本发明属于建筑材料，具体地，涉及一种提高混凝土排水管道抗裂性能的水泥砂浆及其制备方法。
背景技术：
1、混凝土排水管道广泛应用于城市排水系统，对于基础建设和城市发展中起着至关重要的作用。混凝土排水管道捻缝水泥砂浆通常由水泥、砂子和水混合而成，但由于管道材料和施工环境等因素，传统的水泥砂浆往往在干燥过程中会出现收缩，管道容易出现裂纹，影响其使用寿命和安全。
2、为了提高抗裂性能，需要提供一种具有抗裂性好的水泥砂浆及其制备方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的问题，为了提高材料抗裂性能，我们引入了一种新的掺和材料—氨纶。本发明提供了一种提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，具有抗压、抗裂以及分布均匀的特点。
2、本发明的另一目的在于提供一种提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆的制备方法及其施工工艺。
3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，所述水泥砂浆包括以下原料组分：水泥、砂、水、氨纶纤维和分散剂；
5、特别地，所述水泥包括p·o水泥、p·i水泥、p·ⅱ水泥、p·ⅲ水泥、p·ⅳ水泥和p·ⅴ水泥中的至少一种，优选为p·i水泥，具有强度高、性能稳定和抗裂性能好的优点，可以提高水泥砂浆的整体强度和抗裂性能。
6、特别地，所述砂包括海砂、河砂和山砂中的至少一种，优选为河砂中的中砂，中砂具有颗粒适中、表面光滑和杂质含量少的特点，用作水泥砂浆原料制备，可以增强混凝土的强度和耐久性，光滑的表面可以减少对建筑材料的磨损和破坏，有利于保护建筑物。
7、特别地，所述分散剂包括木质素磺酸盐、聚羧酸盐、丙烯酸盐和聚合物乳液中的至少一种。优选为木质素磺酸盐分散剂，分散剂主要作用原理是通过增加颗粒表面的电荷，在颗粒表面形成一层颗粒相反的离子或极性基团，从而产生静电吸引力，改变了颗粒与液体之间的相互作用力，使颗粒之间相互排斥而悬浮在液体中，从而达到分散效果。分散剂与水泥砂浆成分之间在发生化学键的作用下，可以使水泥砂浆各成分之间混合更加均匀，在不破坏水泥砂浆流变性的情况下，减少水的用量，提高砂浆的密度，降低泵压进而提高砂浆的可泵性，使浇筑更加顺利，从整体上提高了水泥砂浆的强度、抗渗透性和抗裂性。
8、特别地，所述氨纶纤维包括聚氨基聚合物或共聚物制备的聚酯型氨纶纤维和聚醚型氨纶纤维中的至少一种，优选为聚醚型氨纶纤维，聚醚型氨纶纤维具有高强度、耐磨性好和化学性质稳定的优点，可以整体提高水泥砂浆的稳定性与抗裂性能。
9、所述水泥、砂、水、氨纶纤维的质量配比为mc：ms：mw：msf＝1.0：1.5：0.5：msf，其中mc表示水泥质量占比、ms表示砂质量占比、mw表示水质量占比和msf表示氨纶纤维质量占比；所述分散剂的含量选择为氨纶纤维质量的2％-4％；
10、其中所述氨纶纤维的掺量msf按水泥砂浆的总体积分数计算包括0％、0.39％、0.58％、0.77％、0.96％和1.15％，其中所述氨纶纤维的掺量msf按水泥砂浆的总体积分数计算，其中0％为1m3水泥砂浆中不掺加氨纶纤维，0.39％为1m3水泥砂浆中掺加30kg氨纶纤维，0.58％为1m3水泥砂浆中掺加45kg氨纶纤维，0.77％为1m3水泥砂浆中掺加60kg氨纶纤维，0.96％为1m3水泥砂浆中掺加75kg氨纶纤维和1.15％为1m3水泥砂浆中掺加90kg氨纶纤维。
11、所述氨纶纤维为经过预处理后的氨纶纤维材料，处理方法包括以下步骤：
12、撕裂：将氨纶纤维放在桌面上，用刀具将其剪成20-50mm长度的小段，然后用手撕开，注意使用的力度，避免破坏纤维结构，得到短氨纶纤维；
13、烘干：将撕开后的短氨纶纤维放入温度为100-120℃的烘箱中烘烤1-2h，得到干燥短氨纶纤维；
14、静电处理：将干燥短氨纶纤维通过静电发生器，静电发生器通过高压电晕放电，使氨纶表面带上静电，带电的氨纶纤维在静电场的作用下被极化带有负电荷，得到处理后氨纶纤维。
15、上述经过预处理后的氨纶纤维，由于同种电荷相互排斥原理，静电处理可以增加纤维与水泥砂浆的粘附性，在分散剂的协同作用下，氨纶纤维会更加均匀地分散在水泥砂浆中，从整体上增加氨纶纤维与水泥砂浆的粘附性，进而提高了水泥砂浆的强度和抗裂性。
16、一种提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，所述水泥砂浆的制备方法包括以下步骤：
17、按照配比称取原料，将水泥、砂和水放入搅拌机中，进行搅拌混合5-10min，然后加入处理过的氨纶纤维和分散剂，继续搅拌混合10-15min，得到水泥砂浆。
18、一种提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆的应用施工工艺，所述施工工艺包括以下步骤：
19、在排水管道的施工过程中，将制备好的水泥砂浆采用建筑施工工艺将其浇筑进入混凝土排水管道捻缝中，在浇筑的同时进行振捣密实，确保水泥砂浆混凝土的紧密性和均匀性，避免气孔和裂缝的产生。
20、本发明的有益效果：
21、与现有技术相比，本发明选用了了聚醚型氨纶纤维、河砂中的中砂、硅酸盐类p·i水泥作为主要原料，聚醚型氨纶纤维具有高强度、耐磨性好和化学性质稳定的优点；中砂具有颗粒适中、表面光滑和杂质含量少的特点，光滑的表面可以减少对建筑材料的磨损和破坏，有利于保护建筑物；硅酸盐水泥的强度较高，多种优异性能材料的结合，可以大大提高了水泥砂浆混凝土的强度和耐久性。而且经过预处理后的氨纶纤维，由于同种电荷相互排斥原理，静电处理可以增加纤维与水泥砂浆的粘附性，在分散剂的协同作用下，通过增加氨纶纤维与砂浆颗粒表面的电荷，在表面形成一层相反的离子，从而产生静电吸引力，改变了氨纶纤维与砂浆之间的相互作用力，分散剂与砂浆之间也发生化学作用，在化学作用力下，氨纶纤维会更加均匀地分散在水泥砂浆中，在不破坏水泥砂浆流变性的情况下，减少水的用量，提高砂浆的密度，降低泵压进而提高砂浆的可泵性，使浇筑更加顺利，从整体上提高了水泥砂浆的强度、抗渗透性和抗裂性。
22、采用本方法制备的混凝土排水管道捻缝水泥砂浆具有显著的抗裂性能，可以有效延长其使用寿命，降低维护成本，提高市政工程的可靠性。这一技术的应用有望在混凝土排水管道领域产生积极的经济和社会效益。
1.一种提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，其特征在于：所述水泥砂浆包括以下原料组分：水泥、砂、水、氨纶纤维和分散剂；
2.根据权利要求1所述的提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，其特征在于：所述氨纶纤维的掺量msf按水泥砂浆的总体积分数计算包括0％、0.39％、0.58％、0.77％、0.96％和1.15％。
3.根据权利要求2所述的提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，其特征在于：所述氨纶纤维的掺量msf按水泥砂浆的总体积分数计算，其中0％为1m3水泥砂浆中不掺加氨纶纤维，0.39％为1m3水泥砂浆中掺加30kg氨纶纤维，0.58％为1m3水泥砂浆中掺加45kg氨纶纤维，0.77％为1m3水泥砂浆中掺加60kg氨纶纤维，0.96％为1m3水泥砂浆中掺加75kg氨纶纤维和1.15％为1m3水泥砂浆中掺加90kg氨纶纤维。
4.根据权利要求3所述的提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，其特征在于：所述氨纶纤维包括聚氨基聚合物或共聚物制备的聚酯型氨纶纤维和聚醚型氨纶纤维中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，其特征在于：所述氨纶纤维为经过预处理后的氨纶纤维材料，处理方法包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，其特征在于：所述水泥砂浆中的水泥包括p·o水泥、p·i水泥、p·ⅱ水泥、p·ⅲ水泥、p·ⅳ水泥和p·ⅴ水泥中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，其特征在于：所述水泥砂浆中的砂包括海砂、河砂和山砂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆，其特征在于：所述分散剂包括木质素磺酸盐、聚羧酸盐、丙烯酸盐和聚合物乳液中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的提高混凝土排水管道抗裂性的水泥砂浆的制备方法，其特征在于：所述水泥砂浆的制备方法包括以下步骤：
10.一种提高混凝土排水管道抗裂性的方法，其特征在于：在排水管道的施工过程中，将权利要求9所述制备好的水泥砂浆浇筑进入混凝土排水管道捻缝中，在浇筑的同时进行振捣密实。