以歸納為以下兩個方面一是墻材自身吸水率高、收縮大；二是所用砂漿保水性差、收縮變形大、粘結(jié)強度低、耐候抗裂性差及匹配不合理等。而現(xiàn)有的抗裂砂漿由于在設(shè)計時未充分考慮材料本身的收縮，因而需要在砂漿成型后再添加加筋材料以增強其抗裂功能，造成施工工藝復(fù)雜，不利于材料的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是將滲入型彈性防水養(yǎng)護(hù)液涂于由水泥、砂、無機礦粉、耐堿纖維、體積穩(wěn)定劑、聚合物改性劑組成的砂漿層上而形成纖維增強聚合物改性抗裂砂漿。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，它的組份及含量(重量)為抗裂膠粉1份，水泥2～2.5份，砂10～12份，水2～2.5份；其中抗裂膠粉的組份及含量(重量)為無機礦粉20～50％，耐堿纖維0.1～4％，體積穩(wěn)定劑25～40％，聚合物改性劑20～45％，所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，硫鋁酸鹽水泥，礦渣硅酸鹽水泥中的一種。所述的耐堿纖維為聚丙烯纖維，抗堿玻璃纖維，尼龍纖維，動、植物纖維中的一種或幾種的復(fù)合。所述的體積穩(wěn)定劑為膨脹劑和陰離子型的引氣劑按照重量比5000∶1復(fù)合而成。所述的聚合物改性劑是羧甲基纖維素、羧丙基纖維素、羥甲級纖維素、羥丙基纖維素、醋酸乙烯干粉、聚乙烯干粉中的一種或幾種的組合。表層涂了層滲入型防水養(yǎng)護(hù)液——防水養(yǎng)護(hù)液為一種丙烯酸系列的有機彈性涂料。
本發(fā)明的有益效果 該抗裂砂漿不僅解決了普通砂漿因為溫度應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和收縮應(yīng)力等造成的開裂問題；而且同時具有保水緩凝、彈性改性、應(yīng)力分散、材料補償、防水耐候等特點。其產(chǎn)生效果的機理為 a.耐堿纖維抗裂增強機理 纖維改善砂漿性能主要是通過物理改性使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。本身與其他原料不發(fā)生反應(yīng)，故與砂漿有良好的親和性，可以迅速與其他原料混合，分布極其均勻、徹底。通過電子顯微鏡研究觀察，在砂漿中形成一種均勻亂向分布的網(wǎng)絡(luò)體系，使結(jié)構(gòu)應(yīng)力分散，從而產(chǎn)生有效的二級加強效果。
對于裂縫發(fā)生和發(fā)展的約束作用，線彈性力學(xué)理論認(rèn)為在砂漿內(nèi)部原本就存在缺陷，欲提高強度，必須盡可能地減少缺陷的程度，提高韌性，降低內(nèi)部裂縫端部的應(yīng)力集中系數(shù)，其抗裂作用主要取決于纖維的平均間距。纖維在結(jié)構(gòu)中作三維亂向分布的平均間距可用下式表示<math> <mrow> <mi>S</mi> <mo>=</mo> <mn>12.5</mn> <mi>d</mi> <msqrt> <mn>1.0</mn> <mo>/</mo> <msub> <mi>V</mi> <mi>f</mi> </msub> </msqrt> </mrow> </math> 式中，S——纖維中心的平均距離；d、Vf——分別為纖維的直徑與體積率。
理論和實驗證明，當(dāng)纖維的平均中心間距小于7.6mm時，其抗拉、抗彎初裂強度得以提高。
纖維的亂向分布大大削弱了砂漿的收縮應(yīng)力。收縮能量被分散到砂漿中具有高強度低彈性模量的纖維絲上，纖維吸收了部分能量，極大地提高其柔韌性，抑制了微細(xì)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，達(dá)到纖維抗裂的目的。同時纖維的引入，可以緩解溫度變化引起的砂漿內(nèi)部應(yīng)力的作用，阻止微裂縫的擴展，因此具有溫差補償性抗裂作用。
纖維增強抗裂砂漿不僅具有優(yōu)良的抗裂性能，其抗?jié)B防水性能、抗沖擊性能均明顯優(yōu)于普通砂漿。
b.材料補償收縮機理 為達(dá)到抗裂砂漿早期零收縮的目的，根據(jù)材料學(xué)原理，在原料中引入的體積穩(wěn)定劑，由于在水化后生成大量膨脹性晶體，增加了砂漿體系中的晶體含量，填充或堵塞了毛細(xì)孔縫，孔隙率大大下降，產(chǎn)生體積膨脹，體內(nèi)產(chǎn)生壓應(yīng)力和壓應(yīng)變，補償了各類收縮變形，抵消或部分抵消了相應(yīng)的拉應(yīng)力，從而提高了整體的抗裂性。
同時引氣劑降低了砂漿中水的表面張力及表面能，在砂漿拌合物攪拌過程中，產(chǎn)生大量微小、高度分散的不破滅氣泡，引氣量達(dá)5％左右，使整個狀態(tài)的表面積增大，粘度提高，龜裂、空鼓、剝落以及泌水和分層離析現(xiàn)象得到明顯改善。
試驗表明，在經(jīng)過纖維增強和材料補償處理后的砂漿與普通砂漿相比，平均收縮值由6/萬降低到2/萬，平均降低66.7％；普通砂漿在上墻后7天內(nèi)開始出現(xiàn)不同程度的裂紋，而經(jīng)過改性處理過的砂漿在上墻后90天后仍無裂紋產(chǎn)生。
c.聚合物改性機理 傳統(tǒng)砂漿泌水量大、保水性差，容易分層離析，涂抹在保溫隔熱墻體表面上時，由于保溫隔熱墻體的吸水率高，砂漿將發(fā)生嚴(yán)重的失水現(xiàn)象，不但會影響砂漿的正常硬化，而且還會減弱砂漿與底面的粘結(jié)力，降低砌體強度及抗裂性，導(dǎo)致墻面空鼓、開裂、脫落等現(xiàn)象。
本發(fā)明提供的纖維增強聚合物抗裂砂漿，由于聚合物改性劑屬粉體材料，且比表面積相當(dāng)大，能均勻填充在砂漿孔隙中，因此砂漿孔隙率減小(特別是連通的毛細(xì)孔減少)，泌水量降低；同時該聚合物使砂漿彈性明顯提高(壓折比降低)，粘度增加，保水能力提高，抗裂性能得到明顯改善。
實驗表明，與普通砂漿相比，2％摻量的聚合物改性劑使抗裂砂漿壓折比降低100％以上，5％的彎曲變形也無裂紋產(chǎn)生，施工性能明顯增強。
d.無機礦粉的均勻分散性 無機礦粉是一種惰性填充材料，在抗裂膠粉中主要起“稀釋”微量組份的作用，微量組份能均勻的分散，使整個體系具有均一性；同時均勻分布于其他原料中，增加內(nèi)摩擦力，使砂漿的抗裂作用增強，但摻量過大，物料的粘度有所下降。
e.滲入型彈性防水養(yǎng)護(hù)液的 滲入型彈性防水養(yǎng)護(hù)液由于其本身具有防水功能，在此結(jié)構(gòu)中，阻止外界水份進(jìn)入砂漿和砂漿層的水分蒸發(fā)，對砂漿早期硬化起一定的養(yǎng)護(hù)作用，并降低由于水分蒸發(fā)引起的收縮開裂；同時滲入型彈性防水養(yǎng)護(hù)液部分滲入到砂漿的毛細(xì)孔內(nèi)形成新的抗裂層，即界面過渡層，與砂漿層構(gòu)成雙層復(fù)合抗裂砂漿體系，具有雙層抗裂功能。
綜上所述，利用材料學(xué)原理，設(shè)計的纖維增強聚合物改性抗裂砂漿具有自身收縮小、保水性能好、粘結(jié)強度高及耐候抗裂性能優(yōu)良等特點，是建筑保溫隔熱墻體的理想的專用抗裂砂漿，該纖維增強聚合物改性抗裂砂漿的檢測結(jié)果及防水養(yǎng)護(hù)液的技術(shù)檢測報告如表1、表2所示。
表1抗裂膠粉檢驗報告 序號檢測項目 計量單位 標(biāo)準(zhǔn)要求 實測結(jié)果 1拉伸粘結(jié)強度(原強度)MPa ≥0.10 0.63-0.75 2柔韌性(抗壓/抗折) ≤3.0 2.1-2.4 3可操作時間h 1.5～4.0 2.5-3.5 4收縮值％ ≤0.03％ 0.01-0.025％ 結(jié) 論 滿足JG149-2003標(biāo)準(zhǔn)要求 表2彈性涂料的技術(shù)檢測報告 序號 檢測項目計量單位標(biāo)準(zhǔn)要求實測結(jié)果 1容器中狀態(tài)攪拌后無結(jié)塊，呈均勻狀態(tài) 達(dá)標(biāo) 2 施工性 刷涂無障礙 達(dá)標(biāo) 3拉伸強度 MPa ≥1.5 1.53 4斷裂延伸率％≥300 12835低溫彈性繞Φ10mm棒-20℃，無裂紋 無裂紋6不透水性0.3MPa，0.5h，不透水 不透水7干燥時間表干時間h≤4 3h40min實干時間≤8 7h55min8老化處理后拉伸強度保持率加熱處理％≥80308紫外線處理≥80146堿處理≥6063酸處理≥40579老化處理后斷裂延伸率加熱處理％≥200507紫外線處理≥200771堿處理≥200778 結(jié)論 滿足Q/WAJ01-2004標(biāo)準(zhǔn)要求 具體實施例方式 實施例1 一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，它的組份及含量(重量)為抗裂膠粉1份，水泥2份，砂12份，水2.3份；其中抗裂膠粉的組份及含量(重量)為無機礦粉23.7％，耐堿纖維0.3％，體積穩(wěn)定劑32％，聚合物改性劑44％，所用的水泥為42.5普通硅酸鹽水泥，耐堿纖維為聚丙烯纖維，體積穩(wěn)定劑由膨脹劑和陰離子型的引氣劑按照重量比5000∶1復(fù)合而成，聚合物改性劑由醋酸乙烯和羧丙基纖維素按照重量比2∶1復(fù)合而成，表層涂了層滲入型防水養(yǎng)護(hù)液——防水養(yǎng)護(hù)液為市售丙烯酸有機彈性涂料。
實施例2 一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，它的組份及含量(重量)為抗裂膠粉1份，水泥2.5份，砂10份，水2份；其中抗裂膠粉的組份及含量(重量)為無機礦粉30％，耐堿纖維1％，體積穩(wěn)定劑39％，聚合物改性劑30％。所用的水泥為42.5硫鋁酸鹽水泥，耐堿纖維為尼龍纖維，體積穩(wěn)定劑由膨脹劑和陰離子型的引氣劑按照重量比5000∶1復(fù)合而成，聚合物改性劑是羧甲基纖維素。表層涂了層滲入型防水養(yǎng)護(hù)液——防水養(yǎng)護(hù)液為市售丙烯酸有機彈性涂料。
實施例3 一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，它的組份及含量(重量)為抗裂膠粉1份，水泥2.3份，砂11份，水2.5份；其中抗裂膠粉的組份及含量(重量)為無機礦粉49％，耐堿纖維2％，體積穩(wěn)定劑29％，聚合物改性劑20％。所用的水泥為42.5普通硅酸鹽水泥，耐堿纖維為聚丙烯纖維，體積穩(wěn)定劑由膨脹劑和陰離子型的引氣劑按照重量比5000∶1復(fù)合而成，聚合物改性劑由羧甲基纖維素和羧丙基纖維素按照重量比1∶1，表層涂了層滲入型防水養(yǎng)護(hù)液一—防水養(yǎng)護(hù)液為市售丙烯酸有機彈性涂料。
權(quán)利要求
1.一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，其特征在于它由抗裂基體與滲入型防水養(yǎng)護(hù)液組成，抗裂基體的組份及含量(重量)為抗裂膠粉1份，水泥2～2.5份，砂10～12份，水2～6份，抗裂膠粉的組份及含量(重量)為無機礦粉20～50％，耐堿纖維0.1～4％，體積穩(wěn)定劑25～40％，聚合物改性劑20～45％，滲入型防水養(yǎng)護(hù)液為一種丙烯酸系列的有機彈性涂料。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，其特征在于所述的水泥為普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥中的一種。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，其特征在于所述的耐堿纖維為聚丙烯纖維、抗堿玻璃纖維、尼龍纖維、動、植物纖維中的一種或幾種的復(fù)合。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，其特征在于所述的體積穩(wěn)定劑為膨脹劑和陰離子型的引氣劑按照重量比5000∶1復(fù)合而成。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，其特征在于所述的聚合物改性劑是羧甲基纖維素、羧丙基纖維素、羥甲級纖維素、羥丙基纖維素、醋酸乙烯干粉、聚乙烯干粉中的一種或幾種的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種纖維增強聚合物改性抗裂砂漿，該纖維增強聚合物改性抗裂砂漿是將滲入型彈性防水養(yǎng)護(hù)液涂于由水泥、砂、無機礦粉、耐堿纖維、體積穩(wěn)定劑、聚合物改性劑等功能性材料組成的砂漿層上，滲入型彈性防水養(yǎng)護(hù)液部分滲入到砂漿層的毛細(xì)孔內(nèi)，形成新的抗裂層，即界面過渡層，與砂漿層構(gòu)成雙層復(fù)合抗裂砂漿體系，該抗裂砂漿不僅解決了普通砂漿因為溫度應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和收縮應(yīng)力等造成的開裂問題，而且具有保水緩凝、彈性改性、應(yīng)力分散、材料補償、防水耐候等特點，主要用作建筑保溫隔熱墻體的專用抗裂砂漿，也可用作其他建筑墻體的抗裂砂漿。
文檔編號C04B18/04GK1594194SQ20041001347
公開日2005年3月16日 申請日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者張志峰, 馬保國, 鐘開紅, 周強 申請人:張志峰