CN101353247B - 一种聚合物改性水泥基修补材料 - Google Patents

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Abstract

一种聚合物改性水泥基修补材料属于土木工程领域。现有混凝土修补材料存在修补效果差，成本高等问题。本发明所提供的聚合物改性水泥基修补材料的组分及其重量配比为：硅酸盐水泥100份、高炉矿渣粉43～47份、硅灰2.2～4.6份、砂435～455份、二甲基羟基硅油乳液21～24份、水55～68份、减水剂0～1份。本发明修补材料具有较高的抗压强度、抗折强度和粘接强度、较强的抗渗性能、较合理的孔结构、较好的保水性及野外施工性能，可有效阻止水分和其它化学侵蚀物的侵入及病害的进一步发展，从而延长修补材料和结构物的使用寿命。

Description

一种聚合物改性水泥基修补材料
技术领域
本发明属于土木工程领域，具体涉及一种混凝土修补材料，专用于桥梁、涵洞、路缘石等道路混凝土构造物的缺损修补。
背景技术
随着使用年限的增加，在车辆荷载和外界环境的共同作用下，道路混凝土构造物如桥梁、涵洞、路缘石等普遍出现表面混凝土胀裂、剥落，及内部钢筋锈蚀等多种病害，尤其是在北方沿海地区，混凝土构造物受到盐害和冻融循环的双重作用，破损状况更为严重，这些破损直接影响到混凝土构造物的外观和正常使用，甚至影响到混凝土构造物的安全状况。目前，针对道路混凝土构造物的破损，一般采用普通砂浆作为修补材料，然而实践表明，普通砂浆修补效果往往较差，由于与旧混凝土的粘结力较低，所以在维修后一年左右即又出现同样的破损，且普通砂浆无法抑制病害的发展，导致病害范围逐年扩大。除普通砂浆外，合成树脂类砂浆也有一定应用，此类修补材料具有良好的耐久性，与旧混凝土粘结强度也较高，但这类材料与普通混凝土是截然不同的两种材料，二者的弹性模量和膨胀系数相差较大，当采用此类材料进行修补时，若不对界面区域进行特殊处理，在外力的作用下，将在界面区域内产生较大的应力，从而引发破坏。另外，合成树脂类修补材料造价较高，一般养护单位难以承受，这制约了该种材料的推广。
发明内容
本发明的目的在于解决现有混凝土修补材料的缺陷，而提供一种能有效对道路混凝土构造物破损进行修补的聚合物改性水泥基修补材料。
本发明所提供的聚合物改性水泥基修补材料的各组分及其重量配比如下：
硅酸盐水泥                    100份
高炉矿渣粉                    43～47份
硅灰                          2.2～4.6份
砂                            435～455份
二甲基羟基硅油乳液            21～24份
水                            55～68份
减水剂                        0～1份
其中，所述的硅酸盐水泥的强度等级大于等于42.5。
所述的高炉矿渣粉的各项指标符合国家标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046-2000)中的相关规定。
所述的硅灰的比表面积为20000～25000m2/kg。
所述的砂为标准砂或自然河砂，粒径为0.075～2mm，其它常规项目(含泥量、有机物含量等)应符合混凝土用细集料规范要求。
所述的二甲基羟基硅油乳液的固体含量为70～75％。
所述的水为可饮用的自来水。
本发明所提供的聚合物改性水泥基修补材料的流动度应控制在140mm±10mm，当流动度低于该值时，加入减水剂调节，所述的减水剂为萘系高效减水剂。
本发明所提供的修补材料可通过下述方法制得：1)按重量分数称取硅酸盐水泥、高炉矿渣粉、硅灰、砂、二甲基羟基硅油乳液和水；2)将二甲基羟基硅油乳液和水倒入容器中搅拌均匀待用；3)将硅酸盐水泥、高炉矿渣粉和硅灰混合并搅拌均匀后，将三者的混合物与砂混合并搅拌均匀，再加入二甲基羟基硅油乳液和水的混合溶液，搅拌均匀即得到聚合物改性水泥基修补材料。
本发明所提供的修补材料的施工方法如下：
1)清理病害表面：采用机械或其它工具清除病害表面胀起的混凝土及钢筋表面的锈蚀物，去除混凝土表面的碎片和粉尘；
2)浸润病害表面：用清水湿润病害表面，但不应有积水，即达到饱和面干状态；
3)配制修补材料：确定施工配合比后，在修补现场就近拌和本发明修补材料，拌和完成后要求在30～40分钟内使用；
4)修补施工：采用人工抹面，将拌和均匀的维修材料涂抹在混凝土病害部位，尽量一次抹平压实，避免反复压抹，当抹面厚度大于10mm或仰面施工时，要求分层施工，每层厚度小于等于10mm；
5)养护：表面抹平，自然养护即可。
与现有混凝土修补材料相比较，本发明具有以下有益效果：
1)与混凝土材料粘接性能良好，长期抗渗性能较高，孔结构更为完善，且具有后期结晶增殖作用。
2)使用性能良好，操作简单，施工方便，保水性好，便于在野外进行现场拌和与施工，且有益于维修材料的后期硬化和强度形成，可在较恶劣的养护条件下形成较高的强度和较好的耐久性。
以下结合具体实施方式对本发明进行进一步说明。
具体实施方式
下述实施例所使用的硅酸盐水泥的强度等级为42.5；高炉矿渣粉的各项指标符合国家标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T18046-2000)中的相关规定；硅灰的比表面积为25000m2/kg；砂为自然河砂，粒径范围为0.075～2mm，其它常规项目(含泥量、有机物含量等)均符合混凝土用细集料规范要求；二甲基羟基硅油乳液固体含量为70％，pH为6～8。
实施例1
施工地点：某沿海高速公路桥梁；修补部位：墩柱、盖梁；病害类型：表面混凝土胀裂、剥落，内部钢筋锈蚀；施工温度：大气温度为20℃。
施工过程：
1)采用凿子、钢刷和砂纸等清除病害表面胀起的混凝土及钢筋表面的锈蚀物；
2)用清水润湿病害表面，达到饱和面干；
3)人工拌和，在现场制备修补材料：硅酸盐水泥100份，高炉矿渣粉45份，硅灰4.6份，砂450份，二甲基羟基硅油乳液23份，自来水68份；
4)采用人工抹面，30分钟完成修补施工；
5)自然养护。
施工效果：经过一年多的使用，维修工程外观良好，修补区域表面光滑，与原混凝土具有较好的粘结性，未出现起皮、剥落、开裂等病害现象，说明维修部位病害没有进一步发展，维修材料起到了预期的作用。
实施例2
施工地点：某沿海城市内路缘石；病害类型：表面混凝土剥落；施工温度：大气温度为25℃。
施工过程：
1)清扫病害表面；
2)用清水润湿病害表面，达到饱和面干；
3)人工拌和，在现场制备修补材料：硅酸盐水泥100份，高炉矿渣粉43份，硅灰2.2份，砂435份，二甲基羟基硅油乳液21份，自来水55份，萘系高效减水剂1份；
4)修补施工；
5)自然养护。
施工效果：经过三个月的使用，维修工程外观良好，修补区域表面光滑，维修材料与原混凝土粘结良好，未出现起皮、剥落、开裂等病害现象。
实施例3
施工地点：某沿海城市内道路隔离墩；修补病害类型：表面混凝土剥落；施工温度：大气温度为26℃。
施工过程：
1)清扫病害表面；
2)用清水润湿病害表面，达到饱和面干；
3)人工拌和，在现场制备修补材料：硅酸盐水泥100份，高炉矿渣粉47份，硅灰4.0份，砂455份，二甲基羟基硅油乳液24份，自来水58份，萘系高效减水剂0.8份；
4)修补施工；
5)自然养护。
施工效果：经过近三个月的使用，维修工程外观良好，修补区域表面光滑，维修材料与原混凝土粘结良好，未出现起皮、剥落、开裂等病害现象。

Claims (5)

1.一种聚合物改性水泥基修补材料，其特征在于，所述的修补材料的各组分及其重量配比为：
硅酸盐水泥             100份
高炉矿渣粉             43～47份
硅灰                   2.2～4.6份
砂                     435～455份
二甲基羟基硅油乳液     21～24份
水                     55～68份
减水剂                 0～1份
所述的二甲基羟基硅油乳 液的固体含量为70～75％。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物改性水泥基修补材料，其特征在于，所述的硅酸盐水泥的强度等级大于等于42.5。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物改性水泥基修补材料，其特征在于，所述的硅灰的比表面积为20000～25000m2/kg。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物改性水泥基修补材料，其特征在于，所述的砂的粒径为0.075～2mm。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物改性水泥基修补材料，其特征在于，所述的减水剂为萘系高效减水剂。
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