CN114195467A - 一种聚合物改性镍渣防水砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚合物改性镍渣防水砂浆及其制备方法，包括按重量份计的镍渣粉末60‑80份、电石渣20‑40份、硫酸钠2‑5份、有机硅改性环氧乳液40‑50份、玻璃粉10‑16份、水40‑60份、助剂4‑6份、减水剂4‑6份、消泡剂0.4‑0.6份，镍铁尾矿180‑240份。本发明制得的防水砂浆抗渗等级高，具有高的粘结强度和抗压强度，柔韧性、耐磨性、流动性以及抗冲击性好，原料易得价格便宜，施工方便，制备方法简单。将镍渣作为胶凝材料，工业副产物电石渣作激发剂，镍铁尾矿代替细骨料，实现了废弃物的资源化再利用，有效避免了水泥“两磨一烧”的能源浪费，节能环保。

Description

一种聚合物改性镍渣防水砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于节能环保建筑材料技术领域，具体涉及一种聚合物改性镍渣防水砂浆及其制备方法。

背景技术

镍是一种具有战略意义的有色金属，广泛应用于军工国防工业，同时镍也是生产不锈钢的必要成分。然而，镍矿石的含镍量很低，即使选矿后的精品矿也仅能达到6％-12％，冶炼后的产渣量达到原材料质量的80％-90％，镍渣是冶炼镍铁合金或者提取金属镍过程中产生的固体废渣，目前我国每年新增的镍渣达到3000万吨，已发展成为矿渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼工业废渣。由于镍渣的处理难度高，安定性差，仅有8％应用于制备镍渣混凝土，其余大部分只能露天堆存或者简单的填埋，不仅浪费大量自然资源，而且还严重污染环境，已成为镍铁冶炼的主要障碍。镍渣其化学成分主要有SiO₂、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO等，其中SiO₂、CaO、Al₂O₃含量比较高，国内外已有研究表明，镍渣具有潜在的碱激发活性，基于此国内外学者已经对镍渣强碱激发胶凝材料进行了相关研究并取得了相应的研究成果。强碱激发效率高，以强碱激发胶凝材料制得的砂浆强度高，各方面性能好，但是强碱激发本身存在一定的弊端，即强碱成本高。弱碱激发镍渣胶凝材料相较于传统的水泥胶凝材料，省去了其“两磨一烧”的复杂操作，减少了CO₂的排放，变废为宝，节约能源，有很强的社会效益，可以大面积推广使用。

目前，国内旧建筑物年代久远，大批建筑进入老龄化，建筑出现渗漏现象层出不穷。渗漏直接影响建筑物的使用寿命，建筑渗漏主要包括屋面、卫生间、阳台、地面、外墙、地下室、水池、沟槽等。目前建筑防水技术根据使用材料物理性能可将其分为刚性防水和柔性防水两类，刚性防水砂浆强度高，但存在脆性差、干缩大、易开裂的问题。柔性防水强度低，更适合于平面施工。柔性防水主要以聚合物为主要载体，包括各种卷材、涂料、密封膏等，是传统上最主要的防水措施，此类材料与建筑主体结构物性差距很大，普遍存在使用年限不同步、使用过程中容易分离、出现渗漏不易维修等难题。聚合物防水砂浆是防止建筑物渗漏的一种重要方式，不仅抗压强度高，而且刚柔结合，粘结性能、抗折强度、柔韧性都非常优异。聚合物渗透在孔隙和在结构界面成膜，对外部水分侵蚀起到了充分的阻碍作用。

公开号为CN105503067A的专利申请提供了一种聚合物水泥基防水砂浆及其应用工艺，其制得的防水砂浆具有高的抗渗等级、高的抗压强度和粘结强度，抗老化，施工方便。但是水泥基防水砂浆原材料消耗能源高，CO₂排放量大，不适合大面积推广使用。

公开号为CN103396053B的专利申请提供了一种单组份柔性聚合物防水砂浆材料及用其制备防水砂浆方法，既具有砂浆的耐久性，又具有一定柔性，防止开裂渗水，同时具有超薄、高抗渗、高耐磨和良好的抗渗防水性能和适当的强度，柔韧性、抗冲击性和粘结性好。但是其制得的防水砂浆流动性不佳，施工不便，不适合大规模推广。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：包括按重量份计的镍渣粉末60-80份、电石渣20-40份、硫酸钠2-5份、有机硅改性环氧乳液40-50份、玻璃粉10-16份、水40-60份、助剂4-6份、减水剂4-6份、消泡剂0.4-0.6份，镍铁尾矿180-240份。

所述电石渣中CaO的含量为65-71wt％，氯离子不高于0.05wt％，铁硅化合物不高于0.05wt％。

所述硫酸钠为粉末，纯度规格为分析纯。

所述有机硅改性环氧乳液为双组份体系，其中环氧乳液为水性环氧树脂，固化剂为有机硅改性脂环胺固化剂，其中固化剂和水性环氧树脂质量比为1:10。

所述的玻璃粉为废弃钙钠硅酸盐玻璃干磨所得，其粒径为10-18um。

所述助剂包括保水剂和增强剂,其中保水剂和增强剂的质量比为1:1。

所述的减水剂为聚羧酸类减水剂，减水率≥20％，PH值7-9。

所述消泡剂为有机硅消泡剂。

所述的镍铁尾矿由40-70目和70-120目组成，所述的40-70目和70-120目的重量比在1∶0.3-0.6之间。

所述聚合物改性镍渣防水砂浆的制备方法包括如下步骤：

步骤1、称取200份镍渣送入干磨机中干磨60-80min，磨至平均颗粒直径为12-18μm的镍渣粉末；

步骤2、称取步骤1中的镍渣粉末60-80份、电石渣20-40份、硫酸钠2-5份、有机硅改性环氧乳液40-50份、玻璃粉10-16份、水40-60份、助剂4-6份、减水剂4-6份、消泡剂0.4-0.6份，置于砂浆搅拌锅中搅拌40-50s后，缓慢加入180-240份镍铁尾矿，混合搅拌均匀后即可得到聚合物改性镍渣防水砂浆。

本发明具有如下优点：

1.用镍渣做胶凝材料，镍铁尾矿代替标准砂做细骨料，固废率达到100％，相较于水泥砂浆，本发明节能环保，省去了水泥“两磨一烧”的复杂操作与能源浪费，节约了大量自然资源，能耗低、强度高、耐磨性好，操作简单，变废为宝，于国于民于企业都有很强的社会效益与经济效益。

2.本发明制备的聚合物改性防水砂浆中增加了有机硅改性环氧乳液，有机硅改性环氧乳液在镍渣水化产物结构表面成膜，封闭砂浆孔隙，阻断水分及氯离子渗透通道，同时有机硅改性后的环氧乳液，由于有机硅基团在砂浆和水分子中碱的催化作用下暴露出羟基，酸性的硅羟基提供H⁺会与水化产物Ca(OH)₂所提供的OH^-进行脱水缩合反应，生成稳定的Si-O健，并且是有机硅基团具有疏水作用的-R基排列在砂浆的表面及内部孔隙壁，形成一定的防护网，其毛细吸水质量大大降低，由此抗渗性得到大大提高。

3.有机硅改性环氧乳液中的Si-O健可以与镍渣水化产物发生反应形成良好的化学键合作用，优化了镍渣水化产物的结构，内应力降低，从而减少镍渣浆体中微裂纹的产生。具体表现为：聚合物改性镍渣防水砂浆的抗折强度、抗拉强度大幅度提高，孔隙率明显减少，防水砂浆的密实度大大提高，减少了干缩裂缝的形成，同时由于脂环烷固化剂固化环氧乳液，聚合物改性镍渣防水砂浆的抗压强度并未下降。

4.本发明制备的聚合物改性防水砂浆，掺入的干磨玻璃粉，玻璃粉颗粒表面光滑且具有非亲水性，不同颗粒级配的玻璃粉混合，填充在粉料与骨料之间，改善镍渣颗粒级配和粒径分布，使聚合物防水砂浆具有良好的流动性。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

对比例：各组分按重量份数计，称取硅酸盐水泥100份、水50份置于砂浆搅拌锅中混合搅拌20s，然后缓慢加入210份镍铁尾矿，混合搅拌均匀即可得到防水砂浆。

实施例1：各组分按重量份数计，称取镍渣70份、电石渣30份、硫酸钠4份、有机硅改性环氧乳液45份、玻璃粉14份、水50份、助剂5份、减水剂5份、消泡剂0.5份置于砂浆搅拌锅中混合搅拌20s，然后缓慢加入210份镍铁尾矿，混合搅拌均匀即可得到聚合物改性镍渣防水砂浆。

实施例2：各组分按重量份数计，称取镍渣60份、电石渣40份、硫酸钠4份、有机硅改性环氧乳液45份、玻璃粉14份、水50份、助剂5份、减水剂5份、消泡剂0.5份置于砂浆搅拌锅中混合搅拌20s，然后缓慢加入210份镍铁尾矿，混合搅拌均匀即可得到聚合物改性镍渣防水砂浆。

实施例3：各组分按重量份数计，称取镍渣80份、电石渣20份、硫酸钠4份、有机硅改性环氧乳液45份、玻璃粉14份、水50份、助剂5份、减水剂5份、消泡剂0.5份置于砂浆搅拌锅中混合搅拌20s，然后缓慢加入210份镍铁尾矿，混合搅拌均匀即可得到聚合物改性镍渣防水砂浆。

实施例4：各组分按重量份数计，称取镍渣70份、电石渣30份、硫酸钠4份、有机硅改性环氧乳液40份、玻璃粉14份、水50份、助剂5份、减水剂5份、消泡剂0.5份置于砂浆搅拌锅中混合搅拌20s，然后缓慢加入210份镍铁尾矿，混合搅拌均匀即可得到聚合物改性镍渣防水砂浆。

实施例5：各组分按重量份数计，称取镍渣70份、电石渣30份、硫酸钠4份、有机硅改性环氧乳液50份、玻璃粉14份、水50份、助剂5份、减水剂5份、消泡剂0.5份置于砂浆搅拌锅中混合搅拌20s，然后缓慢加入210份镍铁尾矿，混合搅拌均匀即可得到聚合物改性镍渣防水砂浆。

实施例6：各组分按重量份数计，称取镍渣70份、电石渣.30份、硫酸钠3份、有机硅改性环氧乳液45份、玻璃粉14份、水50份、助剂5份、减水剂5份、消泡剂0.5份置于砂浆搅拌锅中混合搅拌20s，然后缓慢加入210份镍铁尾矿，混合搅拌均匀即可得到聚合物改性镍渣防水砂浆。

实施例7：各组分按重量份数计，称取镍渣70份、电石渣.30份、硫酸钠4份、有机硅改性环氧乳液45份、玻璃粉12份、水50份、助剂5份、减水剂5份、消泡剂0.5份置于砂浆搅拌锅中混合搅拌20s，然后缓慢加入210份镍铁尾矿，混合搅拌均匀即可得到聚合物改性镍渣防水砂浆。

下面表格1是各实施例与对比例各组分重量份数表格。表格2是各实施例的防水砂浆各项参数结果。

表1-对比例与各实施例组分对比表

表2-对比例与各实施例制得的防水砂浆性能参数对比

从表中的测试数据可看出，基于本发明制备得到的聚合物改性镍渣防水砂浆具有良好的抗渗性、柔韧性、流动性和耐冻性，同时抗压强度、抗折强度以及粘结强度非常高，吸水率低。与对比例相比，抗渗压力/柔韧性显著提高，抗压强度、抗折强度和流动性较对照组降低。本发明制备成本低，可以有效利用工业废弃物镍渣和镍铁尾矿，固废率达到100％，避免了水泥胶凝材料的能源浪费和复杂操作，同时本发明制得的防水砂浆各项性能优异，有很强的社会效益，值得被大面积推广使用。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (10)

1.一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：包括按重量份计的镍渣粉末60-80份、电石渣20-40份、硫酸钠2-5份、有机硅改性环氧乳液40-50份、玻璃粉10-16份、水40-60份、助剂4-6份、减水剂4-6份、消泡剂0.4-0.6份，镍铁尾矿180-240份。

2.如权利要求1所述的一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：所述电石渣中CaO的含量为65-71wt％，氯离子不高于0.05wt％，铁硅化合物不高于0.05wt％。

3.如权利要求1所述的一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：所述硫酸钠为粉末，纯度规格为分析纯。

4.如权利要求1所述的一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：所述有机硅改性环氧乳液为双组份体系，其中环氧乳液为水性环氧树脂，固化剂为有机硅改性脂环胺固化剂，其中固化剂和水性环氧树脂质量比为1:10。

5.如权利要求1所述的一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：所述的玻璃粉为废弃钙钠硅酸盐玻璃干磨所得，其粒径为10-18um。

6.如权利要求1所述的一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：所述助剂包括保水剂和增强剂,其中保水剂和增强剂的质量比为1:1。

7.如权利要求1所述的一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸类减水剂，减水率≥20％，PH值7-9。

8.如权利要求1所述的一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂。

9.如权利要求1所述的一种聚合物改性镍渣防水砂浆，其特征在于：所述的镍铁尾矿由40-70目和70-120目组成，所述的40-70目和70-120目的重量比在1∶0.3-0.6之间。

10.如权利要求1-7所述的一种聚合物改性镍渣防水砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、称取200份镍渣送入干磨机中干磨60-80min，磨至平均颗粒直径为12-18μm的镍渣粉末；

步骤2、称取步骤1中的镍渣粉末60-80份、电石渣20-40份、硫酸钠2-5份、有机硅改性环氧乳液40-50份、玻璃粉10-16份、水40-60份、助剂4-6份、减水剂4-6份、消泡剂0.4-0.6份，置于砂浆搅拌锅中搅拌40-50s后，缓慢加入180-240份镍铁尾矿，混合搅拌均匀后即可得到聚合物改性镍渣防水砂浆。