专利名称：纤维增强聚合物改性抗裂砂浆的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑保温隔热墙体的专用抗裂砂浆，具体涉及一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆。
背景技术：
随着国家墙体材料的革新和节能建筑推广应用工作的深入，传统砂浆所暴露出的许多缺陷，如因墙面空鼓、开裂、脱落等而引起墙体渗漏、透风、剥落等问题，在建筑工程中越来越突出，严重影响了工程质量和正常使用，也制约了保温隔热材料的推广应用。大量资料表明，造成这些问题的主要原因，除了地基不均匀沉降等引起的结构裂缝外，主要可以归纳为以下两个方面一是墙材自身吸水率高、收缩大；二是所用砂浆保水性差、收缩变形大、粘结强度低、耐候抗裂性差及匹配不合理等。而现有的抗裂砂浆由于在设计时未充分考虑材料本身的收缩，因而需要在砂浆成型后再添加加筋材料以增强其抗裂功能，造成施工工艺复杂，不利于材料的推广使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是将渗入型弹性防水养护液涂于由水泥、砂、无机矿粉、耐碱纤维、体积稳定剂、聚合物改性剂组成的砂浆层上而形成纤维增强聚合物改性抗裂砂浆。
本发明的技术方案为 一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，它的组份及含量(重量)为抗裂胶粉1份，水泥2～2.5份，砂10～12份，水2～2.5份；其中抗裂胶粉的组份及含量(重量)为无机矿粉20～50％，耐碱纤维0.1～4％，体积稳定剂25～40％，聚合物改性剂20～45％，所述的水泥为普通硅酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥中的一种。所述的耐碱纤维为聚丙烯纤维，抗碱玻璃纤维，尼龙纤维，动、植物纤维中的一种或几种的复合。所述的体积稳定剂为膨胀剂和阴离子型的引气剂按照重量比5000∶1复合而成。所述的聚合物改性剂是羧甲基纤维素、羧丙基纤维素、羟甲级纤维素、羟丙基纤维素、醋酸乙烯干粉、聚乙烯干粉中的一种或几种的组合。表层涂了层渗入型防水养护液——防水养护液为一种丙烯酸系列的有机弹性涂料。
本发明的有益效果 该抗裂砂浆不仅解决了普通砂浆因为温度应力、结构应力和收缩应力等造成的开裂问题；而且同时具有保水缓凝、弹性改性、应力分散、材料补偿、防水耐候等特点。其产生效果的机理为 a.耐碱纤维抗裂增强机理 纤维改善砂浆性能主要是通过物理改性使其内部结构发生变化。本身与其他原料不发生反应，故与砂浆有良好的亲和性，可以迅速与其他原料混合，分布极其均匀、彻底。通过电子显微镜研究观察，在砂浆中形成一种均匀乱向分布的网络体系，使结构应力分散，从而产生有效的二级加强效果。
对于裂缝发生和发展的约束作用，线弹性力学理论认为在砂浆内部原本就存在缺陷，欲提高强度，必须尽可能地减少缺陷的程度，提高韧性，降低内部裂缝端部的应力集中系数，其抗裂作用主要取决于纤维的平均间距。纤维在结构中作三维乱向分布的平均间距可用下式表示<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——纤维中心的平均距离；d、Vf——分别为纤维的直径与体积率。
理论和实验证明，当纤维的平均中心间距小于7.6mm时，其抗拉、抗弯初裂强度得以提高。
纤维的乱向分布大大削弱了砂浆的收缩应力。收缩能量被分散到砂浆中具有高强度低弹性模量的纤维丝上，纤维吸收了部分能量，极大地提高其柔韧性，抑制了微细裂缝的产生和发展，达到纤维抗裂的目的。同时纤维的引入，可以缓解温度变化引起的砂浆内部应力的作用，阻止微裂缝的扩展，因此具有温差补偿性抗裂作用。
纤维增强抗裂砂浆不仅具有优良的抗裂性能，其抗渗防水性能、抗冲击性能均明显优于普通砂浆。
b.材料补偿收缩机理 为达到抗裂砂浆早期零收缩的目的，根据材料学原理，在原料中引入的体积稳定剂，由于在水化后生成大量膨胀性晶体，增加了砂浆体系中的晶体含量，填充或堵塞了毛细孔缝，孔隙率大大下降，产生体积膨胀，体内产生压应力和压应变，补偿了各类收缩变形，抵消或部分抵消了相应的拉应力，从而提高了整体的抗裂性。
同时引气剂降低了砂浆中水的表面张力及表面能，在砂浆拌合物搅拌过程中，产生大量微小、高度分散的不破灭气泡，引气量达5％左右，使整个状态的表面积增大，粘度提高，龟裂、空鼓、剥落以及泌水和分层离析现象得到明显改善。
试验表明，在经过纤维增强和材料补偿处理后的砂浆与普通砂浆相比，平均收缩值由6/万降低到2/万，平均降低66.7％；普通砂浆在上墙后7天内开始出现不同程度的裂纹，而经过改性处理过的砂浆在上墙后90天后仍无裂纹产生。
c.聚合物改性机理 传统砂浆泌水量大、保水性差，容易分层离析，涂抹在保温隔热墙体表面上时，由于保温隔热墙体的吸水率高，砂浆将发生严重的失水现象，不但会影响砂浆的正常硬化，而且还会减弱砂浆与底面的粘结力，降低砌体强度及抗裂性，导致墙面空鼓、开裂、脱落等现象。
本发明提供的纤维增强聚合物抗裂砂浆，由于聚合物改性剂属粉体材料，且比表面积相当大，能均匀填充在砂浆孔隙中，因此砂浆孔隙率减小(特别是连通的毛细孔减少)，泌水量降低；同时该聚合物使砂浆弹性明显提高(压折比降低)，粘度增加，保水能力提高，抗裂性能得到明显改善。
实验表明，与普通砂浆相比，2％掺量的聚合物改性剂使抗裂砂浆压折比降低100％以上，5％的弯曲变形也无裂纹产生，施工性能明显增强。
d.无机矿粉的均匀分散性 无机矿粉是一种惰性填充材料，在抗裂胶粉中主要起“稀释”微量组份的作用，微量组份能均匀的分散，使整个体系具有均一性；同时均匀分布于其他原料中，增加内摩擦力，使砂浆的抗裂作用增强，但掺量过大，物料的粘度有所下降。
e.渗入型弹性防水养护液的 渗入型弹性防水养护液由于其本身具有防水功能，在此结构中，阻止外界水份进入砂浆和砂浆层的水分蒸发，对砂浆早期硬化起一定的养护作用，并降低由于水分蒸发引起的收缩开裂；同时渗入型弹性防水养护液部分渗入到砂浆的毛细孔内形成新的抗裂层，即界面过渡层，与砂浆层构成双层复合抗裂砂浆体系，具有双层抗裂功能。
综上所述，利用材料学原理，设计的纤维增强聚合物改性抗裂砂浆具有自身收缩小、保水性能好、粘结强度高及耐候抗裂性能优良等特点，是建筑保温隔热墙体的理想的专用抗裂砂浆，该纤维增强聚合物改性抗裂砂浆的检测结果及防水养护液的技术检测报告如表1、表2所示。
表1抗裂胶粉检验报告 序号检测项目 计量单位 标准要求 实测结果 1拉伸粘结强度(原强度)MPa ≥0.10 0.63-0.75 2柔韧性(抗压/抗折) ≤3.0 2.1-2.4 3可操作时间h 1.5～4.0 2.5-3.5 4收缩值％ ≤0.03％ 0.01-0.025％ 结 论 满足JG149-2003标准要求 表2弹性涂料的技术检测报告 序号 检测项目计量单位标准要求实测结果 1容器中状态搅拌后无结块，呈均匀状态 达标 2 施工性 刷涂无障碍 达标 3拉伸强度 MPa ≥1.5 1.53 4断裂延伸率％≥300 12835低温弹性绕Φ10mm棒-20℃，无裂纹 无裂纹6不透水性0.3MPa，0.5h，不透水 不透水7干燥时间表干时间h≤4 3h40min实干时间≤8 7h55min8老化处理后拉伸强度保持率加热处理％≥80308紫外线处理≥80146碱处理≥6063酸处理≥40579老化处理后断裂延伸率加热处理％≥200507紫外线处理≥200771碱处理≥200778 结论 满足Q/WAJ01-2004标准要求 具体实施例方式 实施例1 一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，它的组份及含量(重量)为抗裂胶粉1份，水泥2份，砂12份，水2.3份；其中抗裂胶粉的组份及含量(重量)为无机矿粉23.7％，耐碱纤维0.3％，体积稳定剂32％，聚合物改性剂44％，所用的水泥为42.5普通硅酸盐水泥，耐碱纤维为聚丙烯纤维，体积稳定剂由膨胀剂和阴离子型的引气剂按照重量比5000∶1复合而成，聚合物改性剂由醋酸乙烯和羧丙基纤维素按照重量比2∶1复合而成，表层涂了层渗入型防水养护液——防水养护液为市售丙烯酸有机弹性涂料。
实施例2 一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，它的组份及含量(重量)为抗裂胶粉1份，水泥2.5份，砂10份，水2份；其中抗裂胶粉的组份及含量(重量)为无机矿粉30％，耐碱纤维1％，体积稳定剂39％，聚合物改性剂30％。所用的水泥为42.5硫铝酸盐水泥，耐碱纤维为尼龙纤维，体积稳定剂由膨胀剂和阴离子型的引气剂按照重量比5000∶1复合而成，聚合物改性剂是羧甲基纤维素。表层涂了层渗入型防水养护液——防水养护液为市售丙烯酸有机弹性涂料。
实施例3 一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，它的组份及含量(重量)为抗裂胶粉1份，水泥2.3份，砂11份，水2.5份；其中抗裂胶粉的组份及含量(重量)为无机矿粉49％，耐碱纤维2％，体积稳定剂29％，聚合物改性剂20％。所用的水泥为42.5普通硅酸盐水泥，耐碱纤维为聚丙烯纤维，体积稳定剂由膨胀剂和阴离子型的引气剂按照重量比5000∶1复合而成，聚合物改性剂由羧甲基纤维素和羧丙基纤维素按照重量比1∶1，表层涂了层渗入型防水养护液一—防水养护液为市售丙烯酸有机弹性涂料。
权利要求
1.一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，其特征在于它由抗裂基体与渗入型防水养护液组成，抗裂基体的组份及含量(重量)为抗裂胶粉1份，水泥2～2.5份，砂10～12份，水2～6份，抗裂胶粉的组份及含量(重量)为无机矿粉20～50％，耐碱纤维0.1～4％，体积稳定剂25～40％，聚合物改性剂20～45％，渗入型防水养护液为一种丙烯酸系列的有机弹性涂料。
2.据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，其特征在于所述的水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥中的一种。
3.据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，其特征在于所述的耐碱纤维为聚丙烯纤维、抗碱玻璃纤维、尼龙纤维、动、植物纤维中的一种或几种的复合。
4.据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，其特征在于所述的体积稳定剂为膨胀剂和阴离子型的引气剂按照重量比5000∶1复合而成。
5.据权利要求1所述的一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，其特征在于所述的聚合物改性剂是羧甲基纤维素、羧丙基纤维素、羟甲级纤维素、羟丙基纤维素、醋酸乙烯干粉、聚乙烯干粉中的一种或几种的组合。
全文摘要
本发明提供一种纤维增强聚合物改性抗裂砂浆，该纤维增强聚合物改性抗裂砂浆是将渗入型弹性防水养护液涂于由水泥、砂、无机矿粉、耐碱纤维、体积稳定剂、聚合物改性剂等功能性材料组成的砂浆层上，渗入型弹性防水养护液部分渗入到砂浆层的毛细孔内，形成新的抗裂层，即界面过渡层，与砂浆层构成双层复合抗裂砂浆体系，该抗裂砂浆不仅解决了普通砂浆因为温度应力、结构应力和收缩应力等造成的开裂问题，而且具有保水缓凝、弹性改性、应力分散、材料补偿、防水耐候等特点，主要用作建筑保温隔热墙体的专用抗裂砂浆，也可用作其他建筑墙体的抗裂砂浆。
文档编号C04B18/04GK1594194SQ20041001347
公开日2005年3月16日 申请日期2004年7月16日 优先权日2004年7月16日
发明者张志峰, 马保国, 钟开红, 周强 申请人:张志峰