一种用乳化沥青改性的砂浆和混凝土.pdf

本发明涉及一种用乳化沥青改性的砂浆和混凝土，主要应用于建筑保温、防水等领域。其特征在于，所述砂浆和混凝土主要由无机胶凝材料、乳化沥青、骨料、水及其他添加剂混合而成。该发明采用乳化沥青代替聚合物乳液或胶粉，用于制备改性水泥砂浆和混凝土，提高了砂浆和混凝土的多种性能，在建筑外墙保温领域及防水领域应用效果明显。所制得的防水混凝土与未添加乳化沥青和成膜性聚合物的混凝土相比，其吸水率降低20％以上，抗氯离子渗透性能提高30％以上，抗碳化性能提高15％以上。在建筑节能的外墙保温领域，用乳化沥青制备的聚苯颗粒保温砂浆、聚苯板保温系统的粘结砂浆和抹面砂浆，在保证性能的前提下，可以大大节约材料成本。

1、  一种由乳化沥青改性的砂浆，其特征在于：它由无机胶凝材料、乳化沥青、骨料、水及其他添加剂即聚合物、纤维、增稠剂、消泡剂混合而成，各组成成分的质量比如下：
无机胶凝材料  2.0       乳化沥青中固体组分  0.10～0.50
聚合物        0～0.32   增稠剂              0.003～0.020
纤维          0～0.04   消泡剂              0～0.010
水            0.8～2.4  砂                  1.0～5.0
减水剂        0～0.024

2、  根据权利要求1所述的砂浆，其特征在于；所述无机胶凝材料是水泥，或石膏，或其他无机胶凝材料如水玻璃，或者是水泥和石膏及其他无机胶凝材料一起使用，所述水泥是普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥中的一种单独使用或多种混合使用；所述石膏是二水石膏、无水石膏、半水石膏中的一种单独使用或多种混合使用。

3、  根据权利要求1所述的砂浆，其特征在于；所述乳化沥青中固体组分是指乳化沥青中除水以外的其他所有组分的质量总和，此处的乳化沥青可以是普通的乳化沥青，也可以是经过聚合物改性的乳化沥青。

4、  根据权利要求1所述的砂浆，其特征在于；所述聚合物是胶粉，或者是不同固含量的聚合物乳液，当使用聚合物乳液时，需根据聚合物乳液的浓度调节水的加入量。

5、  根据权利要求1所述的砂浆，其特征在于；所述纤维是高分子聚合纤维，或者是天然的植物纤维。

6、  根据权利要求1所述的砂浆，其特征在于；所述水的加入量是此配方中所有水的量，包括乳化沥青中所含水的量及其他组分中所含水的量。

7、  根据权利要求1所述的砂浆，其特征在于；所述砂是河砂、陆砂、山砂、海砂或碎石，细度模量在1.4～2.8范围内。

8、  根据权利要求1所述的砂浆，其特征在于；所述减水剂是聚羧酸系减水剂，或者是萘系减水剂。

9、  根据权利要求1所述的砂浆，其特征在于；所述砂浆的制备方法是将原料按上述配比配好，然后置于砂浆搅拌机中搅拌，以25～35r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以40～50r/min的速度搅拌2min。

一种用乳化沥青改性的砂浆和混凝土
技术领域
本发明涉及一种利用乳化沥青改性的水泥砂浆和混凝土，主要应用于保温、防水等领域，如墙体保温，堤坝防水等。
背景技术
随着现代化的进程，建筑行业的发展和建筑技术的不断进步以及水泥砂浆的广泛应用，对砂浆的性能提出了更多更高的要求，而传统的水泥砂浆存在着很多缺点，如抗压强度较高而抗拉强度和粘结强度较低，弹性模量较高而变形能力较差，性质较脆，容易开裂等等，使得其在应用中面临着很多困难。采用聚合物乳液或可再分散胶粉对砂浆或混凝土进行改性，可以赋予砂浆或混凝土许多优越的性能。大量的研究和实践表明，聚合物加入水泥基砂浆或混凝土体系，其作用体现在两个方面：对新拌砂浆性能的改善，比如提高砂浆早期粘结力、改善工作性能和可操作时间等；对凝结后砂浆性能的改善，如改善力学性能，提高抗折强度及极限形变，增加柔韧性，提高砂浆粘结强度，降低体积收缩率，降低孔隙率，提高抗渗耐水性等，最终达到延长砂浆或混凝土体系使用寿命的功能。聚合物改性砂浆或混凝土已经是一个广泛为人们所接受的概念并在建筑工业中得到了长足的应用。
实际建筑工业中广泛应用的聚合物乳液主要有丁苯胶乳(SBR)，丙烯酸酯类乳液及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)乳液等几大类。但由于这些聚合物乳液的价格很高，在许多场合限制了其大量的应用，目前还是主要集中在一些有特殊性能要求的砂浆中，而在混凝土中的应用仍然很少。乳化沥青的价格则一般为聚合物乳液的1/10～1/5，远远低于聚合物乳液的成本。如果在一些应用场合可以代替或部分取代聚合物乳液，达到类似的性能，则可以大大推动聚合物(沥青)改性砂浆或混凝土的工程应用，比如在地铁、隧道水泥基防水材料、外墙保温体系中的聚苯板的粘结砂浆和抹面砂浆，近海作业、桥梁的各种混凝土等。
发明内容
本发明的目的在于：以相对于聚合物价格较低的乳化沥青替代或部分替代聚合物对砂浆和混凝土进行改性，从而发明以下三种新型材料：
1>发明了一种用于建筑节能的保温材料——一种用乳化沥青改性的保温砂浆。
发明的方案是：一种由乳化沥青改性的砂浆，其特征在于由无机胶凝材料(水泥、石膏)、乳化沥青、骨料、水及其他添加剂(聚合物、纤维、增稠剂、消泡剂)混合而成，各组成成分的质量比如下(多孔材料按体积计算)：
无机胶凝材料  2.0             乳化沥青(固)    0.10～0.40
聚合物        0～0.10         增稠剂          0.004～0.040
纤维          0～0.08         消泡剂          0～0.010
水            1.8～2.8        多孔材料        3L/Kg～8L/Kg
所述的无机胶凝材料可以是水泥，也可以是石膏，也可以是其他无机胶凝材料(如水玻璃等)，也可以是水泥和石膏及其他无机胶凝材料一起使用。此处的水泥可以是普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥等中的一种单独使用或多种混合使用。此处的石膏可以是二水石膏(生石膏)、无水石膏(硬石膏)、半水石膏(烧石膏)中的一种单独使用或多种混合使用。
所述的乳化沥青(固)是指乳化沥青中所含沥青的量，此处的乳化沥青可以是普通的乳化沥青，也可以是经过聚合物改性的乳化沥青，如SBR改性乳化沥青、SBS改性乳化沥青。需根据乳化沥青浓度的不同调节水的加入量。
所述的聚合物可以是胶粉，也可以是不同固含量的聚合物乳液。当使用聚合物乳液时，需根据聚合物乳液的浓度调节水的加入量。
所述的纤维可以是高分子聚合纤维，如聚丙烯纤维等，也可以是天然的植物纤维，如玉米秸秆纤维、麦秸纤维等。
所述的水的加入量是此配方中所有水的量，包括乳化沥青中所含水的量及其他组分(如聚合物乳液、添加剂等)中所含水的量。
所述的多孔材料可以是各种高分子泡沫颗粒，如聚苯乙烯泡沫颗粒，也可以添加植物经打碎的颗粒，如玉米秸秆颗粒、玉米芯颗粒等。
上述一种用乳化沥青进行改性并用作保温砂浆的制备方法是将原料按上述配比配好后，置于胶沙搅拌机中搅拌，以25～35r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以40～50r/min的速度搅拌2min。
所制得的保温砂浆硬化后满足以下条件(测试方法参照标准JG 158-2004)：
抗压强度≥200kPa；
干表观密度介于200Kg/m³到600Kg/m³；
导热系数≤0.09W/(m·K)；
软化系数≥0.7。
2>发明了一种用于建筑节能的外墙保温系统中的粘结砂浆及抹面砂浆。
发明的方案是：一种由乳化沥青改性的砂浆，其特征在于由无机胶凝材料(水泥、石膏)、乳化沥青、骨料、水及其他添加剂(聚合物、纤维、增稠剂、消泡剂)混合而成，各组成成分的质量比如下：
无机胶凝材料  2.0            乳化沥青(固)   0.10～0.50
聚合物        0～0.32        增稠剂         0.003～0.020
纤维          0～0.04        消泡剂         0～0.010
水            0.8～2.4       砂             1.0～5.0
减水剂        0～0.024
所述的无机胶凝材料可以是水泥，也可以是石膏，也可以是其他无机胶凝材料(如水玻璃等)，也可以是水泥和石膏及其他无机胶凝材料一起使用。此处的水泥可以是普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥等中的一种单独使用或多种混合使用。此处的石膏可以是二水石膏(生石膏)、无水石膏(硬石膏)、半水石膏(烧石膏)中的一种单独使用或多种混合使用。
所述的乳化沥青(固)是指乳化沥青中所含沥青的量，此处的乳化沥青可以是普通的乳化沥青，也可以是经过聚合物改性的乳化沥青，如SBR改性乳化沥青、SBS改性乳化沥青。需根据乳化沥青浓度的不同调节水的加入量。
所述的聚合物可以是胶粉，也可以是不同固含量的聚合物乳液。当使用聚合物乳液时，需根据聚合物乳液的浓度调节水的加入量。
所述的纤维可以是高分子聚合纤维，如聚丙烯纤维等，也可以是天然的植物纤维，如玉米秸秆纤维、麦秸纤维等。
所述的水的加入量是此配方中所有水的量，包括乳化沥青中所含水的量及其他组分(如聚合物乳液、添加剂等)中所含水的量。
所述的砂可以是河砂、陆砂、山砂、海砂或碎石，细度模量在1.4～2.8范围内。
所述的减水剂可以是聚羧酸系减水剂，也可以是萘系减水剂。
上述一种由乳化沥青进行改性并用作粘结砂浆及抹面砂浆的制备方法是将原料按上述配比配好，然后置于砂浆搅拌机中搅拌，以25～35r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以40～50r/min的速度搅拌2min。
所制得的粘结砂浆满足以下条件(测试方法参照标准JG 149-2003)：


EPS板：发泡聚苯乙烯板
3>发明了一种用于建筑物防水抗渗的砂浆或混凝土材料。
发明的方案是：一种由乳化沥青改性的砂浆或混凝土，其特征在于由无机胶凝材料、乳化沥青、骨料、水及其他添加剂(聚合物、纤维、增稠剂、消泡剂)混合而成。防水砂浆可分为柔性防水砂浆和刚性防水砂浆。
柔性防水砂浆的各组成成分的质量比如下：
无机胶凝材料  2.0           乳化沥青(固)   1.00～1.60
成膜性聚合物  0～1.80       增稠剂         0～0.020
纤维          0～0.04       消泡剂         0～0.008
水            1.4～2.4      砂             1.00～8.00
减水剂        0～0.024
刚性防水砂浆的各组成成分的质量比如下：
无机胶凝材料  2.0           乳化沥青(固)   0.15～1.00
成膜性聚合物  0～1.00       增稠剂         0～0.020
纤维          0～0.04       消泡剂         0～0.008
水            0.70～1.6     砂             1.00～8.00
减水剂        0.002～0.060
防水混凝土各组成成分的质量比如下：
水泥          2.0           乳化沥青(固)   0.02～1.00
成膜性聚合物  0～1.00       增稠剂         0～0.020
纤维          0～0.05       消泡剂         0～0.010
水            0.7～1.2      粗细骨料       2.0～8.0
减水剂        0.002～0.060
所述的无机胶凝材料可以是水泥，也可以是石膏，也可以是其他无机胶凝材料(如水玻璃等)，也可以是水泥和石膏及其他无机胶凝材料一起使用。此处的水泥可以是普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥等中的一种单独使用或多种混合使用。此处的石膏可以是二水石膏(生石膏)、无水石膏(硬石膏)、半水石膏(烧石膏)中的一种单独使用或多种混合使用。
所述的防水混凝土中的水泥可以是普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥等中的一种单独使用或多种混合使用，也可以是上述水泥添加一定掺量的粉煤灰、矿粉等矿物掺和料的复合水泥。
所述的乳化沥青(固)是指乳化沥青中所含沥青的量，此处的乳化沥青可以是普通的乳化沥青，也可以是经过聚合物改性的乳化沥青，如SBR改性乳化沥青、SBS改性乳化沥青。需根据乳化沥青浓度的不同调节水的加入量。
所述的成膜性聚合物可以是胶粉，也可以是不同固含量的聚合物乳液。当使用聚合物乳液时，需根据聚合物乳液的浓度调节水的加入量。
所述的纤维可以是高分子聚合纤维，如聚丙烯纤维等，也可以是天然的植物纤维，如玉米秸秆纤维、麦秸纤维等。
所述的水的加入量是此配方中所有水的量，包括乳化沥青中所含水的量及其他组分(如聚合物乳液、添加剂等)中所含水的量。
所述的砂可以是河砂、陆砂、山砂、海砂或碎石，细度模量在1.4～2.8范围内。
所述的减水剂可以是聚羧酸系减水剂，也可以是萘系减水剂。
上述一种由乳化沥青进行改性的砂浆或混凝土的制备方法是将原料按上述配比配好，然后置于混凝土搅拌机中搅拌，以50～70r/min的速度搅拌7min。
按以上配方所制得的柔性防水砂浆，其性能如下(测试方法参照标准JCT/894-2001)：
拉伸强度≥0.8MPa；
断裂延伸率≥150％；
不透水性(0.3MPa，30min)，不透水。
按以上配方所制得的刚性防水砂浆，其性能如下(测试方法参照标准JC 474-1999)：
拉伸强度≥1.5MPa；
断裂延伸率≥30％；
不透水性(0.3MPa，30min)，不透水。
按以上配方所制得的防水混凝土与未添加乳化沥青和成膜性聚合物的混凝土相比，其抗渗透性能如下：
吸水率降低20％及以上；
抗氯离子渗透性能提高30％及以上(测试方法参照标准CCES 01-2004的NEL法)；
抗碳化性能提高15％及以上(测试方法参照标准GB 82-85)。
试验证明，本发明采用沥青乳液代替聚合物乳液或胶粉，用于制备改性水泥砂浆和混凝土，提高了砂浆和混凝土的多种性能，在外墙保温领域及防水领域应用效果明显。尤其在建筑节能的外墙保温领域，用乳化沥青制备的聚苯颗粒保温砂浆、聚苯板保温系统的粘结砂浆和抹面砂浆，在保证性能的前提下，可以大大节约材料成本。
附图说明
图1为乳化沥青改性砂浆用于墙体保温砂浆的工艺流程示意图；
图2为乳化沥青改性砂浆用于粘结砂浆、抹面砂浆或防水砂浆的工艺流程示意图；
图3为乳化沥青改性砂浆用于防水混凝土的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅限于以下实施例。
保温砂浆的实施例1-10。
实施例1：
将各所需原料按下表进行混合(泡沫颗粒按体积加入)

1经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
按此配比所制得的保温砂浆硬化后的性能测试如下：
抗压强度(14天)475.6KPa           导热系数0.065W/(m·K)
干表观密度385.3kg/m³             软化系数0.76
实施例2：
将各所需原料按下表进行混合(泡沫颗粒按体积加入)

经胶砂搅拌机以25r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以40r/min的速度搅拌2min。
实施例3：
将各所需原料按下表进行混合(泡沫颗粒按体积加入)


经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
实施例4：
将各所需原料按下表进行混合(泡沫颗粒按体积加入)

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
实施例5：
将各所需原料按下表进行混合(泡沫颗粒按体积加入)

经胶砂搅拌机以35r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
实施例6：
将各所需原料按下表进行混合(玉米芯颗粒按体积加入)

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
实施例7：
将各所需原料按下表进行混合(玉米芯颗粒按体积加入)

经胶砂搅拌机以35r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以50r/min的速度搅拌2min。
实施例8：
将各所需原料按下表进行混合(泡沫颗粒按体积加入)

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
实施例9：
将各所需原料按下表进行混合(玉米芯颗粒按体积加入)

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
实施例10：
将各所需原料按下表进行混合(泡沫颗粒按体积加入)

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
粘结砂浆、抹面砂浆的实施例11-19。
实施例11
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
按此配比所制得的粘结砂浆可操作时间为2.2h，与混凝土墙面基体结合时，其性能测试如下：
拉伸粘结强度(28天标准养护)  0.84MPa
拉伸粘结强度(28天标准养护+7天泡水)  0.54MPa
抗压/抗折  2.1
实施例12
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以25r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。
按此配比所制得的抹面砂浆可操作时间为3.5h，与EPS板结合时，其性能测试如下：
拉伸粘结强度(28天标准养护)  0.30MPa
拉伸粘结强度(28天标准养护+7天泡水)  0.15MPa
抗压/抗折  2.7
实施例13
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以25r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以50r/min的速度搅拌2min。该实例所制得的砂浆用于抹面砂浆和粘结砂浆。
实施例14
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以35r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以40r/min的速度搅拌2min。该实例所制得的砂浆用于抹面砂浆和粘结砂浆。
实施例15
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。该实例所制得的砂浆用于粘结砂浆。
实施例16：
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以25r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以40r/min的速度搅拌2min。该实例所制得的砂浆用于粘结砂浆。
实施例17
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。该实例所制得的砂浆用于抹面砂浆和粘结砂浆。
实施例18
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。该实例所制得的砂浆用于抹面砂浆和粘结砂浆。
实施例19
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以30r/min的速度搅拌4min，停滞1min，再以45r/min的速度搅拌2min。该实例所制得的砂浆用于抹面砂浆和粘结砂浆。
防水砂浆(柔性)的实施例20-24。
实施例20：
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。
按此配比所制得的柔性防水砂浆性能测试如下：
拉伸强度  0.79MPa；
断裂延伸率  272.33％；
不透水性(0.3MPa，30min)，不透水。
实施例21
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以50r/min的速度搅拌7min。
实施例22
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以70r/min的速度搅拌7min。
实施例23
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。
实施例24
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。
防水砂浆(刚性)的实施例25-29。
实施例25
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。
按此配比所制得的刚性防水砂浆性能测试如下：
拉伸强度  1.73MPa；
断裂延伸率  70.25％；
不透水性(0.3MPa，30min)，不透水。
实施例26
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。
实施例27
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以70r/min的速度搅拌7min。
实施例28
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以50r/min的速度搅拌7min。
实施例29
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。
防水混凝土的实施例30-35。
实施例30
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。
按此配比所制得的防水混凝土与未添加乳化沥青和成膜性聚合物的混凝土相比，其抗渗透性能如下：
吸水率降低27％；
抗氯离子渗透性能提高38％；
及抗碳化性能提高19％。
实施例31
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。
实施例32
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以50r/min的速度搅拌7min。
实施例33
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。
实施例34
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以70r/min的速度搅拌7min。
实施例35
将各所需原料按下表进行混合

经胶砂搅拌机以60r/min的速度搅拌7min。