本发明属于建筑材料技术领域，主要涉及一种聚合物薄层抗裂抹灰砂浆及其制备方法。
背景技术
近几年我国建筑业进入了快速发展阶段，而目前我国的住宅建筑结构基本都是以剪力墙和框剪结构为主，随着大模板的推广应用以及施工技术的提高，脱模后的混凝土表面一般都较为光滑，因此在做粉刷层施工时，容易产生水泥砂浆与光滑混凝土基层的粘结问题。然而一般粉刷层的厚度都很厚，有的甚至厚达50-60mm，粉刷层厚度的增加及粉刷层与混凝土基层的膨胀收缩差异会引发很大的应力。如果水泥砂浆与混凝土之间粘结力很低，必然会导致水泥砂浆粉刷层空鼓起壳，造成严重质量事故，甚至危及人身安全。而薄层抹灰砂浆因其薄层的特点对粘接强度、抗裂性、耐久性能有更高的要求。聚合物改性水泥砂浆以各种聚合物作为胶结料，具有粘结强度高、养护时间短、抗裂性好、耐久性好等突出优点。和普通砂浆相比，聚合物改性水泥砂浆厚度最厚的为10-15mm，薄的仅有1-2mm，可用作薄层抹灰砂浆。
公开号cn107021707a的专利申请公开了一种抗裂花岗岩石粉薄层抹灰砂浆，其特征在于：由以下按重量分数计的原料组成：花岗岩石粉35％～50％，水泥25％～35％，铅锌矿粉10％～20％，生石膏3％～5％，改性埃洛石-羟乙基纤维素复合增韧材料7～10％，聚合物胶粉0.5～1％，聚丙烯酸酯0.05～0.08％，高效减水剂0.015～0.03％；以上各原料重量分数之和为100％。上述技术方案中改性埃洛石-羟乙基纤维素复合增韧材料的制备工艺繁琐、操作复杂，大大增加了生产成本，且粘结强度、抗压强度性能不高。公开号cn107540286a的专利申请公开了一种用于混凝土基层或砌体基层的薄层抹灰砂浆，按质量比由以下原料配制后加水调制而成：水泥14.5～25％、粉煤灰2～5％、天然砂66～77％、重质碳酸钙5％、羟丙基甲基纤维醚0.04～0.07％、可再分散乳胶粉0.18～0.3％。上述技术方案中天然砂为细度模数0.7、含泥量不超过5％的特细天然山砂，原料来源匮乏，且文中并没有公开所述砂浆的具体粘结强度、抗拉压强度、收缩率以及保水率等相关性能。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种聚合物薄层抗裂抹灰砂浆及制备方法，具有较高的粘结强度、抗拉抗压强度，且收缩率低保水性好。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种聚合物薄层抗裂抹灰砂浆，包括以下重量份数的组分：
水泥150-200份；
粉煤灰70-100份；
废弃石粉30-50份；
重钙粉30-50份；
细砂600-750份；
可再分散乳胶粉8-15份；
淀粉醚1-3份；
纤维素醚1-3份；
缓凝剂1-3份；
氧化石墨烯0.5-1份；
纤维1-2份；
聚丙烯酸酯乳液10-30份；
lbcb-1触变润滑剂1-3份；
所述水泥、粉煤灰、细砂的质量比为4-5:2:15-20；
所述聚丙烯酸酯乳液的固含量为35-45％，粘度为11.5-12.5pa·s，颗粒尺寸为160-180nm；
所述纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维的混合，所述聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维的质量比为1:2-3。
粉煤灰作为掺和料直接用于砂浆中，能改善砂浆的和易性及其它性能，节约原材料，降低砂浆成本，减少环境污染。可再分散乳胶粉与水接触后可以很快再分散形成乳液，并具有与初始乳液相同的性质，即水份蒸发后可以形成膜，这种膜具有高柔韧性、高耐侯性和对各种基材的高粘结性。因此可再分散乳胶粉可以提高砂浆的柔性和可变形性、抗压强度、抗折强度、耐磨损性、韧性、粘结性。淀粉醚主要应用于建筑砂浆中，能影响以水泥为基料的砂浆的稠度，可以降低新拌砂浆的垂流程度，改变砂浆的施工性和抗流挂性。淀粉醚通常与非改性及改性的纤维素醚配合使用，对中性和碱性体系都适合，能与水泥制品中的大多数添加剂相容。淀粉醚和纤维素醚共同作用在建筑干混料中，可赋予较高的增稠性，更强的结构性，抗流挂性和易操作性。氧化石墨烯表面含有丰富的-oh、-cooh、-o-等官能团，且具有良好的分散性、易与无机纳米材料结合及与高分子聚合物的相容性较好等特性。纤维能有效防止砂浆初期塑性开裂，在砂浆中起了“二级加筋”的作用，在砂浆内部形成三维立体乱向结构，并能够锁住砂浆内部水份，使其在砂浆中能够阻止和减少由于尖端效应产生的微裂缝，减少砂浆早期应力的产生以及防止由于水份早期蒸发而引起的裂缝，从而阻碍了大面积裂缝的形成。聚丙烯酸酯乳液成膜后具有较好的弹性，当掺入砂浆中能较大地降低水灰比、提高粘结力、拉折强度、耐磨性及耐水性。
本发明在砂浆的主体成分水泥、细砂、粉煤灰的基础上，控制三者的重量比，并加入多种化学添加剂。其中可再分散乳胶粉和聚丙烯酸酯乳液在砂浆内部形成聚合物膜，与无机胶凝材料水泥、细砂构成了一个理想的粘结体系，可提高粘结力、内聚力，降低弹性模量、增强抗折强度；通过加入颗粒大小不同的废石粉、重钙粉作为集料，可产生良好的级配，以改善砂浆的孔结构，提高密实性，利于强度的增长；通过加入lbcb-1触变润滑剂，提高砂浆的触变性和抗流挂性；通过聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维的组合，长短不一的纤维在水泥浆体内部形成网络结构，可有效阻止裂缝的产生，改善砂浆的韧性，提高砂浆的抗折强度，抗冲击性，耐磨性和粘结强度；通过氧化石墨烯的加入，可显著改善聚合物、纤维在砂浆结构中的分散性，减少团聚从而提高砂浆性能。本发明通过优化砂浆的组分组成及配比含量，综合利用各组分自身优良的性能，组分间相互取长补短，获得了较高的粘结强度、抗拉抗压强度，保水率高且收缩率低的薄层抗裂抹灰砂浆。
优选地，所述聚合物薄层抗裂抹灰砂浆包括以下重量份数的组分：
水泥180份；
粉煤灰80份；
废弃石粉40份；
重钙粉40份；
细砂680份；
可再分散乳胶粉10份；
淀粉醚1份；
纤维素醚2份；
缓凝剂2份；
氧化石墨烯0.6份；
纤维1份；
聚丙烯酸酯乳液20份；
lbcb-1触变润滑剂3份；
所述聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维的质量比为1:3。
优选地，所述聚丙烯纤维长度为8-12mm，聚乙烯醇纤维长度为4-7mm。长短不同的纤维在砂浆中结合形成整体横向竖向的同时拉力，使砂浆牢固性加强，减少开裂。
优选地，所述纤维素醚为甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、羟乙基纤维素中的一种或两种以上。
优选地，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠或柠檬酸钠。
优选地，所述氧化石墨烯表面含有羟基、羧基、环氧基三种官能团。
优选地，所述细砂平均粒径为0.25-0.30mm，堆积密度为1450-1650kg/m3。
优选地，所述重钙粉的目数为300-400目。
优选地，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯共聚物，颗粒度为80-120目。
所述聚合物薄层抗裂抹灰砂浆的制备方法，具体步骤如下：
按照重量份数称取水泥、粉煤灰、废弃石粉、细砂、重钙粉，并混合均匀，再加入可再分散乳胶粉、淀粉醚、纤维素醚、缓凝剂、氧化石墨烯、纤维、聚丙烯酸酯乳液、lbcb-1触变润滑剂，充分搅拌混合均匀后获得干粉，最后加入占干粉重量15％-25％的自来水，搅拌3～5min，即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明砂浆采用废石粉、重钙粉，大大降低了砂浆的生产成本。
2、本发明通过加入的可再分散乳胶粉和聚丙烯酸酯乳液，配合长短不一的纤维组合在砂浆中形成空间连续的聚合物膜网状结构，能较大提高砂浆的粘结力、拉折强度，同时砂浆的收缩率低。
3、本发明通过氧化石墨烯的加入，显著改善聚合物、纤维在砂浆结构中的分散性，减少团聚从而提高砂浆性能。
4、本发明通过优化砂浆的组分组成及配比含量，综合利用各组分自身优良的性能，组分间相互取长补短，获得了抗裂性好，粘结强度高，抗拉抗压性能好，且收缩率低保水性好的薄层抹灰砂浆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。
下述实施例与对比例采用的细砂细度模数为2.5-3.0，堆积密度为1450-1650kg/m3。
实施例1：
称取水泥150kg、粉煤灰70kg、废弃石粉30kg、细砂600kg、重钙粉30kg，并混合均匀，再加入可再分散乳胶粉8kg、淀粉醚1kg、纤维素醚1kg、缓凝剂1kg、氧化石墨烯0.5kg、纤维1kg(聚丙烯纤维与聚丙烯醇纤维，质量比为1:3)、聚丙烯酸酯乳液10kg、lbcb-1触变润滑剂1kg，充分搅拌混合均匀后获得干粉，然后再加入占干粉重量15％-25％的自来水，搅拌3～5min，即得。
实施例2：
称取水泥200kg、粉煤灰100kg、废弃石粉50kg、细砂750kg、重钙粉50kg，并混合均匀，再加入可再分散乳胶粉15kg、淀粉醚3kg、纤维素醚3kg、缓凝剂3kg、氧化石墨烯1kg、纤维2kg(聚丙烯纤维与聚丙烯醇纤维，质量比为1:2)、聚丙烯酸酯乳液30kg、lbcb-1触变润滑剂2kg，充分搅拌混合均匀后获得干粉，然后再加入占干粉重量15％-25％的自来水，搅拌3～5min，即得。
实施例3：
称取水泥160kg、粉煤灰80kg、废弃石粉40kg、细砂680kg、重钙粉40kg，并混合均匀，再加入可再分散乳胶粉10kg、淀粉醚1kg、纤维素醚2kg、缓凝剂2kg、氧化石墨烯0.5kg、纤维1kg(聚丙烯纤维与聚丙烯醇纤维，质量比为1:3)、聚丙烯酸酯乳液20kg、lbcb-1触变润滑剂3kg，充分搅拌混合均匀后获得干粉，然后再加入占干粉重量15％-25％的自来水，搅拌3～5min，即得。
实施例4：
称取水泥150kg、粉煤灰75kg、废弃石粉40kg、细砂750kg、重钙粉40kg，并混合均匀，再加入可再分散乳胶粉10kg、淀粉醚1kg、纤维素醚2kg、缓凝剂2kg、氧化石墨烯0.8kg、纤维1kg(聚丙烯纤维与聚丙烯醇纤维，质量比为1:3)、聚丙烯酸酯乳液20kg、lbcb-1触变润滑剂3kg，充分搅拌混合均匀后获得干粉，然后再加入占干粉重量15％-25％的自来水，搅拌3～5min，即得。
实施例5：
称取水泥180kg、粉煤灰80kg、废弃石粉40kg、细砂680kg、重钙粉40kg，并混合均匀，再加入可再分散乳胶粉10kg、淀粉醚1kg、纤维素醚2kg、缓凝剂2kg、氧化石墨烯0.6kg、纤维1kg(聚丙烯纤维与聚丙烯醇纤维，质量比为1:3)、聚丙烯酸酯乳液20kg、lbcb-1触变润滑剂3kg，充分搅拌混合均匀后获得干粉，然后再加入占干粉重量15％-25％的自来水，搅拌3～5min，即得。
实施例6：
称取水泥200kg、粉煤灰80kg、废弃石粉40kg、细砂680kg、重钙粉40kg，并混合均匀，再加入可再分散乳胶粉10kg、淀粉醚1kg、纤维素醚2kg、缓凝剂2kg、氧化石墨烯0.5kg、纤维1kg(聚丙烯纤维与聚丙烯醇纤维，质量比为1:3)、聚丙烯酸酯乳液20kg、lbcb-1触变润滑剂3kg，充分搅拌混合均匀后获得干粉，然后再加入占干粉重量15％-25％的自来水，搅拌3～5min，即得。
实施例7：
称取水泥187.5kg、粉煤灰75kg、废弃石粉40kg、细砂750kg、重钙粉40kg，并混合均匀，再加入可再分散乳胶粉10kg、淀粉醚1kg、纤维素醚2kg、缓凝剂2kg、氧化石墨烯0.5kg、纤维1kg(聚丙烯纤维与聚丙烯醇纤维，质量比为1:3)、聚丙烯酸酯乳液20kg、lbcb-1触变润滑剂3kg，充分搅拌混合均匀后获得干粉，然后再加入占干粉重量15％-25％的自来水，搅拌3～5min，即得。
对比例1-9：
与实施例5相比，对比例1-8按表1所示重量份数称量水泥、粉煤灰、细砂、废弃石粉、重钙粉、可再分散乳胶粉、淀粉醚、纤维素醚、缓凝剂、氧化石墨烯、纤维(聚丙烯纤维与聚丙烯醇纤维，质量比为1:3)、聚丙烯酸酯乳液、lbcb-1触变润滑剂，其他操作与实施例5相同。与实施例5相比，对比例9采用的纤维为聚丙烯纤维，其他操作与实施例5相同。
表1
性能测试：
1、砂浆抗开裂性能
测试实施例1-7和对比例1-9制备的薄层抗裂抹灰砂浆的抗开裂性能，按照jg/t157-2004《建筑外墙用腻子》中关于动态抗开裂方法的规定。测试方法如下:
使用专用型框，将配制好的待测砂浆刮涂在石棉水泥板上尺寸为200mm×150mm×(4-6)mm，湿膜厚度2mm，保证表面平整如一。将刮涂好的试板在标准环境下养护7天，每一样品制备3块试板。将试板放在动态抗开裂试验仪上测试，记录待测材料层开裂前，石棉水泥板开裂的最大宽度，精确至0.02mm。三块试板中以数值较大的两块试板测试结果的算术平均值作为最终结果。
测试结果如表2所示。
2、砂浆抗拉压及收缩保水性能
测试实施例1-7和对比例1-9制备的砂浆的抗压强度、抗折强度、粘结强度，依据标准gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》，强度试验的龄期分别为7天、28天，试件的尺寸均为40mm×40mm×160mm，粘接强度依据标准jc/t907-2002《混凝土界面处理剂》进行测试。收缩性能采用jc/t603《水泥胶砂干缩试验方法》中关于收缩率的测试方法。砂浆的保水率测试依据jgj/t70-2009《砂浆保水性试验方法》。
测试结果如表3所示。
表2
续表2
表3
续表3
由表1、表2、表3可看出，本发明聚合物薄层抗裂抹灰砂浆，其抗裂性能好，抗拉压性能好、粘结强度高，收缩率低，保水性好。对比例1-5与本发明砂浆相比，减少本发明组分中重钙粉、可再分散乳胶粉、纤维、聚丙烯酸酯乳液、lbcb-1触变润滑剂中任一个组分，制备得到的砂浆性能显著下降。对比例6-7的水泥、粉煤灰、细砂的质量比不在本发明砂浆的比值范围内，制备得到的砂浆性能明显低于本发明砂浆。对比例8采用的纤维不是本发明的组合纤维，制备得到的砂浆性能也明显低于本发明砂浆。对比例9不加入本发明中的氧化石墨烯，制备得到的砂浆性能也明显低于本发明砂浆。可知，本发明聚合物薄层抗裂抹灰砂浆通过各组分的选择和重量配比，综合利用各组分自身优良的性能，组分间相互取长补短、共同作用，得到的砂浆性能优异。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。