[发明专利]一种粉煤灰表面改性方法并应用于防水砂浆

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉煤灰表面改性方法并应用于防水砂浆，特别是涉及作为防水剂用于防水砂浆，属于建筑材料技术领域。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂的排泄物，其主要化学成分为铝硅酸盐。在我国，火力发电在今后相当长的时期内仍然是电力工业发展的主流。由此，每年约由近亿吨粉煤灰排放。目前，发达国家的粉煤灰利用率已高达70％～80％。而我国目前的利用率仅为30％左右。粉煤灰的综合利用和开发，从环保、节能和资源利用等方面来看有十分重要的意义。

粉煤灰主要成分中含SiO₂和Al₂O₃，是属于无定型的，在常温有水存在的情况下，能与碱金属和碱土金属发生“凝硬反应”，所以粉煤灰可以作为一种优良的水泥掺和料使用。目前，用粉煤灰替代部分粘土作硅酸盐水泥原料的技术已经比较成熟，用粉煤灰作水泥的混合材料生产粉煤灰硅酸盐水泥、低比重油田水泥、低水化热大坝水泥、无熟料水泥等都取得了成功。

硅酸盐水泥中掺入部分粉煤灰，不仅可以节约水泥用量，而且还具有一定的防水功能。粉煤灰的防水功能是通过减少砂浆或混凝土硬化后因泌水性等引起的空隙，固定水泥水化反应生成的氢氧化钙，增加砂浆、混凝土的密实性，来起到防水作用。如果在普通砂浆中掺入部分高级脂肪酸，高级脂肪酸会与水泥水化产物氢氧化钙结合，生成具有憎水性的高级脂肪酸钙，在砂浆或混凝土硬化后的内部孔道表面形成具有斥水性的烷烃基团，这种孔道有“反毛细现象”，从而起到防水作用。

本发明的意义在于将粉煤灰和高级脂肪酸的防水作用结合起来，通过偶联剂和表面活性剂对粉煤灰进行表面改性处理，在粉煤灰颗粒表面接上疏水基团。并将经过表面改性的粉煤灰应用于防水砂浆中。相关技术未见文献报道。

发明内容

本发明公开了一种粉煤灰的表面改性方法。粉煤灰在一定温度下，加入表面改性试剂进行改性。经过改性处理的粉煤灰用于防水砂浆。该防水砂浆吸水率明显降低、抗折强度和抗压强度得到提高。

本发明的技术方案：一种粉煤灰的表面改性方法：粉煤灰在一定温度下，加入表面改性剂的溶剂溶液，加热搅拌改性一定时间后，得到表面改性处理的粉煤灰；

所述表面改性剂选用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硬脂酸、石蜡中的单一组分或混合组分，表面改性剂加入量为每百克粉煤灰加0.1g～1.0g；

所述改性时的温度为90℃～150℃，改性时间0.5h～3.5h；表面改性剂的溶剂选用乙醇、溶剂汽油或石油醚。

用所述方法经表面改性处理的粉煤灰的应用，其作为防水剂用于防水砂浆中：在普通砂浆中加入一定量的粉煤灰防水剂，充分搅拌均匀，制作砂浆试块；

所述普通砂浆由200g～350g水泥、650g～800g砂、0.3g～0.7g羟丙基纤维素醚和140mL～170mL水组成，改性的粉煤灰加入量为10g～50g，即改性的粉煤灰加入量为水泥和砂总重量的1％～5％。

本发明的有益效果：本发明的意义在于将粉煤灰和高级脂肪酸的防水作用结合起来，通过偶联剂和表面活性剂对粉煤灰进行表面改性处理，在粉煤灰颗粒表面接上疏水基团。并将经过表面改性的粉煤灰应用于防水砂浆中，不仅减少水泥用量，而且砂浆的防水性能明显改善，砂浆的强度得到提高。其质量吸水率比未加粉煤灰防水剂的试块下降40％～60％，而抗折强度、抗压强度均有所提高。

具体实施方式

下面通过实施例，具体说明本发明内容。

实施例1

称经过烘干的粉煤灰100g于容器中，油浴加热至120℃，加入0.4g硬脂酸，恒温搅拌2h后，再加入0.5g石蜡，恒温搅拌10分钟以后，倒出粉煤灰。得到表面改性的粉煤灰。按以下配方配制砂浆：水泥220g、砂780g、羟丙基纤维素醚0.6g、水140mL充分搅拌均匀。加入20g改性的粉煤灰继续搅拌均匀得到防水砂浆。该防水砂浆的质量吸水率由未加粉煤灰的6.5％下降到为3.1％，抗折强度由4.21MPa提高到4.53MPa，抗压强度由12.85MPa提高到13.57MPa。

实施例2