[发明专利]一种用于粘结砂浆的木质素基外加剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料水泥砂浆的制备领域，具体涉及一种建筑保温用砂浆的外加剂及其制备方法与应用。

背景技术

商品砂浆外加剂是近些年发展的一种新型建材外加剂。随着建筑节能技术的发展和社会环保意识的增强，商品湿拌砂浆已经成为砂浆发展的必然要求。据中国建筑报报道，2014年上半年中国有17个省生产湿拌(普通)砂浆，产量为179.06万立方米，比上年同期增加31.33万立方米，同比增长21.21％。与商品混凝土不同，湿拌砂浆主要运用于建筑物外墙的抹面与砌筑，以达到外墙保温的效果，故要求良好的和易性、保水性以粘结强度等性能。开发优良的砂浆外加剂是提高商品湿拌砂浆性能的常用方法。

目前，为了达到建筑节能的要求，对外墙保温系统的质量要求越来越高。根据《水利水电施工技术规范》中的相关规定，有抗冻要求的水泥基材料必须添加引气剂，因此对于可作为外墙保温系统的粘结砂浆，使用的砂浆外加剂多为引气型。商品化引气砂浆外加剂的主要成分是引气型表面活性剂，一般由松香皂、烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐、饱和和不饱和脂肪酸钠、烷基聚氧乙烯醚等中的一种或几种复合而成。引气砂浆外加剂最大的缺陷是普遍降低硬化砂浆后期强度，这给建筑外墙保温工程的质量和安全带来了巨大的负面影响。究其原因，主要是因为此类外加剂作用机理在于通过引气提高砂浆的保水率，降低稠度损失，以延长新拌砂浆的工作性能和硬化砂浆的耐久性能，但片面追求引气必然导致容重的降低，进而影响硬化砂浆的强度性能。而且，这些引气组分主要来源于石油工业副产品，多数价格昂贵，有毒有害污染大。另外，我国外加剂产品品牌有300多种，但引气型外加剂产品却寥寥无几，可选择范围窄。因此，开发出一种无毒、廉价又不牺牲强度的商品砂浆外加剂成为整个外加剂市场的当务之急。

在碱法制浆过程中，造纸黑液约占造纸废水的90％，是造纸废水的主要污染源。在造纸黑液中，碱木质素约占固形物的50％。黑液中的碱木质素分子量小，反应活性低，作为一种引气型表面活性剂，其发泡能力好，但是泡径大，泡沫不均匀。目前黑液中碱木质素的回收利用率不超过5％，大部分被直接燃烧，这仅仅是低值利用，严重浪费宝贵的自然资源。研究表明，造纸黑液中除了碱木质素外，还含有未降解的半纤维素、糖分、无机盐等。纤维在砂浆中可以提高其抗裂抗渗性能；糖分具有缓凝作用，可延长水泥的水化时间。Nadif发现，从碱法制浆黑液中酸析出的木质素能够改善新拌砂浆的流动性。Samar指出稻草黑液可以使砂浆的凝结时间延长4h左右，能较长时间保持砂浆的工作性能。这些研究表明，以造纸黑液为原料研发砂浆外加剂，具有一定的应用前景。

发明内容

本发明针对现有商品引气砂浆外加剂普遍降低后期强度的缺陷，提供一种砂浆的抗折强度、抗压强度和拉伸粘结强度均有明显提高的用于粘结砂浆的木质素基外加剂及其制备方法。

本发明另一目的在于提供该用于粘结砂浆的木质素基外加剂在配制粘结砂浆中的应用。

本发明以造纸黑液为原料，采用造纸黑液‐消泡剂‐减水剂‐增稠剂‐缓凝剂五元复合产品，将其运用于水泥砂浆中，选用的助剂主要含有酚羟基和磺酸根，以及具有化学惰性的硅氧键结构。本发明通过利用分子间氢键和降低表面张力，使溶液气泡细腻均匀，富有弹性不易破灭，以保证新拌砂浆具有较高的初期容重和保水能力；通过酚羟基能与水化产物结合，降低了水化速率，以减少稠度损失，延长凝结时间，从而有效缓解了稠度保持、容重和保水率三者之间的矛盾。更为关键的是，通过合适比例的复配，可以改善硬化砂浆内部的孔径分布；而酚羟基的缩合、分子缔合和相容性大分子的缠绕包裹增大了分子量，可以在砂浆内部形成致密的网状结构；磺酸根的引入可形成三维氢键，有利于含钙水化产物晶体的形成，最终使强度增长。本发明拌合料达到抹面砂浆的建筑施工标准，并表现出优异的粘结强度性能。

为实现本发明的目的，所采用如下技术方案：

一种用于粘结砂浆的木质素基外加剂，以质量份数计，其原料组成为：

所述消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚消泡剂；

所述增稠剂为羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、瓜尔胶和聚乙烯醇中的一种或多种；

所述缓凝剂为葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙和柠檬酸中的一种或多种；

制备时，调节造纸黑液的pH值至9～11，边搅拌边加热至55℃～65℃，加入催化剂亚硫酸铁和木质素减水剂，冷却后，加入消泡剂、增稠剂和缓凝剂，搅拌均匀即得用于粘结砂浆的木质素基外加剂。