本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種花崗巖石粉高韌性薄層砌筑砂漿。
背景技術(shù)：
隨著建筑石材加工行業(yè)的發(fā)展，我國已成為世界最大的石材生產(chǎn)、消費(fèi)和出口大國，石材開采、加工過程產(chǎn)生的廢棄石粉也日益增多、堆積成山，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，同時反向制約著石材業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。關(guān)于廢棄石粉的綜合利用，國內(nèi)外已有不少研究，主要是用廢棄石粉制作陶瓷、板材、涂料以及石粉磚方面的研究（梁月清，讓廢棄石粉變?yōu)樾滦徒ú腫j].福建建材，2006(1):9-11.），而用其制作薄層砌筑砂漿卻鮮有研究。由于花崗巖石粉超細(xì)又缺乏活性，水泥砂漿及砂漿生產(chǎn)中利用率極低，如何巧妙地利用花崗巖石粉的細(xì)度以及石粉和砌塊材質(zhì)的相近性研制薄層砌筑砂漿，變廢為寶，是迫切要解決的問題。
同時，由于廢棄石粉的加入，導(dǎo)致水泥砂漿的抗裂性能與韌性降低，為此，需要進(jìn)行增韌，本發(fā)明增韌材料將增強(qiáng)增韌性能優(yōu)異的埃洛石納米管和甲基纖維素相結(jié)合，通過多步驟表面共價反應(yīng)，形成了一種獨(dú)特的復(fù)合體系，制備出的復(fù)合材料能夠在水泥砂漿中充分分散，有效發(fā)揮材料協(xié)同增韌的效果，使水泥砂漿整體具有良好的韌性、抗疲勞性及各向同性，是一種高性能水泥砂漿增強(qiáng)增韌復(fù)合材料，增韌后的水泥砂漿具有很好的韌性與抗裂性能。
綜上所述，利用花崗巖石粉完全取代天然砂或機(jī)制砂生產(chǎn)薄層砌筑砂漿具有巨大的市場潛力，既實(shí)現(xiàn)了廢棄石粉的資源化利用，又促進(jìn)了薄層砌筑砂漿的生產(chǎn)，有效解決了蒸壓加氣水泥砂漿砌塊與砂漿的匹配問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種花崗巖石粉薄層砌筑砂漿。該砂漿同時具有高保水性、粘結(jié)性強(qiáng)、施工性能良好等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于高精度蒸壓加氣水泥砂漿砌塊的干法薄層砌筑，能極大提高墻體的整體性能和墻體基層的平整度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種花崗巖石粉薄層砌筑砂漿，由以下按重量分?jǐn)?shù)計(jì)的原料組成：花崗巖石粉40%~60%，水泥18%~30%，超細(xì)礦粉15%~25%，生石灰4%~6%，復(fù)合增韌材料2~5%，聚合物膠粉0.5~1%，十二烷基苯磺酸鈉0.03~0.05%，高效減水劑0.02~0.04%。
所述花崗巖石粉為石材加工廠所產(chǎn)生的廢棄石粉，粒徑為0.01~0.08mm。
所述超細(xì)礦粉為鉛鋅礦渣磨細(xì)粉，粒徑為0.01~0.08mm。
所述聚合物膠粉是veova可再分散性乳膠粉，但不僅限于該種類膠粉。
所述高效減水劑為中濃型(na2so4含量3wt%~10wt%)萘系減水劑。
由于上述技術(shù)方案的應(yīng)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：
本發(fā)明利用膠粉的早期、水泥的中期以及石粉激活超細(xì)礦粉的后期三種復(fù)合交替的膠凝作用，并通過添加減水劑來保證砌筑砂漿的抗壓和粘結(jié)強(qiáng)度。此外，利用復(fù)合增韌材料、膠粉、十二烷基苯磺酸鈉、高效減水劑和生石灰水化生成ca(oh)2的復(fù)合作用增加砂漿的保水性并減少收縮。
本發(fā)明所述花崗巖石粉薄層砌筑砂漿大量利用了廢棄物花崗巖石粉和超細(xì)礦粉，不僅對廢棄物實(shí)現(xiàn)了資源化利用，從原材料降低了生產(chǎn)成本，而且緩解了建設(shè)用砂緊張問題。與此同時，薄層砂漿的使用減少了單位砂漿用量，不僅綜合降低了成本，而且砌筑灰縫厚度在5mm以下，實(shí)現(xiàn)了與蒸壓加氣水泥砂漿砌塊的完美結(jié)合，極大提高了墻體整體自保溫性能。此外，砂漿具有高保水性、粘結(jié)性強(qiáng)且施工性能良好，可進(jìn)行干法施工，不僅無需提前對蒸壓加氣水泥砂漿砌塊灑水處理，而且減少了內(nèi)墻抹灰及外墻保溫程序，僅需一道膩?zhàn)优窟M(jìn)行飾面保護(hù)，明顯縮短施工周期與總體進(jìn)度。
所述的復(fù)合增韌材料，由原始埃洛石納米管經(jīng)活化處理的基礎(chǔ)上，與亞硫酰氯反應(yīng)，將埃洛石納米管的表面羧基轉(zhuǎn)化為酰氯官能團(tuán)后，與雙官能團(tuán)有機(jī)化合物反應(yīng)，再與三聚氯氰反應(yīng)，得到表面存在活潑含氯三嗪環(huán)的埃洛石納米管，最后與甲基纖維素通過親核取代反應(yīng)而制備得到。該復(fù)合材料中，埃洛石納米管與甲基纖維素的質(zhì)量含量比約為1:0.1-0.5。
該復(fù)合增韌材料的制備方法，具體包括以下步驟：
1）將經(jīng)活化處理的埃洛石納米管和亞硫酰氯分散在有機(jī)溶劑p中，在40-55℃下攪拌6-15h后，在40khz、200kw的超聲波清洗機(jī)中于70-80℃下超聲10-16h，然后以4000-5000rpm的轉(zhuǎn)速離心30-40min，分離固體并經(jīng)有機(jī)溶劑q洗凈后，再在25-35℃下真空干燥30-50h；
2）將經(jīng)步驟1）處理后的埃洛石納米管、雙官能團(tuán)有機(jī)化合物和三乙胺在有機(jī)溶劑p中混合，在50-60℃下攪拌5-15h后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、在20khz、150kw的超聲波清洗機(jī)中于70-85℃下超聲反應(yīng)6-10h后，減壓蒸除三乙胺和溶劑p，再經(jīng)混合溶劑r洗凈后，在10-20℃下真空干燥24-48h；
3）將經(jīng)步驟2）處理后的埃洛石納米管和三聚氯氰在四氫呋喃中混合，在0-10℃下攪拌12-24h，在40khz、200kw的超聲波清洗機(jī)中于0-10℃下超聲3-8h后，再在0-10℃下反應(yīng)24-72h后，經(jīng)四氫呋喃洗凈，在10-15℃下真空干燥24-56h；
4）將經(jīng)步驟3）處理后的埃洛石納米管在n，n’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有甲基纖維素的n，n’-二甲基甲酰胺溶液中，在10-20℃下攪拌5-10h，在40khz、300kw的超聲波清洗機(jī)中于10-20℃下超聲1-5h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至40-60℃恒溫反應(yīng)36-56h后，再升溫至80-95℃恒溫反應(yīng)24-48h，減壓蒸除溶劑，用水洗凈后，在40℃下真空干燥24-48h后得到復(fù)合增韌材料。
上述步驟1）中經(jīng)活化處理的埃洛石納米管用量為6-30kg，亞硫酰氯用量為10-60kg；有機(jī)溶劑p用量為50-230l。
上述步驟1）中的有機(jī)溶劑p為甲苯、n-甲基吡咯烷酮或n,n’-二甲基乙酰胺中的一種或幾種。
上述步驟1）中的有機(jī)溶劑q為無水丙酮或四氯化碳中的一種。
上述步驟2）中的埃洛石納米管用量為5-30kg，雙官能團(tuán)有機(jī)化合物用量為1-8kg，三乙胺用量為1-6l，有機(jī)溶劑p用量為50-220l。
上述步驟2）中的雙官能團(tuán)有機(jī)化合物為1,3-丙二胺、乙二胺和l,6-己二胺中的一種。
上述步驟2）中的混合溶劑r由乙醇、丙酮和水組成，其中乙醇、丙酮和水的體積比為2:2:6。
上述步驟3）中的埃洛石納米管用量為5-20kg，三聚氯氰用量為0.5-5kg，四氫呋喃為60-230l。
上述步驟4）中的埃洛石納米管用量為5-20kg，溶解埃洛石納米管的n,n’-二甲基甲酰胺用量為50-200l，甲基纖維素用量為1-5kg，溶解甲基纖維素的n,n’-二甲基甲酰胺用量為10-50l。
上述步驟4）中的甲基纖維素的粘均分子量為3000-20000，取代度為0.5-2.0。
埃洛石納米管的活化處理步驟為：
（1）取埃洛石納米管，經(jīng)機(jī)械粉碎處理并用350目篩選后待用；
（2）在兩個相同的15l尼龍罐中各裝入60顆直徑為5mm的不銹鋼球和50顆直徑為10mm的不銹鋼球，然后分別加入經(jīng)上一個步驟處理后的埃洛石納米管6kg，再分別滴加600ml無水乙醇，并用尼龍蓋密封；將兩個球磨罐對稱地放入行星式球磨機(jī)中，在轉(zhuǎn)速為350rpm、且每30分鐘自動轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向的條件下球磨40-56h后，得到平均長度為200-230nm的短切埃洛石納米管；
（3）取步驟（2）短切處理后的埃洛石納米管加入到ph為8、濃度為15wt%的tween20的水溶液中超聲24h，過濾，用水洗凈后，于68-70℃下真空干燥30h后待用。
所述的埃洛石納米管為市售產(chǎn)品，其主要規(guī)格：性狀：白色粉末；組成：sio2：58.1、al2o3：41.02、tio2：0.17、fe2o3：0.38、p2o5：0.16；管內(nèi)徑：15-22nm；管外徑：40-70nm；長度：<1.5μm；比表面積：53.4m2/g；密度：2.5-2.6g/cm3。
所述的吐溫20為市售，其主要規(guī)格：性狀：淺黃色粘稠液體；活性物：98-99%；酸值(kohmg/g)：≤1.0；羥值(kohmg/g)：80-108；hlb值：16.7；皂化值(kohmg/g)：40-50；水份(%)：≤1.0。
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)明所提供的可用于混凝土增強(qiáng)增韌的復(fù)合材料對環(huán)境友好，在常規(guī)有機(jī)溶劑中具有良好的溶解性，在水中具有良好的分散性；該復(fù)合材料的制備條件容易滿足，且原料來源豐富，成本較低；
2）本發(fā)明的混凝土增強(qiáng)增韌的復(fù)合材料，將增強(qiáng)增韌性能優(yōu)異的埃洛石納米管和甲基纖維素相結(jié)合，通過多步驟表面共價反應(yīng)，形成了一種獨(dú)特的復(fù)合體系，能夠在混凝土中充分分散，有效發(fā)揮材料協(xié)同增韌的效果，使混凝土整體具有良好的韌性、抗疲勞性及各向同性，是一種高性能混凝土增強(qiáng)增韌復(fù)合材料。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步地詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。
實(shí)施例1
一種花崗巖石粉薄層砌筑砂漿，由以下按重量分?jǐn)?shù)計(jì)的原料組成：花崗巖石粉56%，水泥20%，超細(xì)礦粉16%，生石灰5%，復(fù)合增韌材料2.43%，聚合物膠粉0.5%，十二烷基苯磺酸鈉0.05%，高效減水劑0.02%。
復(fù)合增韌材料的制備方法，具體包括以下步驟：
1）將經(jīng)活化處理的埃洛石納米管30kg和亞硫酰氯50kg分散在130l甲苯中，在50℃下攪拌12h后，在40khz、200kw的超聲波清洗機(jī)中于75℃下超聲13h，然后以4500rpm的轉(zhuǎn)速離心35min，分離固體并經(jīng)無水丙酮洗凈后，再在30℃下真空干燥40h；
2）將經(jīng)步驟1）處理后的埃洛石納米管25kg、1,3-丙二胺4kg和三乙胺4l在130l甲苯中混合，在55℃下攪拌10h后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、在20khz、150kw的超聲波清洗機(jī)中于80℃下超聲反應(yīng)8h后，減壓蒸除三乙胺和甲苯，再經(jīng)混合溶劑r洗凈后，在15℃下真空干燥32h；
3）將經(jīng)步驟2）處理后的埃洛石納米管25kg和三聚氯氰3kg在130l四氫呋喃中混合，在5℃下攪拌16h，在40khz、200kw的超聲波清洗機(jī)中于5℃下超聲5h后，再在5℃下反應(yīng)48h后，經(jīng)四氫呋喃洗凈，在12℃下真空干燥40h；
4）將經(jīng)步驟3）處理后的埃洛石納米管20kg在100ln，n’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有3kg甲基纖維素的30ln，n’-二甲基甲酰胺溶液中，在15℃下攪拌8h，在40khz、300kw的超聲波清洗機(jī)中于15℃下超聲3h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至50℃恒溫反應(yīng)48h后，再升溫至90℃恒溫反應(yīng)36h，減壓蒸除溶劑，用水洗凈后，在40℃下真空干燥36h后得到復(fù)合增韌材料。
所測性能指標(biāo)為：保水率99.9%，抗壓強(qiáng)度8.46（mpa）,粘結(jié)強(qiáng)度0.55（mpa），收縮率0.12%。
實(shí)施例2
一種花崗巖石粉薄層砌筑砂漿，由以下按重量分?jǐn)?shù)計(jì)的原料組成：花崗巖石粉50%，水泥24%，超細(xì)礦粉18%，生石灰4%，復(fù)合增韌材料3%，聚合物膠粉0.92%，十二烷基苯磺酸鈉0.05%，高效減水劑0.03%。
復(fù)合增韌材料的制備方法，具體包括以下步驟：
1）將經(jīng)活化處理的埃洛石納米管30kg和亞硫酰氯50kg分散在130l甲苯中，在50℃下攪拌12h后，在40khz、200kw的超聲波清洗機(jī)中于75℃下超聲13h，然后以4500rpm的轉(zhuǎn)速離心35min，分離固體并經(jīng)無水丙酮洗凈后，再在30℃下真空干燥40h；
2）將經(jīng)步驟1）處理后的埃洛石納米管25kg、1,3-丙二胺4kg和三乙胺4l在130l甲苯中混合，在55℃下攪拌10h后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下、在20khz、150kw的超聲波清洗機(jī)中于80℃下超聲反應(yīng)8h后，減壓蒸除三乙胺和甲苯，再經(jīng)混合溶劑r洗凈后，在15℃下真空干燥32h；
3）將經(jīng)步驟2）處理后的埃洛石納米管25kg和三聚氯氰3kg在130l四氫呋喃中混合，在5℃下攪拌16h，在40khz、200kw的超聲波清洗機(jī)中于5℃下超聲5h后，再在5℃下反應(yīng)48h后，經(jīng)四氫呋喃洗凈，在12℃下真空干燥40h；
4）將經(jīng)步驟3）處理后的埃洛石納米管20kg在100ln，n’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有3kg甲基纖維素的30ln，n’-二甲基甲酰胺溶液中，在15℃下攪拌8h，在40khz、300kw的超聲波清洗機(jī)中于15℃下超聲3h，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至50℃恒溫反應(yīng)48h后，再升溫至90℃恒溫反應(yīng)36h，減壓蒸除溶劑，用水洗凈后，在40℃下真空干燥36h后得到復(fù)合增韌材料。
所測性能指標(biāo)為：保水率99.9%，抗壓強(qiáng)度10.36（mpa）,粘結(jié)強(qiáng)度0.59（mpa），收縮率0.11%。
將上述材料按照比例加入砂漿攪拌機(jī)中混合攪拌均勻后，即得本發(fā)明的預(yù)拌干粉薄層砌筑砂漿。實(shí)際施工時，按照水料比3.5:1摻水?dāng)嚢?~5min即可使用。經(jīng)工程實(shí)測，實(shí)例1~3所得的花崗巖石粉薄層砌筑砂漿的不僅保水性高、粘結(jié)性強(qiáng)，而且施工垂直度和平整度很高，可以滿足省掉22~25mm厚抹灰找平層，直接抹2mm抗裂層或膩?zhàn)訉右?，可以?jié)約大量的人工費(fèi)和材料費(fèi)，大大縮短了工期，工程總造價可降低10%左右。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對本發(fā)明作其他形式的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。