本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種高韌性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，要進一步提砂漿的性能，就要改進膠結(jié)材料的性能，因此出現(xiàn)了聚合物砂漿。利用聚合物對水泥砂漿進行改性使之在保持水泥原有的無機材料抗壓強度、抗折強度、耐老化的優(yōu)點時，增加了有機材料粘結(jié)力大、變形性好、密封性強的特點，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，同時它還具有普通混凝土的限制，如強度越大、脆性越大，因此，如何得到一種高強度同時適合工程應(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，提供一種高韌性水泥砂漿及其制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明的第一個目的是保護一種高韌性水泥砂漿，該水泥砂漿所用原料按重量份計包括，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、早強劑1.5-6份、粉煤灰5-10份、聚丙烯酸酯2-6份、生石膏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。
所述增韌材料是將埃洛石納米管先經(jīng)活化處理后，將活化的埃洛石納米管與亞硫酰氯反應(yīng)，使埃洛石納米管表面的羧基轉(zhuǎn)化為酰氯官能團后；然后將其先后與雙官能團有機化合物、三聚氯氰反應(yīng)，得到表面含氯三嗪環(huán)的埃洛石納米管；再將其與甲基纖維素經(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6-30kg活化的埃洛石納米管和10-60kg亞硫酰氯溶于50-230l有機溶劑p中，在40-55℃下攪拌6-15h后，在40khz、200kw的超聲波清洗機中于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)有機溶劑q洗凈后，再在25-35℃下真空干燥30-50h；
2）將5-30kg步驟1）處理后的埃洛石納米管與1-8kg雙官能團有機化合物、1-6l三乙胺在50-220l有機溶劑p中混合，在50-60℃下攪拌5-15h后，在氮氣保護下、在20khz、150kw的超聲波清洗機中于70-85℃下超聲反應(yīng)6-10h后，減壓蒸除三乙胺和有機溶劑p，再經(jīng)混合溶劑r洗凈后，在10-20℃下真空干燥24-48h；
3）將5-20kg步驟2）處理后的埃洛石納米管和0.5-5kg三聚氯氰在60-230l四氫呋喃中混合，在0-10℃下攪拌12-24h后，在40khz、200kw的超聲波清洗機中于0-10℃下超聲3-8h后，再在0-10℃下反應(yīng)24-72h，然后經(jīng)四氫呋喃洗凈，在10-15℃下真空干燥24-56h；
4）將5-20kg步驟3）處理后的埃洛石納米管在50-200ln,n’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有1-5kg甲基纖維素的10-50ln,n’-二甲基甲酰胺溶液中，在10-20℃下攪拌5-10h后，在40khz、300kw的超聲波清洗機中于10-20℃下超聲1-5h，然后在氮氣保護下升溫至40-60℃，恒溫反應(yīng)36-56h后，再升溫至80-95℃，恒溫反應(yīng)24-48h，然后減壓蒸除溶劑，用水洗凈后，在40℃下真空干燥24-48h，得到所述增韌材料。
其中，所述有機溶劑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；所述有機溶劑q為無水丙酮或四氯化碳；所述雙官能團有機化合物為1,3-丙二胺、乙二胺或1,6-己二胺中的一種；所述混合溶劑r由乙醇、丙酮和水按體積比2:2:6組成；所述甲基纖維素的粘均分子量為3000-20000，取代度為0.5-2.0。
所述活化的埃洛石納米管的制備包括如下步驟：
a）取埃洛石納米管，將其經(jīng)機械粉碎處理并用350目篩選后待用；
b）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，然后分別加入步驟a）所得處理后的埃洛石納米管6kg，再分別滴加600ml無水乙醇，用尼龍蓋密封；將兩個球磨罐對稱地放入行星式球磨機中，在轉(zhuǎn)速為350rpm、且每30min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；
c）取步驟b）所得短切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后即得。
本發(fā)明第二個目的是保護所述高韌性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，干攪2-3分鐘；然后依次加入水性聚氨酯、增韌材料、早強劑、聚丙烯酸酯、生石膏、十二烷基苯磺酸鈉、減水劑和水，繼續(xù)攪拌5-10分鐘后進行施工；經(jīng)標(biāo)養(yǎng)28天后得到成品水泥砂漿。
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)明水泥砂漿采用增強增韌的復(fù)合材料，通過多步驟表面共價反應(yīng)，將增強增韌性能優(yōu)異的埃洛石納米管和甲基纖維素相結(jié)合，形成了一種獨特的復(fù)合材料。該復(fù)合材料能夠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，使所得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度可以達(dá)到40-60mpa，并具有良好韌性。
（3）本發(fā)明所提供的增強增韌復(fù)合材料對環(huán)境友好，且其原料來源豐富，成本較低，制備條件容易滿足。
具體實施方式
為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
所用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。
所用tween20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。
所用甲基纖維素的粘均分子量為3000-20000，取代度為0.5-2.0。
所用減水劑為萘系高效減水劑，其減水率為18-24%。
實施例1活化埃洛石納米管的制備
a）取埃洛石納米管，將其經(jīng)機械粉碎處理并用350目篩選后待用；
b）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，然后分別加入步驟a）所得處理后的埃洛石納米管6kg，再分別滴加600ml無水乙醇，用尼龍蓋密封；將兩個球磨罐對稱地放入行星式球磨機中，在轉(zhuǎn)速為350rpm、且每30min自動轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向的條件下球磨40h后，得到平均長度為200-230nm的短切埃洛石納米管；
c）取步驟b）所得短切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70℃下真空干燥30h后即得。
實施例2增韌材料的制備
1）將30kg實施例1所得活化的埃洛石納米管和60kg亞硫酰氯溶于200ln-甲基吡咯烷酮中，在45℃下攪拌12h后，在40khz、200kw的超聲波清洗機中于75℃下超聲13h，然后以4500rpm的轉(zhuǎn)速離心35min，分離固體并經(jīng)四氯化碳洗凈后，再在25℃下真空干燥30h；
2）將30kg步驟1）處理后的埃洛石納米管與8kg乙二胺、6l三乙胺在200ln-甲基吡咯烷酮中混合，在50℃下攪拌12h后，在氮氣保護下、在20khz、150kw的超聲波清洗機中于75℃下超聲反應(yīng)8h后，減壓蒸除三乙胺和n-甲基吡咯烷酮，再經(jīng)混合溶劑r洗凈后，在15℃下真空干燥24h；
3）將20kg步驟2）處理后的埃洛石納米管和5kg三聚氯氰在200l四氫呋喃中混合，在10℃下攪拌12h后，在40khz、200kw的超聲波清洗機中于10℃下超聲8h后，再在10℃下反應(yīng)24h，然后經(jīng)四氫呋喃洗凈，在15℃下真空干燥48h；
4）將20kg步驟3）處理后的埃洛石納米管在150ln,n’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有3kg甲基纖維素的40ln,n’-二甲基甲酰胺溶液中，在10℃下攪拌6h后，在40khz、300kw的超聲波清洗機中于20℃下超聲3h，然后在氮氣保護下升溫至50℃，恒溫反應(yīng)36h后，再升溫至80℃，恒溫反應(yīng)38h，然后減壓蒸除溶劑，用水洗凈后，在40℃下真空干燥36h，得到所述增韌材料。
步驟2）中所用混合溶劑r由乙醇、丙酮和水按體積比2:2:6組成。
實施例3高韌性水泥砂漿的制備
先將水泥80重量份、50～200目的細(xì)沙120重量份、粉煤灰10重量份加入攪拌機，干攪2-3分鐘；然后依次加入水性聚氨酯15重量份、增韌材料15重量份、早強劑1.5重量份、聚丙烯酸酯3重量份、生石膏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5-10分鐘后進行施工；經(jīng)標(biāo)養(yǎng)28天后得到成品水泥砂漿。
經(jīng)檢測，所得成品水泥砂漿的抗壓強度、抗折強度、粘結(jié)強度、吸水率和收縮率分別是45.35mpa、20.8mpa、3.85mpa、0.36%和0.39%。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專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。