磷矿渣防水抹灰砂浆以及砂浆抹灰防水施工方法

技术领域

本发明属于建筑防水技术领域，具体涉及磷矿渣防水抹灰砂浆以及砂浆抹灰防水施工方法。

背景技术

砂浆是建筑工程中应用量大、使用面广的建筑材料之一，广泛应用于建筑物的砌筑与抹面等工程。

砂浆防水层又称为刚性防水层，防水砂浆主要是在在水泥砂浆中掺入各类防水剂以提高砂浆的防水性能。

目前磷矿渣是电炉法制取黄磷过程中产生的一种工业废渣，是在用电炉法制取黄磷时，所得到的以硅酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷，即为粒化电炉磷渣，由于磷矿渣中磷含量过高，活性降低，致使这种工业废渣未能得到大规模的开发利用，通常每生产1吨黄磷产生8～10吨磷矿渣。现有技术中将磷矿渣作为混凝土的掺和料已经得到广泛应用，但对于磷矿渣在防水砂浆上的应用仍鲜少有研究。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种磷矿渣防水抹灰砂浆，以实现磷矿渣在防水砂浆领域的应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

磷矿渣防水抹灰砂浆，包括干粉砂浆，

所述干粉砂浆包括如下质量份数的原料：

100份水泥、220-280份砂、30-70份磷矿渣、6-7份无机硅质结构自防水添加剂以及3-4份修复球体；其中：

所述无机硅质结构自防水添加剂以重量百分比计，包括68～78％活性二氧化硅、8～16％碱溶性三氧化二铝、其余为助剂，助剂包括Fe

所述修复球体包括至少两层同心设置的球形破碎壳体以及贯穿并固定于各球形破碎壳体的连接线，球形破碎壳体内侧填充有所述无机硅质结构自防水添加剂，所述连接线位于相邻壳体之间的部分处于收缩状态。

本发明的原理在于：

1、无机硅质结构自防水添加剂的防水原理：

本发明选用活性二氧化硅作为防水粉料的母料，原因在于：在高倍显微镜下观察，普通二氧硅的分子结构是线型，而活性二氧化硅分子，呈无定型状态，可180度的范围旋转，呈针状，能跟碱起反应，因此活性SiO2是防水粉料的母料。

利用AL203、Si02，是两性氧化物，与碱反应的原理，即混凝土或砂浆的主要材料是水泥，水泥里一般含氧化钙，含量在20-30％，不同的水泥中氧化钙含量不同，在混凝土或砂浆制造过程中，原料中Al203(三氧化二铝)基本反应完毕，吸收了小部份水化的氧化钙，大部份的二氧化硅存在混凝土中，只要有水，混凝土就有水化反应，而加入了掺和料的混凝土，前期只反应了20％左右的掺和料，余下的存积在混凝土中，其中活性二氧化硅的缓慢反应，和混凝土发生水化反应，并多次渗透结晶达到愈合裂缝防水的目的。

掺和料中含有大量天然无定形的二氧化硅分子、少量三氧化二铝，在和水泥、水的化合反应中吸收氢氧化钙，反应生成硅酸钙胶体。在这个反应过程中，掺和料发挥了它无定形的二氧化硅特殊性，减少干燥收缩，增强中后期强度，促进了界面活性，大面积、大角度的繁殖作用，填补混凝土中水分及空气所占有的空隙部分。切断了空气与水流的通道，增加了混凝土或砂浆的密实度，从而达到了结构防水的目的。化学反应方程式如下所示：

CaO+H20＝Ca(OH)2

A1203+Ca(OH)2＝Ca(A102)2+H20

Si02+Ca(OH)2＝CaSi03↓(胶体)+H20

2、修复球体的防水作用：

贯穿修复球体的连接线在砂浆内能够增加砂浆抹灰层的强度，因此能够减小裂缝的产生。

当防水砂浆产生微裂缝后，裂缝拉动修复球体使得修复球体的壳体被破坏，露出壳体内的无机硅质结构自防水添加剂，本发明将修复球体设置为多层壳体结构，其作用有二：其一是当裂缝产生破坏修复球体外层的壳体后，若裂缝持续产生和增大，能够继续拉裂修复球体的内层壳体，进一步起到防水和裂缝自愈的效果；其二是在干粉砂浆与水拌合过程中，一旦外层的壳体被破坏后，修复球体仍有内层的壳体存在，内层壳体内的无机硅质结构自防水添加剂仍然能起到裂缝自愈的效果。

附图说明

图1为本发明中修复球体的外部结构示意图。

图2为图1中A-A截面图。

图3为图1中B-B截面图。

图4为图3中球形破碎壳体的分体结构图一。

图5为图3中球形破碎壳体的分体结构图二。

图6为图3中球形破碎壳体的分体结构图三。

图7为本发明中专用抹灰工具的结构图。

图8为图7中抹灰板的外部结构图。

图9为图7中抹灰板的内部结构图。

图10为图7中抹灰板翻转后的结构图。

图11为本发明中专用抹灰工具的另一固定结构图。

其中，附图标记包括：球形破碎壳体1、半球形破碎壳体100、连接线2、破碎结节3、粘接层4、底座5、螺栓50、液压装置501、立柱502、液压缸6、斜杆7、提升柱71、支撑柱72、提升板8、砂浆筒9、滚轮10、软管11、阀板12、抹灰板13、风口一131、风口二132、振动区1331、气流区1332、弹性膜134、振动体1340、转轴14、支撑杆15、立面基层材料16。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供磷矿渣防水抹灰砂浆，其为干粉砂浆，使用时将干粉砂浆与水拌合成防水砂浆使用，水灰比为0.4：1.0。

其中，上述干粉砂浆以质量份数计，包括100份水泥、220-280份砂、30-70份磷矿渣、6-7份无机硅质结构自防水添加剂以及3-4份修复球体。

其中无机硅质结构自防水添加剂质量为水泥质量的6％-7％，其以重量百分比计，包括68～78％活性二氧化硅、8～16％碱溶性三氧化二铝、其余为助剂，助剂包括Fe2O3、NaCl和MgO。

上述原料中，水泥采用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥；砂采用黄砂，且为细度模数在3.0-2.2的中砂，含泥量不得大于1％，使用前需过筛；拌合水采用不含有害物质的洁净水。

无机硅质结构自防水添加剂主要由活性硅组成，具有促进水泥粒子界面活性和优越的防水性能，在和水泥、水的化学反应中吸收氢氧化钙，反应生成硅酸钙胶体，填塞了水与空气所占的空隙部分，提高砂浆的密实度及中后期强度，使砂浆产生自身躯体结构防水并具有微裂缝自修复的效果。可在迎水面和背水面施工，能有效达到长时间阻隔水的渗透和持续修复缝隙防止墙面裂缝。

修复球体的结构如图1-3所示，其外径为5-10mm。修复球体包括至少两层同心设置的球形破碎壳体1以及贯穿并固定于各球形破碎壳体1的连接线2，球形破碎壳体1内侧填充有上述的无机硅质结构自防水添加剂，连接线2位于相邻壳体之间的部分处于收缩状态，此处收缩状态的含义指位于相邻壳体之间的连接线2的长度大于相邻壳体之间的距离，从而使得连接线2处于松弛的状态。

结合图2和图4所示，球形破碎壳体1均由两个半球形破碎壳体100拼接而成，半球形破碎壳体100的端面设置有粘接层4，相邻半球形破碎壳体100之间通过其端面的粘接层4实现固定连接。具体实施时，球形破碎壳体1采用薄壁脆性壳体，且为具有防水性能的材料，如薄壁脆性玻璃或者环氧树脂等材料。

结合图4-图6所示，连接线2贯穿球形破碎壳体1的部位设置有破碎结节3。破碎结节3采用刚性、不容易破碎的材料制成，破碎结节3的设置，能够增大连接线2与球形破碎壳体1之间的接触面积，从而使得连接线2在被拉扯时能够给予球形破碎壳体1一个较大的破碎力，保证球形破碎壳体1能被连接线2拉扯破碎。

破碎结节3位于球形破碎壳体1内部或者相抵于球形破碎壳体1的内壁。破碎结节3的设置方式由多种，可以通过如图6所示的连接线2打结形成，也可以在连接线2上套设或者卡一个面积大于连接线2横截面积的块状或者片状体。破碎结节3可以设置在球形破碎壳体1的壁内(如图5所示)，也可以与球形破碎壳体1的内壁相抵(如图4所示)，当连接线2受到外部拉力时，连接线2通过破碎结节3能够将球形破碎壳体1破碎。

连接线2采用纤维材料，为了增加连接线2与砂浆之间的粘接力，连接线2的表面还具有毛刺。

砂浆抹灰防水施工方法，包括如下步骤：

S1、根据实际工程情况确定砂浆抹灰防水施工厚度，防水施工厚度为1.5～2.5cm；

S2、将干粉砂浆与适量水混合，水灰比为0.4：1.0，搅拌形成浆料，对于水平面基层材料，采用人工涂刷浆料，对于立面基础材料，采用专用抹灰工具将浆料涂刷于立面基层材料上，形成具有上述施工厚度的抹灰防水层。

施工前，先对基层材料进行预处理，保持基面清洁干净，无杂物、无油污。施工时，对施工缝、交接缝、阴阳角须先进行加强处理，渗漏水部位需先行修补。

上述专用抹灰工具的结构如图7和图10所示，包括抹灰机构、支撑机构和提升机构。

支撑机构包括用于支撑在地面的底座5，底座5截面呈倒T形，具体实施时，底座5通过螺栓50固定在地面上，以防止底座5移动。(底座5的固定方式也可以直接采用现有技术中的抹灰机器人在房间内的顶升固定方式，即通过液压装置501使立柱502上升，直到立柱502顶到房间的天花板，通过立柱502与天花板之间的预紧力实现抹灰机器人的固定，其结构大致如图11所示。)

提升机构包括连接于底座5上的支撑架以及连接于支撑架自由端的提升板8，支撑架包括两根平行的斜杆7，斜杆7均为由提升柱71和支撑柱72组成的伸缩杆结构，提升柱71为中空结构，支撑柱72滑动连接在提升柱71内形成活塞结构。两根斜杆7的两端分别通过销轴铰接在底座5和提升板8上，两根斜杆7与底座5之间的铰接点的连线、两根斜杆7与提升板8的之间的铰接点的连线均为竖直的线，从而使得底座5、提升板8与两根斜杆7共同构成平行四连杆机构，因此在两根斜杆7转动过程中，提升板8能够始终保持竖直状态。提升柱71均连有用于驱动其沿支撑架长度方向升降的顶升驱动件，本实施例中顶升驱动件采用液压缸6，液压缸6的缸体端固定在支撑柱72上，液压缸6的活塞端固定在提升柱71上，通过两个液压缸6的活塞端同步伸长和缩短带动两个提升柱71沿支撑柱72同步滑动。

抹灰机构包括连接在提升板8上的抹灰板13和砂浆筒9，砂浆筒9位于抹灰板13上方，砂浆筒9固定在提升板8上，砂浆筒9顶部开口，便于将砂浆倒入砂浆筒9内，砂浆筒9的底部也开口，且砂浆筒9的底部转动连接有阀板12，通过阀板12的转动实现砂浆筒9底部的开合，从而实现砂浆筒9内的砂浆从底部倒出，且阀板12与砂浆筒9外壁之间还连有弹簧用于阀板12的复位。砂浆筒9的两个相对的侧壁上还通过架子安装有滚轮10，滚轮10压在立面基层材料16上滚动行走，砂浆筒9两侧的滚轮10分别位于抹灰板13的左右两侧。抹灰板13的两个相对的侧面中心固定有转轴14，提升板8上对应于转轴14处固定有支撑杆15，转轴14转动连接在支撑杆15上，抹灰板13、转轴14与支撑杆15形成杠杆结构，抹灰板13朝向立面基层材料16的一面为抹灰面，并且转轴14与支撑杆15之间安装有扭簧用于抹灰板13的复位。

结合图8和图9所示，抹灰板13内开设有气流通道，气流通道内设有弹性膜134，气流通道于弹性膜134两侧分别为气流区1332和振动区1331，振动区1331靠近抹灰板13的抹灰面，弹性膜134表面朝向振动区1331的一侧设有若干振动体1340。抹灰板13背向立面基层材料16的一面开设有风口一131和风口二132，风口一131和风口二132均与气流区1332连通。气流区1332与提升柱71内顶端通过软管11连通，气流从气流区1332流过。

本实施例中，抹灰板13的长度根据实际需要的抹灰宽度来确定，用于支撑提升板8的支撑架数量可以选择为一个或者多个，多个支撑架对提升板8的支撑效果更好，本实施例支撑架的数量选择为两个，两个支撑架分别支撑在提升板8的左右两端，从而对提升板8形成稳定的支撑效果。

当砂浆筒9内有砂浆时，砂浆筒9内砂浆的重力使得阀板12向下打开，并且阀板12带动抹灰板13绕转轴14转动至图7所示的状态，此时抹灰板13顶部与提升板8相贴，抹灰板13底部与立面基层材料16之间的距离恰好为所需要的砂浆抹灰防水施工厚度。由于底座5固定于地面不能移动，并且支撑架倾斜设置，滚轮10对立面基层材料16具有朝向立面基层材料16的压力，因此提升机构顶部设置的滚轮10能够始终贴紧立面基层材料16，当液压缸6的输出端伸长，能够带动提升板8上升，同时抹灰板13底端与立面基层材料16之间始终保持所需的抹灰厚度，砂浆从砂浆筒9底部与阀板12之间的开口落下，落至立面基层材料16与抹灰板13之间，在抹灰板13随提升板8上升的过程中实现抹灰板13对立面基层材料16的防水抹灰施工(立面抹灰施工通常是从下至上进行施工)，从而在立面基层材料16上形成防水砂浆抹灰层。

当砂浆筒9内的砂浆全部落下后，阀板12在弹簧作用下反转，将砂浆筒9底部闭合，同时，抹灰板13顶部失去阀板12的压力而恢复原状(如图10所示的状态)，此时液压缸6的输出端缩短，带动提升板8下降，抹灰板13的抹灰面的顶端对抹灰层进行二次压平，增加防水砂浆抹灰层的平整度和密实度。在抹灰板13下降过程中，砂浆筒9外壁上安装的两组滚轮10在抹灰板13外左右两侧行走，避免滚轮10压在抹灰层上而破坏抹灰层。

本发明设置此种专用抹灰工具的优点在于：

1、抹灰过程能够对抹灰板13实现振动，使得砂浆抹灰更加密实和均匀：在抹灰板13上升进行抹灰的过程中，从砂浆筒9内流出的砂浆对阀板12具有微小的振动作用，该振动力传递至抹灰板13上，抹灰板13在上升过程中始终处于微小幅度的振动中，抹灰板13在抹灰过程中的振动能够使得砂浆分布得更加均匀、密实，避免出现局部漏抹现象，从而保证了砂浆抹灰质量。

2、当支撑柱72在提升柱71内滑动时，提升柱71内的气体产生流动，通过软管11实现抹灰板13内气流通道内气体的流动，当气体从弹性膜134表面流过时，气流带动弹性膜134产生振动，使得弹性膜134上的振动体1340敲打在抹灰板13上，从而进一步提高抹灰时的振动密实效果。

3、抹灰板13能够始终保持竖直的状态，从而保证抹灰厚度：两个液压缸6的同步工作保证了支撑架在运动过程中始终保持为平行四连杆机构，保证了提升板8在上升过程中能够始终保持竖直状态，因此提升板8上的砂浆筒9和抹灰板13在升降过程中能够始终保持竖直升降的状态。且由于斜杆7始终为倾斜状态，使得提升板8始终隔着滚轮9压紧在立面基层材料16上，因此提升板8与立面基层材料16之间的距离始终保持不变，因此能够保证抹灰板13与立面基层材料16之间的距离始终保持不变，从而保证抹灰厚度。

【实施例1】

干粉砂浆以质量份数计，包括100斤水泥、250斤砂、50斤磷矿渣、7斤无机硅质结构自防水添加剂以及4斤修复球体。

其中无机硅质结构自防水添加剂由以下重量百分比的原料组成：活性二氧化硅68％、碱溶性三氧化二铝8％、助剂为24％，助剂由Fe

【实施例2】

干粉砂浆以质量份数计，包括100斤水泥、220斤砂、30斤磷矿渣、7斤无机硅质结构自防水添加剂以及4斤修复球体。

其中无机硅质结构自防水添加剂由以下重量百分比的原料组成：活性二氧化硅78％、碱溶性三氧化二铝9.5％、助剂为12.5％，助剂由Fe

【实施例3】

干粉砂浆以质量份数计，包括100斤水泥、280斤砂、70斤磷矿渣、6斤无机硅质结构自防水添加剂以及3斤修复球体。

其中无机硅质结构自防水添加剂由以下重量百分比的原料组成：活性二氧化硅74.5％、碱溶性三氧化二铝16％、助剂为9.5％，助剂由Fe2O3、NaCl和MgO混合制成。

对比例1：与实施例1相比，对比例1的干粉砂浆中不含修复球体。

对比例2：与实施例2相比，对比例1的干粉砂浆中不含修复球体。

对比例3：与实施例1相比，对比例1的干粉砂浆中不含修复球体。

对比例4：与实施例1-3相比，对比例4的干粉砂浆中不含无机硅质结构自防水添加剂和修复球体。

将上述各实施例和对比例的干粉砂浆与水拌合成防水砂浆，水灰比为0.4:1.0，然后对上述磷矿渣防水抹灰砂浆涂抹于立面基层材料，对上述磷矿渣防水抹灰砂浆性能测试结果如下：

表1实施例1磷矿渣防水抹灰砂浆性能测试结果

表2对比例1磷矿渣防水抹灰砂浆性能测试结果

表3实施例2磷矿渣防水抹灰砂浆性能测试结果

表4对比例2磷矿渣防水抹灰砂浆性能测试结果

表5实施例3磷矿渣防水抹灰砂浆性能测试结果

表6对比例3磷矿渣防水抹灰砂浆性能测试结果

表7对比例4磷矿渣防水抹灰砂浆性能测试结果

由表1-表7可知：

(1)当干粉砂浆中未添加无机硅质结构自防水添加剂和修复球体时，在砂浆施工完成后出现了裂纹并且不能自愈，表明未添加无机硅质结构自防水添加剂和修复球体的砂浆不具有防水效果，无裂缝自愈效果。

(2)干粉砂浆中添加有无机硅质结构自防水添加剂和修复球体时，但是添加有修复球体的砂浆相对于未添加修复球体的砂浆来说，其渗水压力比更大，表明添加修复球体对提高建筑物的抗渗压力是有积极效果的。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。