本发明涉及建筑砂浆技术领域，具体涉及一种修补专用水泥基聚合物砂浆及其制备方法。
背景技术：
当今世界由于各种原因所引起的结构失效或建筑功能失效不仅影响了人们的正常生活，而且造成了巨大的经济损失，工业发达国家建设总投资的40％以上都用于建筑的修补和加固，不足60％才用于新建筑的建设。在美国已有40％的桥梁严重损坏，而在我国30％左右的水泥混凝土路面破损，显然，要将已损设施完全替换掉或者重新修建，这在经济上是不可行的，解决的办法只有修补。
然而目前，欧洲等国家均制定了修补砂浆的相关标准，但是国内至今还没有统一的测试和评价方法及标准，影响了修补砂浆在国内的发展和市场稳定。一些生产单位制定的修补砂浆企业标准在基准材料、试验方法和技术指标等方面差别很大，造成各企业间产品质量参差不齐，妨碍了产品的良性发展，因此，制定一种综合性能优良的修补砂浆十分有必要。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种修补专用水泥基聚合物砂浆及其制备方法，该种砂浆制备简单方便，具有优良的和易性、体积结构稳定性、抗压粘接强度高、抗震防开裂、抗渗防冻以及耐腐蚀等特性，应用耐久性显著提高。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种修补专用水泥基聚合物砂浆，包括以下按重量份计的原料：五大连池火山泥70-80份、改性复合矿物微粉20-25份、磷石膏渣10-20份、钠基膨润土4-6份、辉绿岩纤维2-3份、氨丙基三乙氧基硅烷0.8-1.2份、硅树脂聚醚乳液3-5份、三聚磷酸钠0.4-0.6份、聚丙烯酰胺0.2-0.3份、氯化钙0.5-0.7份、粘合助剂1-2份、减水剂0.8-1.0份、发泡剂2-4份和抗辐照剂1-1.5份；上述辉绿岩纤维长度为600-800μm，长径比为10-12；
上述的改性复合矿物微粉通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份称取以下成分：蛇纹石10-12份、斜发沸石10-12份、质量浓度为20-30％的双氧水15-20份、磷酸氢钾0.6-0.8份和氨基硅烷偶联剂kh-5500.8-1.2份；
步骤2：将蛇纹石置于温度为580-620℃煅烧处理80-90min，取出研磨至细度40-50μm，得蛇纹石微粉；将斜发沸石置于温度为300-320℃焙烧处理2-2.5h，取出研磨至细度40-50μm，得斜发沸石微粉；将所述蛇纹石微粉和斜发沸石微粉混合得复合矿物粉；
步骤3：向复合矿物粉中加入磷酸氢钾，然后共同溶于48-52℃的热水中搅拌混合10-15min，随后加入双氧水，继续搅拌混合25-35min，所述搅拌转速为80-100r/min，之后在温度为50-60℃条件下静置反应80-100min，最后过滤、烘干，加入氨基硅烷偶联剂kh-550球磨分散至少20min即可。
进一步地，上述的砂浆包括以下按重量份计的原料：五大连池火山泥75份、改性复合矿物微粉20-25份、磷石膏渣15份、钠基膨润土5份、辉绿岩纤维2.5份、氨丙基三乙氧基硅烷1份、硅树脂聚醚乳液4份、三聚磷酸钠0.5份、聚丙烯酰胺0.25份、氯化钙0.6份、粘合助剂1.5份、减水剂0.9份、发泡剂3份和抗辐照剂1.25份；辉绿岩纤维长度为700μm，长径比为11。
进一步地，上述的改性复合矿物微粉通过以下步骤制得：
步骤1：按重量份称取以下成分：蛇纹石11份、斜发沸石11份、质量浓度为25％的双氧水18份、磷酸氢钾0.7份和氨基硅烷偶联剂kh-5501份；
步骤2：将蛇纹石置于温度为600℃煅烧处理85min，取出研磨至细度45μm，得蛇纹石微粉；将斜发沸石置于温度为310℃焙烧处理2.2h，取出研磨至细度45μm，得斜发沸石微粉；将所述蛇纹石微粉和斜发沸石微粉混合得复合矿物粉；
步骤3：向复合矿物粉中加入磷酸氢钾，然后共同溶于50℃的热水中搅拌混合12min，随后加入双氧水，继续搅拌混合30min，所述搅拌转速为90r/min，之后在温度为55℃条件下静置反应90min，最后过滤、烘干，加入氨基硅烷偶联剂kh-550球磨分散至少25min即可。
进一步地，上述的粘合助剂通过以下步骤制得：按重量比(2-3):1称取萜烯树脂、马来酸二丁酯，将萜烯树脂高温高温软化后，加入马来酸二丁酯搅拌混匀即得。
优选地，上述的减水剂采用木质素磺酸钙或氨基磺酸钠。
优选地，上述的发泡剂采用adc发泡剂、obsh发泡剂或微球发泡剂中的任一种。
优选地，上述的抗辐照剂采用二茂铁。
上述的一种修补专用水泥基聚合物砂浆的制备方法，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份配比称取原料；
(2)磷石膏渣的煅烧：先将磷石膏渣在85-95℃温度下预烘干，之后输送至煅烧炉中，在温度为160-170℃温度下煅烧80-100min，随炉空冷至55-65℃后，加入氨丙基三乙氧基硅烷研磨、陈化；
(3)发泡液的制备：取硅树脂聚醚乳液、三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺、氯化钙、减水剂、发泡剂和抗辐照剂，加入其重量6-7倍的去离子水溶解搅拌；
(4)混料：将发泡液、煅烧后的磷石膏渣以及其它原料共同输送至搅拌机中，在转速为70-80r/min条件下搅拌3-4h，得浆料；
(5)研磨：将浆料输送至盘式研磨机中研磨至粒度小于等于60μm即制得本发明的修补专用水泥基聚合物砂浆；该盘式研磨机的工作参数如下：主轴转速为800-1000r/min，功率为1.0-1.2kw。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的砂浆制备简单方便，选用价格低廉的五大连池火山泥和磷石膏渣作为砂浆基料，代替了常规的高价水泥，节能利废，减少了生产成本，且该种砂浆和易性能稳定优良，密实度高，施工方便，综合造价低；其形成的保温系统无毒、无味、无放射性污染，对环境和人体无害，具有绿色环保的效益；
(2)本发明的砂浆通过对原料的选择、处理及制备工艺的改进优化，加入的五大连池火山泥、改性复合矿物微粉、辉绿岩纤维等原料成分，大大增强成品砂浆的前后期抗压强度以及与基层粘结强度，提高了砂浆系统结构的体积稳定性，细化、均匀化砂浆中的网格空间结构，有效地协调砂浆基体由于结团、分散不均匀造成的局部膨胀、收缩不协调，以至出现裂纹及空鼓等现象；
(3)本发明的砂浆体积膨胀性小，保证了砂浆在填补灌注施工过程中能以较为密实的结构硬化、成型，结构强度得以保障；同时，较小的体积变化致使其空隙率变化不明显，内部存在的大量精细微泡孔，使其具有优良的耐老化耐候、抗震防开裂、抗渗防冻融、耐酸碱腐蚀、阻燃保温、防霉隔音等特性，应用耐久性显著提高，使用寿命长，应用广泛。
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描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种修补专用水泥基聚合物砂浆，获取以下原料：五大连池火山泥70kg、改性复合矿物微粉20kg、磷石膏渣10kg、钠基膨润土4kg、辉绿岩纤维2kg(纤维长度为600μm，长径比为10)、氨丙基三乙氧基硅烷0.8kg、硅树脂聚醚乳液3kg、三聚磷酸钠0.4kg、聚丙烯酰胺0.2kg、氯化钙0.5kg、粘合助剂1kg、减水剂：木质素磺酸钙0.8kg、发泡剂：微球发泡剂2kg和抗辐照剂：二茂铁1kg；
部分原料通过以下步骤制得：
(一)改性复合矿物微粉的制备：
步骤1：获取以下成分：蛇纹石10kg、斜发沸石10kg、质量浓度为20％的双氧水15kg、磷酸氢钾0.6kg和氨基硅烷偶联剂kh-5500.8kg；
步骤2：将蛇纹石置于温度为580℃煅烧处理80min，取出研磨至细度40μm，得蛇纹石微粉；将斜发沸石置于温度为300℃焙烧处理2h，取出研磨至细度40μm，得斜发沸石微粉；将所述蛇纹石微粉和斜发沸石微粉混合得复合矿物粉；
步骤3：向复合矿物粉中加入磷酸氢钾，然后共同溶于48℃的热水中搅拌混合10min，随后加入双氧水，继续搅拌混合25min，所述搅拌转速为80r/min，之后在温度为50℃条件下静置反应80min，最后过滤、烘干，加入氨基硅烷偶联剂kh-550球磨分散20min即可。
(二)粘合助剂的制备：称取萜烯树脂0.665kg、马来酸二丁酯0.335kg，将萜烯树脂高温高温软化后，加入马来酸二丁酯搅拌混匀即得。
该种修补专用水泥基聚合物砂浆的制备方法如下：
(1)磷石膏渣的煅烧：先将磷石膏渣在85℃温度下预烘干，之后输送至煅烧炉中，在温度为160℃温度下煅烧80min，随炉空冷至55℃后，加入氨丙基三乙氧基硅烷研磨、陈化；
(2)发泡液的制备：取硅树脂聚醚乳液、三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺、氯化钙、减水剂、发泡剂和抗辐照剂，加入其重量6倍的去离子水溶解搅拌；
(3)混料：将发泡液、煅烧后的磷石膏渣以及其它原料共同输送至搅拌机中，在转速为70r/min条件下搅拌3h，得浆料；
(4)研磨：将浆料输送至盘式研磨机中研磨至粒度小于等于60μm即制得本发明的修补专用水泥基聚合物砂浆；
上述盘式研磨机的工作参数如下：主轴转速为800r/min，功率为1.0kw。
实施例2
一种修补专用水泥基聚合物砂浆，获取以下原料：五大连池火山泥75kg、改性复合矿物微粉20-25kg、磷石膏渣15kg、钠基膨润土5kg、辉绿岩纤维2.5kg(纤维长度为700μm，长径比为11)、氨丙基三乙氧基硅烷1kg、硅树脂聚醚乳液4kg、三聚磷酸钠0.5kg、聚丙烯酰胺0.25kg、氯化钙0.6kg、粘合助剂1.5kg、减水剂：氨基磺酸钠0.9kg、发泡剂：adc发泡剂3kg和抗辐照剂：二茂铁1.25kg；
部分原料通过以下步骤制得：
(一)改性复合矿物微粉的制备：
步骤1：获取以下成分：蛇纹石11kg、斜发沸石11kg、质量浓度为25％的双氧水18kg、磷酸氢钾0.7kg和氨基硅烷偶联剂kh-5501kg；
步骤2：将蛇纹石置于温度为600℃煅烧处理85min，取出研磨至细度45μm，得蛇纹石微粉；将斜发沸石置于温度为310℃焙烧处理2.2h，取出研磨至细度45μm，得斜发沸石微粉；将所述蛇纹石微粉和斜发沸石微粉混合得复合矿物粉；
步骤3：向复合矿物粉中加入磷酸氢钾，然后共同溶于50℃的热水中搅拌混合12min，随后加入双氧水，继续搅拌混合30min，所述搅拌转速为90r/min，之后在温度为55℃条件下静置反应90min，最后过滤、烘干，加入氨基硅烷偶联剂kh-550球磨分散25min即可。
(二)粘合助剂的制备：称取萜烯树脂1.125kg、马来酸二丁酯0.375kg，将萜烯树脂高温高温软化后，加入马来酸二丁酯搅拌混匀即得。
该种修补专用水泥基聚合物砂浆的制备方法如下：
(1)磷石膏渣的煅烧：先将磷石膏渣在90℃温度下预烘干，之后输送至煅烧炉中，在温度为165℃温度下煅烧90min，随炉空冷至60℃后，加入氨丙基三乙氧基硅烷研磨、陈化；
(2)发泡液的制备：取硅树脂聚醚乳液、三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺、氯化钙、减水剂、发泡剂和抗辐照剂，加入其重量6.5倍的去离子水溶解搅拌；
(3)混料：将发泡液、煅烧后的磷石膏渣以及其它原料共同输送至搅拌机中，在转速为75r/min条件下搅拌3.5h，得浆料；
(4)研磨：将浆料输送至盘式研磨机中研磨至粒度小于等于50μm即制得本发明的修补专用水泥基聚合物砂浆；
上述盘式研磨机的工作参数如下：主轴转速为900r/min，功率为1.1kw。
实施例3
一种修补专用水泥基聚合物砂浆，获取以下原料：五大连池火山泥80kg、改性复合矿物微粉25kg、磷石膏渣20kg、钠基膨润土6kg、辉绿岩纤维3kg(纤维长度为800μm，长径比为12)、氨丙基三乙氧基硅烷1.2kg、硅树脂聚醚乳液5kg、三聚磷酸钠0.6kg、聚丙烯酰胺0.3kg、氯化钙0.7kg、粘合助剂2kg、减水剂：木质素磺酸钙1.0kg、发泡剂：obsh发泡剂4kg和抗辐照剂：二茂铁1.5kg；
部分原料通过以下步骤制得：
(一)改性复合矿物微粉的制备：
步骤1：获取以下成分：蛇纹石12kg、斜发沸石12kg、质量浓度为30％的双氧水20kg、磷酸氢钾0.8kg和氨基硅烷偶联剂kh-5501.2kg；
步骤2：将蛇纹石置于温度为620℃煅烧处理90min，取出研磨至细度50μm，得蛇纹石微粉；将斜发沸石置于温度为320℃焙烧处理2.5h，取出研磨至细度50μm，得斜发沸石微粉；将所述蛇纹石微粉和斜发沸石微粉混合得复合矿物粉；
步骤3：向复合矿物粉中加入磷酸氢钾，然后共同溶于52℃的热水中搅拌混合15min，随后加入双氧水，继续搅拌混合35min，所述搅拌转速为100r/min，之后在温度为60℃条件下静置反应100min，最后过滤、烘干，加入氨基硅烷偶联剂kh-550球磨分散20min即可。
(二)粘合助剂的制备：称取萜烯树脂1.5kg、马来酸二丁酯0.5kg，将萜烯树脂高温高温软化后，加入马来酸二丁酯搅拌混匀即得。
该种修补专用水泥基聚合物砂浆的制备方法如下：
(1)磷石膏渣的煅烧：先将磷石膏渣在95℃温度下预烘干，之后输送至煅烧炉中，在温度为170℃温度下煅烧100min，随炉空冷至65℃后，加入氨丙基三乙氧基硅烷研磨、陈化；
(2)发泡液的制备：取硅树脂聚醚乳液、三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺、氯化钙、减水剂、发泡剂和抗辐照剂，加入其重量7倍的去离子水溶解搅拌；
(3)混料：将发泡液、煅烧后的磷石膏渣以及其它原料共同输送至搅拌机中，在转速为80r/min条件下搅拌4h，得浆料；
(4)研磨：将浆料输送至盘式研磨机中研磨至粒度小于等于50μm即制得本发明的修补专用水泥基聚合物砂浆；
上述盘式研磨机的工作参数如下：主轴转速为1000r/min，功率为1.2kw。
性能检测
对上述实施例1-3制得的修补专用水泥基聚合物砂浆进行如下表1中的性能检测，与下列对比例4进行对比；
对比例4：一种保温砂浆，包括以下按重量份计的原料：吸收剂1％-5％、水泥25-50％、填料10-30％、轻骨料35-60％、增强纤维0.2-1％和有机助剂1-4％；其制备方法简单，即将上述所有原料共同输送至搅拌机中常温、常态下搅拌3h即可，其中，搅拌转速控制在800r/min。
表1
由上表1可知，本发明的修补专用水泥基聚合物砂浆在各方面性能上表现俱佳，具有显著地提升，可大大满足市场的需求，另外在对比下，实施例2制得的砂浆性能最优，其相应的配方用量及制备方法为最佳方案。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。