一种自流平水泥防水砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体的说是涉及一种自流平水泥防水砂浆及其制备方法。
背景技术
自流平材料是近些年来发展起来的以无机胶凝材料为基料的一种用于地面的自找平材料。国外的自流平材料分为石膏系列自流平材料和以水泥为基本材料的水泥系列自流平材料两大类，产品俱以袋装出售，使用时只需在现场按规定加水拌合即可。自流平材料最大的特点就是能够在很短的时间内大面积的精找平地面，这对于一些工程的材料应用和质量带来了很大的帮助。
与发达国家相比，我国研究自流平地面材料起步较晚，发展速度及普及推广也较慢。其原因为：一是这种材料目前还不太适合国情，国外水泥系自流平地面材料主要用作地面自找平层，面层再铺设地面砖等，而国内用户为降低成本，通常用水泥系自流平地面材料作地面终饰层，要求既平整光洁，又耐磨，防水防裂及高强等；二是目前国内建筑工程中如大面积使用，成本造价较高，用户难以接受。
目前，市面上销售的自流平水泥砂浆主要有以下几个方面的问题：(1)早期强度低，由于水泥基自流平砂浆一般选用普通硅酸盐水泥为最主要的胶结材料，采用特细砂和较高的水灰比，造成砂浆早期强度严重不足，直接影响到施工进程和工程投入使用的时间；(2)砂浆表面平整度不够，由于砂浆配方的不完善，容易产生表面起砂、起皮、空鼓等现象，不仅影响美观，更直接危害到自流平砂浆的质量；(3)耐磨性不足，自流平水泥砂浆主要适用于大型超市、商场、停车场、工厂车间、仓库等地面，耐磨性要求高；(4)砂浆硬化后易产生收缩、开裂，首先水泥在水化反应中会产生体积收缩，其次，自流平砂浆均以薄层形式施工，高表面/体积比导致的蒸发作用产生了显著和快速的物理收缩，从而导致了砂浆硬化后开裂。
因此，如何提供一种耐磨强度高、性能优异且价格低廉的自流平水泥防水砂浆是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自流平水泥防水砂浆及其制备方法，以解决现有技术中的不足。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自流平水泥防水砂浆，由以下重量百分比的原料制成：石灰石机制砂30％-50％、半水石膏5％-7％、重钙粉13％-14％、水泥25％-32％、高铝水泥8％-12％，余量为外加剂。
本发明的有益效果在于，使用石灰石机制砂替代石英砂，起骨架作用，并减小由胶凝材料收缩引起的体积变化，能降低生产成本；半水石膏在与高铝水泥作为一种复合矿化剂和胶凝材料，起到抗裂、调凝和改善和易性能等作用；重钙粉作为一种活性填充料，不仅可以降低生产成本，还可以增加产品的韧性，提高产品强度；高铝水泥是一种快硬、高强、耐热的胶凝材料，作用为提高施工进度和早期强度；水泥作为一种胶凝材料使用。
本发明产品具有以下优点：抗裂性好、耐水性好，柔韧性好，耐久性强等特点，该产品能达到防水、耐磨效果，产品本身流动性好，能加快工程施工进度，可适用于地面返修工程，减少材料成本，节省空间，降低工程承载压力。
进一步，上述石灰石机制砂的粒径小于1mm，且，细度模数为0.6-1.0。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明石灰石机制砂在产品中起到骨架作用，并减小由胶凝材料收缩引起的体积变化，同时，因为产品要求施工厚度在5mm以下，故要求石灰石机制砂的粒径在1mm以下，细度模数在0.8左右，若不符合要求，则会影响产品的施工质量、使用效果和美观度和耐久性等情况。
进一步，上述半水石膏的细度为0.2mm方孔筛筛余量≤10％。
采用上述进一步的有益效果在于，半水石膏在本发明中作为一种复合矿化剂和胶凝材料，若细度达不到要求，则会影响使用效果
进一步，上述重钙粉的粒径小于0.045mm，且碳酸钙含量≥98％。
采用上述进一步的有益效果在于，由于本发明产品的施工厚度要求在5mm以下，而重钙粉在本发明中作为一种活性填充料，故要求细度为325目以上，即小于0.045mm。
进一步，上述水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。
采用上述进一步的有益效果在于，水泥在本发明中作为一种胶凝材料使用，产品质量符合国标GB/T%20175-2007《通用硅酸盐水泥》标准要求。
进一步，上述高铝水泥的细度为0.08mm方孔筛筛余量≤10％。
采用上述进一步的有益效果在于，高铝水泥是一种快硬、高强、耐热的胶凝材料，在本发明中作为一种胶凝材料使用，产品各性能指标符合标准要求。
进一步，上述外加剂由以下重量份数的原料制成：纤维素0.2-0.4份、有机硅氧烷0.1-0.3份、聚醚改性聚硅氧烷类0.1-0.4份、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉0.3-0.5份、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉0.7-1.5份、活化改性疏水剂0.6-1.2份、引气剂0.06-0.10份。
更进一步，上述外加剂的制备方法为：
(1)按上述外加剂的重量份数称取各原料并混合，得到混合物；
(2)将混合物升温至50-80℃，以50-80r/min的速度匀速搅拌30-60min后冷却至20-25℃，即得外加剂。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明外加剂中，纤维素能够改善自流平水泥防水砂浆的保水性能、和易性能和施工性能；有机硅氧烷和聚醚改性聚硅氧烷类是两种能抑制和消除泡沫表面的活性剂，具有良好的化学稳定剂，使自流平水泥防水砂浆表面光滑、平整，从而提高自流平的抗渗能力和增加强度；醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉是两种高分子化合物，能够提高自流平水泥防水砂浆的的柔韧性、抗老化性和耐久性；活化改性疏水剂在自流平防水砂浆表面起到抗渗作用，内部起到抗裂作用；引气剂能改善砂浆和易性和流动作用，从而有效提高砂浆耐久性能和砂浆施工性能。
一种自流平水泥防水砂浆的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述自流平水泥防水砂浆的重量称取各原料；
(2)依次将石灰石机制砂、水泥、高铝水泥、重钙粉、半水石膏和外加剂混合，然后以50-80r/min的速度匀速搅拌3-4min，即得自流平水泥防水砂浆，以包装的方式运输到工地加水拌和使用即可。
采用上述进一步的有益效果在于，本发明的制备方法减少了砂浆杂质的生成，充分混合提高了砂浆的均匀性，进而保证了产品加工质量。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)通过优化自流平水泥防水砂浆的原料配合比，研究外加剂的配方，使用石灰石机制砂替代石英砂，使产品达到耐磨地平效果，从而降低生产成本；
(2)通过优化自流平水泥防水砂浆的制备方法，减少了砂浆杂质的生成，充分混合提高了砂浆的均匀性，进而保证了产品加工质量；
(3)通过中央控制系统的研究开发与优化升级，实现自动化控制，提高效益，同时，制得的产品流动性好、粘结力强、耐磨性好、抗渗性佳，具有优异的施工性，耐久性强，质量稳定，施工方便，因此，本发明产品完全能够替代既不能保证砂浆的耐磨性和耐久性又不能保证施工性能的混凝土和地面砂浆，也能够节约材料和利用空间；
(4)本发明产品的多次设计试验结果均符合行业标准JC/T%20985-2017《地面用水泥基自流平砂浆》要求，流动性好，适用于地面潮湿的环境；由于自流平砂浆耐磨性好，可适用于地面返修工程，减少材料成本，节省空间，降低工程承载压力。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，石灰石机制砂的粒径小于1mm，且，细度模数为0.6-1.0；
半水石膏的细度为0.2mm方孔筛筛余量≤10％；
重钙粉的粒径小于0.045mm，且碳酸钙含量≥98％；
水泥为P.O42.5硅酸盐水泥；
高铝水泥的细度为0.08mm方孔筛筛余量≤10％。
实施例1
自流平水泥防水砂浆(100kg)，由以下重量的原料制成：石灰石机制砂50kg、半水石膏5kg、重钙粉13kg、水泥、高铝水泥8kg、外加剂19kg；
其中，每2.06kg外加剂含有：纤维素0.2kg、有机硅氧烷0.1kg、聚醚改性聚硅氧烷类0.1kg、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉0.3kg、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉0.7kg、活化改性疏水剂0.6kg、引气剂0.06kg。
自流平水泥防水砂浆的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述自流平水泥防水砂浆的重量称取各原料；
(2)向反应釜中依次加入纤维素、有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷类、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、活化改性疏水和引气剂并混合，得到混合物；
(3)将混合物升温至50℃，以50r/min的速度匀速搅拌60min后冷却至20℃，得到外加剂，备用；
(4)依次将石灰石机制砂、水泥、高铝水泥、重钙粉、半水石膏和外加剂加入无重力双轴桨叶混合机中混合，然后以50r/min的速度匀速搅拌4min，即得自流平水泥防水砂浆。
实施例2
自流平水泥防水砂浆(100kg)，其特征在于，由以下重量的原料制成：石灰石机制砂30kg、半水石膏7kg、重钙粉14kg、水泥32kg、高铝水泥12kg、外加剂5kg；
其中，每4.4kg外加剂含有：纤维素0.4份、有机硅氧烷0.3kg、聚醚改性聚硅氧烷类0.4kg、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉0.5kg、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉1.5kg、活化改性疏水剂1.2kg、引气剂0.10kg。
自流平水泥防水砂浆的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述自流平水泥防水砂浆的重量称取各原料；
(2)向反应釜中依次加入纤维素、有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷类、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、活化改性疏水和引气剂并混合，得到混合物；
(3)将混合物升温至80℃，以80r/min的速度匀速搅拌30min后冷却至25℃，得到外加剂，备用；
(4)依次将石灰石机制砂、水泥、高铝水泥、重钙粉、半水石膏和外加剂加入无重力双轴桨叶混合机中混合，然后以80r/min的速度匀速搅拌3min，即得自流平水泥防水砂浆。
实施例3
自流平水泥防水砂浆(100kg)，其特征在于，由以下重量的原料制成：石灰石机制砂30kg、半水石膏6kg、重钙粉14kg、水泥30kg、高铝水泥10kg，外加剂10kg；
其中，每3.08kg外加剂含有：纤维素0.3kg、有机硅氧烷0.2kg、聚醚改性聚硅氧烷类0.3g、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉0.4kg、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉1.0kg、活化改性疏水剂0.8kg、引气剂0.08kg。
自流平水泥防水砂浆的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)按上述自流平水泥防水砂浆的重量称取各原料；
(2)向反应釜中依次加入纤维素、有机硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷类、醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、活化改性疏水和引气剂并混合，得到混合物；
(3)将混合物升温至60℃，以60r/min的速度匀速搅拌45min后冷却至22℃，得到外加剂，备用；
(4)依次将石灰石机制砂、水泥、高铝水泥、重钙粉、半水石膏和外加剂加入无重力双轴桨叶混合机中混合，然后以60r/min的速度匀速搅拌4min，即得自流平水泥防水砂浆。
性能测试
各取实施例1-3制得的自流平水泥防水砂浆，按照行业标准JC/T%20985-2017《地面用水泥基自流平砂浆》的检测项目、检测方法和技术指标，分别进行以下项目检测：流动度(初始流动度、20min流动度)、拉伸粘结强度、24h抗压强度、24h抗折强度、耐磨性、抗渗压力。
检测结果如表1所示。
表1实施例1-3自流平水泥防水砂浆的项目检测结果
由表1可知，本发明实施例1-3制得的自流平水泥防水砂浆产品的检测结果均符合行业标准JC/T 985-2017《地面用水泥基自流平砂浆》要求。
以上试验说明，本发明制得的自流平水泥防水砂浆产品流动性好，适用于地面潮湿的环境；由于自流平砂浆耐磨性好，可适用于地面返修工程，减少材料成本，节省空间，降低工程承载压力。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
