本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)水泥砂漿及其制備方法。
背景技術(shù)：
普通砂漿因拉壓比低，干縮變形大，抗?jié)B性、抗裂性、耐腐蝕性差，密度大，其使用范圍受到很大的限制。隨著工業(yè)的發(fā)展，要進(jìn)一步提砂漿的性能，就要改進(jìn)膠結(jié)材料的性能，因此出現(xiàn)了聚合物砂漿。利用聚合物對(duì)水泥砂漿進(jìn)行改性使之在保持水泥原有的無(wú)機(jī)材料抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、耐老化的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，增加了有機(jī)材料粘結(jié)力大、變形性好、密封性強(qiáng)的特點(diǎn)，從而使水泥砂漿的粘結(jié)力、抗凍性和抗?jié)B力都有了較大的提高。然而，對(duì)于水泥砂漿而言，由于缺乏骨料組分，其比普通混凝土的脆性還大，同時(shí)它還具有普通混凝土的限制，如強(qiáng)度越大、脆性越大，因此，如何得到一種高強(qiáng)度同時(shí)適合工程應(yīng)用的水泥砂漿存在一定的技術(shù)瓶頸，需要添加較好的增韌材料，以降低其脆性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高強(qiáng)度水泥砂漿及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明的第一個(gè)目的是保護(hù)一種高強(qiáng)水泥砂漿，該水泥砂漿所用原料按重量份計(jì)包括，水泥80-100份、50～200目的細(xì)沙120-180份、水20-50份、水性聚氨酯10-15份、增韌材料10-15份、早強(qiáng)劑1.5-6份、粉煤灰5-10份、聚合物膠粉2-6份、新戊二醇2-8份、十二烷基苯磺酸鈉0.2-0.8份、減水劑0.9-2.4份。
其中，所述減水劑為萘系高效減水劑，其減水率為18-24%；
所述早強(qiáng)劑為氯鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、三乙醇胺、乙酸、乙酸鹽中的一種或多種；
所述聚合物膠粉為vac/veova型可再分散性乳膠粉。
所述增韌材料是采用經(jīng)活化處理的埃洛石先與氯化亞砜反應(yīng)，然后與雙官能團(tuán)有機(jī)化合物反應(yīng)，使埃洛石表面負(fù)載活潑官能團(tuán)；再將其與三聚氯氰反應(yīng)，得到表面含氯三嗪環(huán)的埃洛石；最后將其與羥乙基纖維素經(jīng)親核取代反應(yīng)制備得到；其具體制備方法包括如下步驟：
1）將1-20kg經(jīng)活化處理的埃洛石和5-50kg氯化亞砜溶于30-200l有機(jī)溶劑j中，在30-50℃下攪拌5-12h后，在20khz、100kw的超聲波清洗機(jī)中于60-80℃下超聲8-12h，然后以3500-5000rpm的轉(zhuǎn)速離心20-30min，分離固體并經(jīng)有機(jī)溶劑k洗凈后，再在30-40℃下真空干燥24-48h；
2）將3-20kg步驟1）處理后的埃洛石與1-5kg雙官能團(tuán)有機(jī)化合物、1-5l3-甲基吡啶于50-200l有機(jī)溶劑j中混合，在40-50℃下攪拌3-12h后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、在20khz、100kw的超聲波清洗機(jī)中于80-90℃下超聲反應(yīng)5-8h后，蒸除3-甲基吡啶和有機(jī)溶劑j，再經(jīng)混合溶劑l洗凈后，在10-20℃下真空干燥24-36h；
3）將2-18kg步驟2）處理后的埃洛石和0.5-5kg三聚氯氰在50-200l四氫呋喃中混合，在0-10℃下攪拌12-24h后，在20khz、100kw的超聲波清洗機(jī)中于0-10℃下超聲2-6h后，再在0-10℃下反應(yīng)30-72h，然后經(jīng)四氫呋喃洗凈，在10-15℃下真空干燥24-48h；
4）將2-15kg步驟3）處理后的埃洛石在50-260ln-甲基吡咯烷酮中溶解后，加入到溶解有1-5kg羥乙基纖維素的20-80l吡啶溶液中，在10-20℃下攪拌3-10h后，在40khz、200kw的超聲波清洗機(jī)中于10-20℃下超聲1-3h，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至40-60℃，恒溫反應(yīng)24-48h后，再升溫至83-95℃，恒溫反應(yīng)24-48h，然后蒸除溶劑，用水洗凈后，在50℃下真空干燥24-48h，得所述增韌材料。
其中，所述有機(jī)溶劑j為二甲苯、n-甲基吡咯烷酮或n,n’-二甲基甲酰胺中的一種；所述有機(jī)溶劑k為四氫呋喃或丙酮；所述雙官能團(tuán)有機(jī)化合物為乙二醇或1,3-丙二醇；所述混合溶劑l由乙醇、丙酮和水按體積比3:1:6組成；所述羥乙基纖維素的粘均分子量為5000-30000，取代度為0.5-2.5。
步驟1）中所述經(jīng)活化處理的埃洛石的制備方法包括如下步驟：
a）將埃洛石經(jīng)機(jī)械粉碎處理并經(jīng)400目篩選后待用；
b）在兩個(gè)相同的12l尼龍罐中各裝入55顆直徑為5mm的不銹鋼球和50顆直徑為10mm的不銹鋼球，然后分別加入步驟a）所得埃洛石粉5kg，再分別滴加500ml無(wú)水乙醇，用尼龍蓋密封；將兩個(gè)球磨罐對(duì)稱(chēng)地放入行星式球磨機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為300rpm、且每60min自動(dòng)轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向的條件下球磨45-50h后，得到平均長(zhǎng)度為180-200nm的短切埃洛石；
c）將步驟b）所得短切埃洛石加入到ph為8、濃度為12wt%的tween40的水溶液中超聲20h，過(guò)濾，用水洗凈后，于65-67℃下真空干燥24h后即得。
本發(fā)明第二個(gè)目的是保護(hù)所述高強(qiáng)水泥砂漿的制備方法，即先將水泥、細(xì)沙、粉煤灰加入攪拌機(jī)，干攪2-3min；然后依次加入水性聚氨酯、增韌材料、早強(qiáng)劑、聚合物膠粉、新戊二醇、十二烷基苯磺酸鈉、減水劑和水，繼續(xù)攪拌5-10min后進(jìn)行施工；經(jīng)標(biāo)養(yǎng)28天得到成品水泥砂漿。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案有如下有益效果：
（1）本發(fā)明所提供的改性埃洛石，是通過(guò)多步驟表面改性反應(yīng)，將增韌效能優(yōu)異的埃洛石和羥乙基纖維素這兩種增韌材料有效結(jié)合，從而形成的一種獨(dú)特的復(fù)合增韌體系。該改性埃洛石能在水泥砂漿中充分分散，并能有效發(fā)揮材料協(xié)同增韌的效果，賦予水泥砂漿良好的韌性、各向同性、抗疲勞性，是一種高性能水泥砂漿增韌材料。
（2）本發(fā)明增韌用改性埃洛石可以很方便地與水泥砂漿中的其它組分混合均勻，且所制備的水泥砂漿的強(qiáng)度可以達(dá)到40-60mpa，并具有良好韌性。
（3）本發(fā)明所提供的改性埃洛石對(duì)環(huán)境友好，且其原料來(lái)源豐富，成本較低，制備條件容易滿足。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅限于此。
所用埃洛石為市售，其主要規(guī)格：性狀：白色粉末；密度：2.4-2.5g/cm3；組成成分：sio2：58.23、al2o3：40.96、fe2o3：0.34、tio2：0.15、p2o5：0.14；管外徑：40-60nm；管內(nèi)徑：15-20nm；長(zhǎng)度：<1.1μm；比表面積：52.6m2/g。
所用tween40（casno.9005-66-7）為市售，其主要規(guī)格：性狀：琥珀色油狀液體；酸值(kohmg/g)：≤2.0；羥值(kohmg/g)：85-100；hlb值：15.5；皂化值(kohmg/g)：40-55；水份(%)：≤2.5。
所用羥乙基纖維素的粘均分子量為5000-30000，取代度為0.5-2.5。
所用減水劑為萘系高效減水劑，其減水率為18-24%。
所用聚合物膠粉為vac/veova型可再分散性乳膠粉。
實(shí)施例1埃洛石的活化處理
a）將埃洛石經(jīng)機(jī)械粉碎處理并經(jīng)400目篩選后待用；
b）在兩個(gè)相同的12l尼龍罐中各裝入55顆直徑為5mm的不銹鋼球和50顆直徑為10mm的不銹鋼球，然后分別加入步驟a）所得埃洛石粉5kg，再分別滴加500ml無(wú)水乙醇，用尼龍蓋密封；將兩個(gè)球磨罐對(duì)稱(chēng)地放入行星式球磨機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為300rpm、且每60min自動(dòng)轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向的條件下球磨45h后，得到平均長(zhǎng)度為200nm的短切埃洛石；
c）將步驟b）所得短切埃洛石加入到ph為8、濃度為12wt%的tween40的水溶液中超聲20h，過(guò)濾，用水洗凈后，于65℃下真空干燥24h后即得。
實(shí)施例2改性埃洛石的制備
1）將15kg實(shí)施例1所得經(jīng)活化處理的埃洛石和35kg氯化亞砜溶于150ln-甲基吡咯烷酮中，在40℃下攪拌10h后，在20khz、100kw的超聲波清洗機(jī)中于70℃下超聲10h，然后以4000rpm的轉(zhuǎn)速離心25min，分離固體并經(jīng)丙酮洗凈后，再在35℃下真空干燥40h；
2）將12kg步驟1）處理后的埃洛石與3.5kg乙二醇、3.5l3-甲基吡啶于120ln-甲基吡咯烷酮中混合，在45℃下攪拌8h后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、在20khz、100kw的超聲波清洗機(jī)中于85℃下超聲反應(yīng)6h后，蒸除3-甲基吡啶和n-甲基吡咯烷酮，再經(jīng)混合溶劑l洗凈后，在15℃下真空干燥30h；
3）將10kg步驟2）處理后的埃洛石和3kg三聚氯氰在130l四氫呋喃中混合，在0℃下攪拌20h后，在20khz、100kw的超聲波清洗機(jī)中于0℃下超聲4h后，再在0℃下反應(yīng)60h，然后經(jīng)四氫呋喃洗凈，在12℃下真空干燥40h；
4）將9kg步驟3）處理后的埃洛石在200ln-甲基吡咯烷酮中溶解后，加入到溶解有3kg羥乙基纖維素的60l吡啶溶液中，在15℃下攪拌6h后，在40khz、200kw的超聲波清洗機(jī)中于15℃下超聲2h，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至55℃，恒溫反應(yīng)40h后，再升溫至90℃，恒溫反應(yīng)36h，然后蒸除溶劑，用水洗凈后，在50℃下真空干燥32h，即得改性埃洛石。
步驟2）中所用混合溶劑l由乙醇、丙酮和水按體積比3:1:6組成；
實(shí)施例3高強(qiáng)水泥砂漿的制備
先將水泥80重量份、50～200目細(xì)沙120重量份、粉煤灰10重量份加入攪拌機(jī)，干攪2-3min；然后依次加入水性聚氨酯15重量份、增韌材料（實(shí)施例2所得改性埃洛石）15重量份、早強(qiáng)劑1.5重量份、聚合物膠粉3重量份、新戊二醇2重量份、十二烷基苯磺酸鈉0.4重量份、減水劑0.9重量份和水50重量份，繼續(xù)攪拌5-10min后進(jìn)行施工；經(jīng)標(biāo)養(yǎng)28天得到成品水泥砂漿。
經(jīng)檢測(cè)，所得成品水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度、吸水率和收縮率分別是42.85mpa、19.8mpa、3.45mpa、0.35%和0.38%。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。