专利名称：抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种工程材料及其制备方法，具体涉及一种抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆，这是一种高强度、高弹性变形、高抗裂、高耐久性且具有防渗和隔热保温性能的工程防护砂浆。主要应用于水利工程、水运工程、交通工程、工民建等建筑领域。能够解决工程中因干缩、内外温差过大引起的开裂问题，同时提高受防护混凝土耐久性，提高建筑物防渗和隔热保温效果，本发明还将提供这种砂浆的制备方法。
背景技术：
目前，水利工程、水运工程、交通工程领域的混凝土建筑物因干缩、内外温差过大等原因引起的开裂问题特别突出，这类混凝土建筑物开裂后，其功能将逐渐丧失、使用寿命将大大降低、建成后维护费用逐年提高。面对干缩引起的开裂，工程上常采用洒水养护的方法， 混凝土养护28天后，一般即停止洒水养护，而根据混凝土的干缩性能可知，混凝土养护28 天后，干缩还在不断的发展中，因此后期干缩仍旧能引起混凝土建筑物开裂；为了解决大体积混凝土因内外温差过大引起开裂的问题，工程上一般采用低水化热水泥、通冷却水管、外贴保温材料等手段。目前的外贴保温材料一般为有机材料，与混凝土粘合的整体性较差，耐久性较低，野外使用一段时间后，需重新贴新保温材料，消耗大量人力、物力、资金。工民建领域的墙体多为薄壁结构，特别容易因干缩和内外约束引起墙体开裂，墙体混凝土保护层多为普通砂浆，容易开裂的同时还不具有防渗、保温性能。墙体开裂使建筑物功能和使用寿命打折扣的同时，还严重影响建筑物表观质量。墙体保温性能差，将消耗更多的能源，与现阶段国家提出的节能减排大环境不相符。目前，为了改善房屋的保温性能， 墙壁的保护层有的使用保温砂浆，保温砂浆由于内部孔隙率较大，砂浆强度一般都比较低， 耐久性较差；也有部分墙体使用有机材料作为保温材料，但其耐火性较差，存在安全隐患。因此，针对目前混凝土建筑物防开裂、保温的同时还具有较高耐久性等问题还有许多工作要做。
发明内容
针对当前水利工程、水运工程、交通工程、工民建等建筑领域防开裂措施及手段的不足，本发明的目的是提供一种抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆及其制备方法。主要应用于水利工程、水运工程、交通工程领域的大体积混凝土建筑物，可预防因干缩和内外温差过大引起的开裂，提高建筑物的使用寿命和耐久性；同时还可以应用于房屋防渗和隔热保温工程，起到降低能耗，节能减排的目的。完成上述第一个发明任务的方案是，一种抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆，其主要成份如下
硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、橡胶粉、高分子聚酯乳液、特种纤维、水、高效减水剂。组分中的橡胶粉、砂子和特种纤维共同组成混合砂；该混合砂中，橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为3(Γ95 :(Γ65 5^10 ；该混合砂较优化的比例是橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为30 60 :34飞5 4^6 ；橡胶粉、砂子、特种纤维的最佳质量比例为48 48 :4。
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为硅酸盐水泥20份 50份；粉煤灰 0份 20份；高分子聚酯乳液5份 30份；水10份 25份；高效减水剂0份份；所述混合砂15份 40份。以上比例的优化方案是硅酸盐水泥30份 40份；粉煤灰5份 15份；高分子聚酯乳液10份 20份；水15份 20份；高效减水剂0. 2 0. 8份；混合砂20份 30份。最佳比例是硅酸盐水泥30份；粉煤灰10份，聚酯乳液10份，水19. 2份，减水剂 0. 8份，混合砂30份。完成本申请第2个发明任务的方案是上述抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆的制备方法，其特征在于，步骤如下
(1).按一定的质量比秤量橡胶粉、砂、特种纤维，在干燥搅拌器内搅拌均勻，制成混合
砂；
⑵.把硅酸盐水泥、粉煤灰、混合砂、高分子聚酯乳液、水、高效减水剂按质量比秤量好，放入强制式搅拌机内搅拌3min，制成新拌砂浆；
(3).将新拌砂浆放入不同尺寸的模板内，制成具有高强、抗裂、高耐久、保温的外贴板；
(4).大流动度的新拌砂浆可用于现场浇筑或喷涂。以上步骤⑶与步骤⑷可以选其中任意一个，或两个。该两个步骤的顺序可以互换。步骤⑴所述的混合砂按一定质量称好后，要在干燥搅拌器内搅拌至少3min。通过调整原材料中各组份占总质量的比例，可以生产出具有抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆，该砂浆各项性能指标如下
砂浆抗压强度10ΜΡεΓ20ΜΡει ；抗拉强度1. 5ΜΡεΓ3. OMPa ；抗拉弹性模量 3. 0GPa 6. OGPa,极限拉伸值大于300 X 10~6，导热系数小于5. OkJ/ (m · h · °C )，抗冻标号大于F200，抗冲磨强度大于IOh/ (kg/m2)。该种砂浆具有施工多样性，既可作为湿拌砂浆现场浇筑或喷涂，又可预制构件作为永久性内衬模板施工应用。将砂浆应用于大体积混凝土或薄壁结构混凝土表面，能消除由于混凝土内外温差和混凝土干缩产生的裂缝，并缓解由于冻融和冲刷产生的耐久性问题，提高混凝土建筑物安全性和耐久性。本发明“抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆”与传统砂浆相比，具有以下优点 1、低弹性模量、大极限拉伸值、高抗裂
目前不同强度等级的普通砂浆其弹性模量一般在10. 0GPa^25. OGPa,极限拉伸值小于150X10~6，而本发明中不同强度等级的砂浆其弹性模量小于6. OGPa，极限拉伸值大于 300X 10~6，与普通砂浆相比，具有较好的弹塑性和抗变形能力，显著提高了砂浆的抗裂性和耐久性。2、高耐久性
普通砂浆的抗冻性和抗冲磨性一般较差，特别是对于低强度砂将，抗冻性能达到F150， 抗冲磨性能大于4. Oh/ (kg/m2)即认为其具有高耐久性能，而本发明中的砂浆，即使在低强度等级时，抗冻性也能达到F200，抗冲磨性能大于10. Oh/ (kg/m2)，能显著提高砂浆的耐久性能。3、高强度且高保温性能
目前市面上保温砂浆普遍存在的一个缺陷是强度低，特别是对于引气保温砂浆和掺珍珠岩保温砂浆，其强度一般不足3. OMPa,而本发明中的砂浆导热系数可小于5. OkJ/ (m · h · °C )，而强度可大于10. OMPa,具有高强高保温性能。4、保护环境，变废为宝
通过使用废旧轮胎粉和电厂粉煤灰生产具有特殊性能的工程砂浆，解决了废旧轮胎、 粉煤灰占地、污染环境的问题，达到了资源循环利用，保护环境，变废为宝的目的，符合当前国家提出的可持续发展的要求。5、施工多样性
可配置干粉砂浆现场浇筑或喷射施工，又可预制构件作为永久性防护模板内衬。
具体实施例方式抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆实施方法如下 实施例1，
1、按质量比为4848 4的比例秤量一定量的橡胶粉、砂子、纤维，放入干燥搅拌器内， 搅拌3min，制成混合砂；
2、把普通硅酸盐水泥、粉煤灰、混合砂、聚酯乳液、减水剂、水按一定的质量比秤量好， 其中，硅酸盐水泥占总质量的30份；粉煤灰占总质量的10份，混合砂占总质量的30份，聚酯乳液占总质量10份，水占总质量19. 2份，减水剂占总质量的0. 8份。3、将称量好的材料放入强制式搅拌机内，连续搅拌3min。4、将搅拌好的混合料放入IOOcmX IOOcmX4cm的试模内，在振动器上振动30s，表面摸平，可制成IOOcmX IOOcmX 4cm的高强、抗裂保温板。实施例2，
1、按质量比为3065 5的比例秤量一定量的橡胶粉、砂子、纤维，放入干燥搅拌器内， 搅拌3min，制成混合砂；
2、把普通硅酸盐水泥、粉煤灰、混合砂、聚酯乳液、减水剂、水按一定的质量比秤量好， 其中，硅酸盐水泥占总质量的30份；粉煤灰占总质量的15份，混合砂占总质量的25份，聚酯乳液占总质量10份，水占总质量19份，减水剂占总质量的1份。3、将称量好的材料放入强制式搅拌机内，连续搅拌3min。4、拌和好的混合料流动性较大，可用于工程现场浇筑或喷涂。实施例3，
与实施例1基本相同，但有以下改变其中，硅酸盐水泥占总质量的40份，粉煤灰占总质量的15份，混合砂占总质量的20份，聚酯乳液占总质量5份，水占总质量19. 2份，减水剂占总质量的0. 8份，模板尺寸为50cmX50cmX4cm。实施例4，
与实施例1基本相同，但有以下改变其中橡胶粉砂子纤维的比例为60:34:6。另外硅酸盐水泥占总质量的35份，粉煤灰占总质量的15份，混合砂占总质量的 15份，聚酯乳液占总质量20份，水占总质量14. 2份，减水剂占总质量的0. 8份，模板尺寸为 50cmX 50cmX 4cm。实施例5，
与实施例2基本相同，但有以下改变其中橡胶粉砂子纤维的比例为40:54:6。
另外硅酸盐水泥占总质量的40份，粉煤灰占总质量的10份，混合砂占总质量的 15份，聚酯乳液占总质量20份，水占总质量14份，减水剂占总质量的1份实施例6，
与实施例2基本相同，但有以下改变其中橡胶粉砂子纤维的比例为35:60:5。另外硅酸盐水泥占总质量的50份，粉煤灰占总质量的0份，混合砂占总质量的 20份，聚酯乳液占总质量15份，水占总质量14份，减水剂占总质量的1份。实施例7，与实施例1基本相同，但有以下改变所述混合砂中，橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为95 0 5
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为硅酸盐水泥20份；粉煤灰0份；高分子聚酯乳液30份；水10份；混合砂40份；高效减水剂0份，。实施例8，与实施例1基本相同，但有以下改变所述混合砂中，橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为30 34 5 ；
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为硅酸盐水泥20份；粉煤灰20份；混合砂15份；高分子聚酯乳液30份；水25份。实施例9，与实施例1基本相同，但有以下改变所述混合砂中，橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为60 65 6 ；
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为硅酸盐水泥20份；粉煤灰15份；混合砂20份；高分子聚酯乳液30份；7K 15份；高效减水剂0. 5份。实施例10，与实施例1基本相同，但有以下改变所述混合砂中，橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为30 65 5 ；
各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为硅酸盐水泥20份；混合砂30份；高分子聚酯乳液20份；粉煤灰5份；水15份；高效减水剂0. 2份。
权利要求
1.一种抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆，其特征在于，该工程砂浆的组成如下硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、橡胶粉、高分子聚酯乳液、特种纤维、水、高效减水剂；组分中的橡胶粉、砂子和特种纤维共同组成混合砂；该混合砂中，橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为30 95 :0 65 :5 10 ；各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为硅酸盐水泥20份 50份；粉煤灰0份 20份；高分子聚酯乳液5份 30份；水10份 25份；高效减水剂0份份；所述混合砂 15份 40份。
2.根据权利要求1所述的抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆，其特征在于，各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为硅酸盐水泥30份 40份；粉煤灰5份 15份；高分子聚酯乳液占10份 20份；水15份 20份；高效减水剂0. 2 0. 8份；混合砂20份 30份。
3.根据权利要求1所述的抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆，其特征在于，各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为硅酸盐水泥30份；粉煤灰10份，聚酯乳液10份，水19 份，减水剂1份，混合砂30份。
4.根据权利要求1或2或3所述的抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆，其特征在于，所述混合砂中，橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为3(Γ60 34^65 :4飞。
5.根据权利要求4所述的抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆，其特征在于，所述混合砂中，橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为48 48 :6。
6.一种权利要求1所述的抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆的制备方法，其特征在于， 步骤如下⑴.按一定的质量比秤量橡胶粉、砂、特种纤维，在干燥搅拌器内搅拌均勻，制成混合砂；⑵.把硅酸盐水泥、粉煤灰、混合砂、高分子聚酯乳液、水、高效减水剂按质量比秤量好，放入强制式搅拌机内搅拌3min，制成新拌砂浆；(3).将新拌砂浆放入不同尺寸的模板内，制成具有高强、弹性、高耐久、保温的外贴板；(4).大流动度的新拌砂浆可用于现场浇筑或喷涂。
7.根据权利要求6所述的抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆的制备方法，其特征在于， 各组分的质量份如下其中的橡胶粉、砂子和特种纤维共同组成混合砂；该混合砂中，橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比例为30 95 :0 65 :5 10 ；各组分在所述工程砂浆总质量中占的质量份为硅酸盐水泥20份 50份；粉煤灰5份 20份；高分子聚酯乳液5份 30份；水10份 25份；高效减水剂0份份；所述混合砂 15份 40份。
8.根据权利要求6所述的抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆的制备方法，其特征在于， 所述步骤⑶与步骤⑷是选其中的任意一个，或两个。
9.根据权利要求6或7或8所述的抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆的制备方法，其特征在于，所述混合砂按一定质量称好后，要在干燥搅拌器内搅拌至少3min。
全文摘要
抗裂、耐久的水泥基弹性防护砂浆及其制备方法，组份中橡胶粉、砂子和特种纤维共同组成混合砂；其中橡胶粉、砂子、特种纤维的质量比30~950~655~10；各组分在所述工程砂浆总质量中的质量份硅酸盐水泥20~50份；粉煤灰0~20份；高分子聚酯乳液5~30份；水10~25份；高效减水剂0~1份；混合砂15~40份。本发明可解决水利工程、水运工程、交通工程、工民建等建筑领域由于干缩、内外温差过大引起的开裂问题，同时提高受防护混凝土耐久性，提高建筑物防渗和保温隔热效果。与现有普通砂浆相比，具有低弹性模量、大极限拉伸值、高抗裂、高耐久性且具有防渗和隔热保温性能。
文档编号C04B28/04GK102219457SQ20111008105
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者张燕迟, 欧阳幼玲, 钱文勋, 陈迅捷, 韦华 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院