本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、水泥基材料是目前建筑行業(yè)用量最大的建筑材料。隨著城市化程度的不斷提高，對水泥基材料的需求日益增長。為減少水泥基材料的用量，水泥基材料向著高強、高韌以及高耐久性方向發(fā)展。為提高水泥基材料這些性能，向其中添加碳納米管是常用的方法之一。
2、碳納米管的分散性是影響納米復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素。由于碳納米自身具有較高的寬縱比以及受到分子間范德華力的影響，導(dǎo)致碳納米管之間往往會產(chǎn)生團聚、沉淀。碳納米管在水泥砂漿中的不均勻分散會影響增強效果，有時甚至?xí)档退嗌皾{的力學(xué)性能。為使碳納米管在水泥砂漿內(nèi)部具有良好的分散效果，通常采用物理分散(超聲分散、高速剪切分散等)和化學(xué)分散(表面改性、分散劑等)相結(jié)合的方式。分散劑結(jié)合超聲處理是常用的分散手段。
3、然而，分散劑通常為表面活性劑，其在水泥材料中充當(dāng)引氣的作用導(dǎo)致孔隙率升高，從而降低水泥砂漿的力學(xué)性能。此外，即使碳納米管在摻有分散劑的水溶液中分散良好，但在水泥砂漿中出現(xiàn)幾何依賴性團聚，這種團聚主要是因為水泥砂漿內(nèi)部顆粒尺寸遠大于碳納米管之間的距離，無法起到空間位阻作用，因此碳納米管之間產(chǎn)生團聚。
4、專利cn109734384a公開了一種改性碳納米管增強水泥基復(fù)合漿料及其制備方法，專利cn113292269a公開了一種防止重團聚的碳納米管水泥砂漿制備方法，專利cn101239800a公開了碳納米管增強水泥基復(fù)合材料及其制備方法，以上針對碳納米管在水泥砂漿中的分散處理均需要加入分散劑，或針對碳納米管作出復(fù)雜的分散操作，制備步驟復(fù)雜，所需成本高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題至少其一而提供一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿及其制備方法與應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中碳納米管在水泥砂漿內(nèi)部分散不均勻的問題，實現(xiàn)了碳納米管在水泥砂漿內(nèi)部的良好分散效果，并提高了水泥砂漿的力學(xué)性能。
2、本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、本發(fā)明的技術(shù)方案之一在于提供了一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿，以重量份計，所述水泥砂漿包括水泥30-60份、細集料90-180份、聚合物3-6份、碳納米管0.015-0.09份以及水10-30份。
4、進一步的，以重量份計，所述水泥砂漿包括水泥50份、細集料150份、聚合物5份、碳納米管0.075份以及水22.5份。
5、進一步的，所述聚合物包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和丁二烯-苯乙烯共聚物中的任一種。
6、進一步的，所述聚合物以乳液形式存在。
7、更進一步的，所述加入水的質(zhì)量份與所述聚合物乳液的固含量有關(guān)，所述加入水的質(zhì)量份為所述聚合物乳液中的水的質(zhì)量份與實際加入水的質(zhì)量份之和。
8、進一步的，所述水泥為早強型硅酸鹽水泥。
9、進一步的，所述早強型硅酸鹽水泥包括p·i42.5r等級水泥、p·i52.5r等級水泥、p·ii42.5r等級水泥和p·ii52.5r等級水泥中的任一種。
10、進一步的，所述細集料包括河砂和機制砂中的一種或兩種。
11、進一步的，所述的碳納米管包括羧基化碳納米管和羥基化碳納米管中的任一種。
12、本發(fā)明的技術(shù)方案之二在于提供了一種如上述的聚合物改性碳納米管水泥砂漿的制備方法，其特征在于，方法包括：將聚合物與水混合，向其中加入碳納米管，分散處理后，加入混合均勻的水泥和細集料，攪拌得到所述水泥砂漿。
13、進一步的，所述聚合物與水混合制備得到聚合物溶液。
14、進一步的，所述分散包括超聲分散、高速剪切分散中的任一種。
15、更進一步的，所述分散為超聲分散10-20分鐘，優(yōu)選為15分鐘。
16、進一步的，將分散處理后的溶液加入濕的攪拌鍋中，再加入水泥和細集料混合均勻形成的干混料，進行拌和，即得到所述的水泥砂漿。
17、碳納米管的填充、橋接和成核作用用于提高砂漿的抗壓強度，利用聚合物和碳納米管之間的弱相互作用以及聚合物粒子在碳納米管之間的空間位阻作用，使得碳納米管能夠充分的分散在砂漿內(nèi)部，利用聚合物膜的橋接作用得以進一步提高碳納米管水泥砂漿的韌性。
18、本發(fā)明所制備的砂漿具備兩個特殊性能：①通常在使用碳納米管時需要摻入一定量的分散劑保證碳納米管在砂漿內(nèi)部具有良好的分散效果，本發(fā)明則在不另加分散劑的情況下通過聚合物與碳納米管之間的弱相互作用，將碳納米管有效的吸附在聚合物顆粒表面，此外，聚合物顆粒通常為納米尺度，可以很好的起到空間位阻作用，將碳納米管分散開來，上述特性使得碳納米管在砂漿內(nèi)部具有良好的分散效果，同時也減少了砂漿內(nèi)部外加劑的數(shù)量，降低外加劑對砂漿性能的影響；②分散劑的摻入并不會進一步改善水泥砂漿的力學(xué)性能，反而由于引氣作用會降低力學(xué)性能。但本發(fā)明所制備的水泥砂漿力學(xué)性能優(yōu)異，聚合物摻入之后提高了碳納米管水泥砂漿的抗折強度以及折壓比。
19、本發(fā)明的技術(shù)方案之三在于提供了一種如上述的聚合物改性碳納米管水泥砂漿在混凝土結(jié)構(gòu)修補和混凝土構(gòu)件接縫處填充的應(yīng)用。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
21、1、本發(fā)明在不另加分散劑的情況下通過聚合物與碳納米管之間的弱相互作用，將碳納米管有效的吸附在聚合物顆粒表面，此外，聚合物顆粒通常為納米尺度，可以很好的起到空間位阻作用，將碳納米管分散開來，這使得碳納米管在砂漿內(nèi)部具有良好的分散效果，同時也減少了砂漿內(nèi)部外加劑的數(shù)量，降低外加劑對砂漿性能的影響。
22、2、本發(fā)明所制備的水泥砂漿力學(xué)性能優(yōu)異，利用碳納米管的填充、橋接和成核作用提高砂漿的抗壓強度，利用聚合物膜的橋接作用進一步提高碳納米管水泥砂漿的韌性，聚合物摻入之后提高了碳納米管水泥砂漿的抗折強度以及折壓比，28天抗折強度可控制在10-13mpa之間，折壓比與未添加聚合物改性的碳納米管水泥砂漿相比提高了18％-58％。
23、3、本發(fā)明所述的水泥砂漿制備過程簡單，且所需材料種類少、便于獲得，易于實現(xiàn)。
24、4、本發(fā)明所述的水泥砂漿成本低而力學(xué)性能優(yōu)良，利于擴大生產(chǎn)。
1.一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿，其特征在于，以重量份計，所述水泥砂漿包括水泥30-60份、細集料90-180份、聚合物3-6份、碳納米管0.015-0.09份以及水10-30份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿，其特征在于，以重量份計，所述水泥砂漿包括水泥50份、細集料150份、聚合物5份、碳納米管0.075份以及水22.5份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿，其特征在于，所述聚合物包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和丁二烯-苯乙烯共聚物中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿，其特征在于，所述聚合物以乳液形式存在。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿，其特征在于，所述水泥為早強型硅酸鹽水泥。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿，其特征在于，所述早強型硅酸鹽水泥包括p·i42.5r等級水泥、p·i52.5r等級水泥、p·ii42.5r等級水泥和p·ii52.5r等級水泥中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿，其特征在于，所述細集料包括河砂和機制砂中的一種或兩種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合物改性碳納米管水泥砂漿，其特征在于，所述的碳納米管包括羧基化碳納米管和羥基化碳納米管中的任一種。
9.一種如權(quán)利要求1所述的聚合物改性碳納米管水泥砂漿的制備方法，其特征在于，方法包括：將聚合物與水混合，向其中加入碳納米管，分散處理后，加入混合均勻的水泥和細集料，攪拌得到所述水泥砂漿。
10.一種如權(quán)利要求1所述的聚合物改性碳納米管水泥砂漿在混凝土結(jié)構(gòu)修補和混凝土構(gòu)件接縫處填充的應(yīng)用。