CN101811853A - 灌注粘结材料组合物 - Google Patents

Abstract

一种灌注粘结材料组合物，该组合物包含：重量比为20-60％的天然水硬性石灰，重量比为35-78％的骨料，重量比为0-2％的聚合物乳胶粉，重量比为0.01-2％的减水剂，重量比为0.01-2％的保水增稠剂。将按照上述配方混合好的材料，每100kg粉料添加20-50％的水搅拌均匀后即可使用。本发明能够满足对历史建筑中砖石类材料进行灌注粘结加固的特殊要求，采用该灌注粘结材料组合物进行灌注粘结位置与被施工处的砖石具有相似的性能，环保，固化后的材料安全，粘结力优良，耐候性好，具有自愈性。

Description

灌注粘结材料组合物

技术领域

本发明一般地涉及文物或历史建筑的保护修复，更具体地涉用于砖石质文物及历史建筑的灌注粘结修复材料组合物。

背景技术

砖石质文物(包括岩画、石制或泥制雕塑、碑刻等)及历史建筑是中国文化遗传的重要组成部分，但是在各种自然因素及人为活动的作用下，它们经常会出现老化、空鼓、剥落、破损、断裂及缺失等现象，需要不断进行维护、修缮及保护。而在这些保护工程中，粘接断裂构件、填补空鼓破损部位及加固文物本体结构等均需要有合适的保护材料。

在这些历史建筑或文物修缮过程中，对有裂隙或空洞的砖石材料粘结加固一般要使用灌注粘结材料进行粘结加固，也称为灌浆材料或注浆材料，即灌注到缝隙或空洞等缺损部位对本体材料起到粘结、填补、加固等作用的材料。

作为灌注粘结材料，主要的要求有：1)具有稳定、长久的粘结强度；2)与本体材料性能相近，即结构相近、热膨胀系数相近；3)耐老化；4)不存在后续衍生的问题，比如污染、析水、析盐等；5)对本体材料表面(彩绘、岩画等)的影响尽可能小。

目前在实践中，作为灌注粘结材料使用比较多的有两种材料，即水泥材料和有机树脂高分子材料，作为注浆材料。水泥材料由于粘结强度高、具有优异的抗老化及抗潮湿能力，得到了广泛应用。但是，大量的科学研究与工程实例证明，现代水泥材料与传统砖石等材料不兼容，如水泥中的水溶盐会严重损坏砖石材料。其次，水泥建筑一旦出现问题，其再次修复也是很困难的，有些甚至是不可能的。而高分子材料(如环氧树脂)与砖石材料的物理化学性质差异更大，在实践中出现了更多更严重的兼容性问题，主要表现为强度太高、发脆、老化产物与石灰岩完全不同、不吸水、不透气。

因此，近来研究人员把目光又投向了传统石灰材料与传统工艺。传统建筑本身曾经大量采用石灰类材料，所以石灰材料的使用在兼容性方面天然具有优势。但是，传统石灰材料与水泥、环氧树脂等现代材料相比，仍存在固化慢、强度低、收缩较大、耐水性较差等问题，造成粘接、填补及加固的保护效果并不理想，特别是在潮湿或干湿度变化较大的环境下。因此不符合实际施工的要求。

近年来，水硬性石灰材料作为一种文物建筑保护中的新型材料开始日益受到人们重视。例如，1994-1998年，德国联邦环保基金会(DBU)资助了“文物建筑保护中的水硬性石灰材料研究”，该研究表明水硬性石灰在文物建筑保护领域具有广阔的应用前景。参见G.Struebel，K.Kraus，O.Kuhl&T.Dettmering(1998)：Hydraulische Kalkefuer die Denkpflege(文物建筑保护的水硬性石灰研究)，IFS-Bericht。但是，水硬性石灰材料的具体配方和施工工艺等发面的研究还存在很多不足，在实际施工中仍存在很多问题。

因此，目前人们急切需要一种具有与本体材料兼容好、耐老化、施工性能好、强度适中、适用范围广等特点的用于砖石质文物及历史建筑的灌注粘结材料组合物。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种灌注粘结材料组合物，它基于天然水硬性石灰、骨料(例如石灰岩粉)和各种助剂的组合，从而使各种所需性能达到较佳的平衡，使得该组合物兼有传统石灰材料兼容性好和水泥、高分子等现代材料固化速度适中、强度适中、耐候性好等优点。

具体地说，本发明的第一个技术方案提供了一种灌注粘结材料组合物，包括：

重量比为20-60％的天然水硬性石灰；

重量比为35-78％的骨料；

重量比为0-2％的聚合物乳胶粉；

重量比为0.01-2％的减水剂；

重量比为0.01-2％的保水增稠剂。

本发明的灌注粘结材料组合物通常是一种固体粉末混合物。以上重量比(以及后文的重量比，除非另有指明)是基于组合物的总重(干重)计算的。

本发明的灌注粘结材料组合物以水作为主要的固化剂，所以在使用时需要与一定比例的水混合。因此，本发明的另一个技术方案提供了一种用于建筑或岩体灌注粘结加固修复的水性砂浆，其由本发明的第一个技术方案的灌注粘结材料组合物和水混合而成，其中水的重量相对于灌注粘结材料组合物的干重之比(水灰比)为20-70∶100，优选地20-60∶100，更优选地20-50∶100，最优选地25-45∶100。

本发明的另一个技术方案提供了一种用于对本体材料进行灌注粘结加固的方法，包括：

步骤1)选择与本体材料相似的材料进行破碎、碾磨、筛分，作为骨料；

步骤2)按照配比，对各种原材料称重，所述原材料至少包括：

重量比为20-60％的天然水硬性石灰；

重量比为35-78％的骨料；

重量比为0-2％的聚合物乳胶粉；

重量比为0.01-2％的减水剂；

重量比为0.01-2％的保水增稠剂；

步骤3)混合搅拌各种原材料，使其均匀；

步骤4)向步骤3)所得的混合物中添加水，搅拌均匀得到施工用砂浆，其中所述混合物和水的重量比为100∶(20-70)，优选地100∶(20-60)，更优选地100∶(20-50)，最优选地100∶(25-45)；

步骤5)利用步骤4)所得砂浆对本体材料进行灌注粘结加固。本发明的灌注粘结材料组合物的制备只需将各组分按比例简单混合均匀即可，必要时可以在混合之前、之后或同时对各组分进行破碎、碾磨、筛分。该组合物可以即配即用；也可以提前混合好作为预混料贮存待用；也可以将主料(水硬性石灰和石灰岩粉)与辅料(各种助剂)分别各自贮存，待使用时再混合到一起。

配制好灌注粘结材料组合物后，将其与一定比例的水混合，形成砂浆，按照标准的灌注工艺进行灌注，待其自然固化即可。或者，也可以先将注浆材料组合物的某些组分先与水混合，再依次加入其它组分，搅拌混合均匀直接得到砂浆，然后进行灌注。施工工艺通常如下：

步骤1)基材清洁；

步骤2)开裂处封口粘结处理，在封口时需按照要求留下灌注口；

步骤3)按照要求加水混合灌注粘结材料组合物，进行灌注；

步骤4)封堵灌注口；

步骤5)清洁基材表面的污染。

本发明的灌注粘结材料和水性砂浆可广泛用于砖石文物、建筑、岩体的修缮、保护、加工，具有强度适中、固化速度适中、低收缩、透气、和基材有很好的物理化学亲和性、不含有害水溶盐、耐候性好、高寿命等优点。

具体实施方式

1.材料

目前我国建材和建工部门所用石灰绝大多数为气硬性石灰材料，它是由含碳酸钙较多的石灰岩石经800～1000℃高温煅烧而成的气硬性材料。若煅烧采用的石灰石原料中粘土质含量大于8％(如泥灰质石灰石)，则烧成的钙质材料中除CaO以外，还含有较多的砖酸钙、铝酸钙和铁铝酸钙等化合物，这类钙质材料称为水硬性石灰材料。

本发明中所用的水硬性石灰材料主要指天然水硬性石灰。欧洲标准EN 459-1：2002对“天然水硬性石灰”(Natural Hydraulic Limes，NHL)有明确的定义：煅烧含有一定量粘土或硅质的石灰岩后经碾磨或不经碾磨消解而成的粉末，所有的天然水硬性石灰都具有水硬性，并且空气中的二氧化碳也对硬化有促进作用。天然水硬性石灰是一种天然无机材料，兼有石灰与水泥的优点，具有低收缩、耐盐、适中的抗压与抗折强度、低水溶盐含量等特点。典型的天然水硬性石灰可以包含以下化学组成：

重量比为40-60％的氢氧化钙Ca(OH)₂；

重量比为1-5％的硅酸三钙3CaO·SiO₂；

重量比为20-35％的硅酸二钙2CaO·SiO₂；

重量比为3-5％的铝酸三钙3CaO·Al₂O₃；

以及余量的杂质。

本发明中所用的天然水硬性石灰可以按照本领域公知的方法制备或者通过商业途径购买(例如，从德国HESSLER KALKWERKEGMBH公司可获得的NHL 2，或者从法国St Astier公司可获得的NHL 5等)。天然水硬性石灰在本发明灌注粘结材料组合物中的重量比一般大于或等于20％，例如大于或等于21、22、23、24、25、26、27、28、29、30％；该重量比一般小于或等于60％，例如小于或等于59、58、57、56、55、54、53、52、51、50％。

本发明中所用的骨料用于增加强度与改善固化，并有助于减少水化热、减少收缩。在本发明中，骨料可以是与本体材料相同或相似的材料粉末(例如用于加固岩体的灌注粘结材料组合物选择与待加固岩体相同的石料粉末作为骨料)、或石灰岩粉末(天然水硬性石灰固化后主要成分为碳酸钙，与石灰岩相同)、或者这两者的混合物(例如本体材料粉末与石灰岩粉末的混合物)。

本发明中所用的石灰岩是指以碳酸钙为主要组成部分、其它杂质含量通常少于10％的天然岩石，包括方解石、大理岩、白垩、白云质石灰岩、泥灰岩等。

本发明中所用的石灰岩粉末是由石灰岩磨制而成的粉末，通常其平均粒径d小于约1mm。石灰岩粉末按其平均粒径d可以分为粗粉(d在约0.5-0.7mm之间)、细粉(d在约0.2-0.5mm之间)、极细粉(d＜0.2mm)。本发明中优选使用的优选石灰岩粉末是由粗粉、细粉、极细粉按一定比例配制而成的，例如粗粉、细粉、极细粉的重量比在约(0.1-1)∶1∶(0.1-1)的范围内，或者在约(0.2-0.5)∶1∶(0.3-0.7)的范围内，或者在约(0.3-0.4)∶1∶(0.4-0.6)的范围内。具体的比例还取决于施工需要，例如小裂隙灌注通常仅使用极细粉作为骨料。骨料在本发明灌注粘结材料组合物中的重量比一般大于或等于30％，例如大于或等于31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46％；该重量比一般小于或等于80％，例如小于或等于79、78、77、76、75、74、73、72、71、70、69、68、67、66、65、64、63、62、61、60％。

从其化学结构分析，水硬性石灰材料与骨料结合作为灌浆材料的主要组分，应当基本可以满足强度、材料相容性、耐老化等方面的基本要求，但是这两者的简单组合还无法满足实际施工的要求，尤其是文物保护领域的众多特殊要求；因此为了改进组合物的操作性能以适应施工的需要和调节灌注粘结材料组合物的性能以便具有更广泛的适用性，通常还需要在灌注粘结材料组合物中使用各种助剂。常用助剂种类繁多、性能各异，要选择出适合本发明使用的适当助剂组合，还需要大量、繁复和创造性的实验进行筛选。发明人经过艰苦努力，最终筛选出了合适的助剂和配方，完成了本发明。用在本发明中的助剂包括聚合物乳胶粉、保水增稠剂、减水剂、抗裂材料、消泡剂、颜料、润滑剂等。下面分别描述这些助剂。

减水剂的基本功能是减少形成砂浆的需水量，以避免由于加水量太大造成的离析和泌水等不良后果。如果砂浆的含水量较大，不仅会造成分层、泌水等现象，在灌注后还会造成固化收缩太大、产生空洞空隙等无法接受的缺陷。如果仅简单地降低含水量，又可能造成砂浆流动性、可灌性无法满足施工要求。所以，在不受理论限制的前提下，发明人认为减水剂的作用至少是在低水含量下保证砂浆必须的流动性、可灌性、稳定性。本发明中通常可使用建筑混凝土砂浆中常用的各类公知减水剂，例如《聚合物水泥防水砂浆》，沈春林主编，化学工业出版社，2007年9月第一版，ISBN 978-7-122-00842-8(以下简称“文献1”)第158-175页提到的各类减水剂。本发明中优选使用蜜胺类减水剂和聚羧酸类减水剂，例如巴斯夫(BASF)的

2651F(一种聚羧酸类减水剂)和巴斯夫的

F10(一种蜜胺类减水剂)、F15(一种蜜胺类减水剂)、以及法国爱森(SNF)的C-SP减水剂(一种聚羧酸类减水剂)等。减水剂的用量强烈依赖于环境湿度，其用量可由技术人员根据实际需要通过实验来确定。但是，通常情况下，按组合物干重计，减水剂的用量通常小于或等于2％，特别是小于或等于1.5％，优选小于或等于1.0％，特别是小于或等于0.8％。减水剂是本发明组合物中必须添加的助剂，其用量最少不可以少于0.01％，例如大于或等于0.02％，优选地大于或等于0.05％，最优选地大于或等于0.1％。

保水增稠剂用于保持灌注粘结材料的水性砂浆的流动性，同时防止分层离析、泌水，另外还可能防止灌注后水分挥发太快造成的裂缝等缺陷。本发明中通常可使用建筑混凝土砂浆中常用的各类公知保水增稠剂，例如文献1第138-149页和《建筑功能砂浆》，张雄、张永娟主编，化学工业出版社，2006年6月第一版，ISBN 7-5035-8567-2(以下简称“文献2”)第84-89页和提到的各种纤维素醚、淀粉醚。纤维素醚是最适合本发明使用的保水增稠材料。在本发明的灌注粘结组合物中优选使用粘度较低的纤维素醚，例如甲基纤维素醚(MC)、甲基乙基纤维素醚(MHEC)和羟甲基丙基纤维素醚(MHPC)等，商业化的产品包括例如山东赫达股份有限公司生产的甲基纤维素醚(例如MC500)和赫克力士(Hercules)公司生产的的

MHPC 500PF等。按组合物干重计，保水增稠剂的用量通常小于或等于2％，特别是小于或等于1.5％，优选小于或等于1％，更优选小于或等于0.8％。保水增稠剂是本发明组合物中必须添加的助剂，其用量最少不可以少于0.01％，例如大于或等于0.02％，优选地大于或等于0.05％，最优选地大于或等于0.1％。虽然在理论上还未得到彻底阐明，但是发明人发现在本发明的组合物中同时使用减水剂和保水增稠剂产生了一定的协同效应，大大增强了组合物施工性能和固化性能。

聚合物乳胶粉主要用于提高注浆材料的内聚力、黏聚力和柔韧性。本发明中通常可使用建筑混凝土砂浆中常用的各类可再分散聚合物乳胶粉。这些可再分散聚合物乳胶粉为本领域技术人员所公知，例如文献2第73-84页和文献1第96-137页详细列举了可再分散乳胶粉的种类、各种常用可再分散乳胶粉的商品牌号、具体组成和性能。本领域技术人员可根据具体施工要求进行选择。本发明中使用的聚合物乳胶粉优选选自乙烯-乙酸乙烯(EVA)类乳胶粉、乙酸乙烯-叔碳酸乙烯(VeOVa)类乳胶粉、和聚丙烯酸酯(PAE)乳胶粉，商业化的产品包括例如国民淀粉公司的

FX7000产品(苯乙烯和丙烯酸酯共聚物)和巴斯夫(BASF)的

S430P(苯乙烯和丙烯酸酯共聚物)等。本发明中的聚合物乳胶粉添加量按组合物干重计，通常小于或等于2％，优选小于或等于1％。组合物中也可以不含聚合物乳胶粉，即用量为0％。优选地，聚合物乳胶粉的用量(干重计)大于或等于0.01％，优选大于或等于0.02％，更优选地大于或等于0.05％，最优选地大于或等于0.1％，以便在灌浆材料应用之后的初期水硬性石灰未充分固化时提供可接受的初始粘结强度。

另外，本领域技术人员明白，在实际应用时，也可以直接使用聚合物乳液代替聚合物乳胶粉起到相同的作用。这种情况下，聚合物乳液的用量按照其干物质含量参照本发明聚合物乳胶粉的用量来计算。

需要时，本发明的组合物中可以添加抗裂材料。抗裂材料主要用于提高材料的抗裂性，其无规则均匀分布在组合物中，使材料在固化过程中的收缩减低。本发明使用的抗裂材料可以为木质纤维，该材料例如可以从山毛榉和冷衫这两种树木的木浆中提取，它通过切碎、中和、漂白、碾压，并将木浆中的木质素和半纤维素完全分离出去而得到的。木质纤维可以起到抗裂、降低收缩、抗垂挂、延长施工时间等作用。文献1第245-250也列举了各种木质纤维的性能和特点，本领域技术人员可以根据需要选用。适于本发明的商业化的产品例如国民淀粉公司的150-2产品和德国JRS公司的

FD40等。木质纤维的添加量按组合物干重计，通常小于或等于2％，优选小于或等于1.5％，更优选小于或等于1.0％。组合物中也可以不含木质纤维，即用量为0％；但是优选地，其用量大于或等于0.01％，例如大于或等于0.02％，优选地大于或等于0.05％，最优选地大于或等于0.1％。

消泡剂可以防止砂浆在搅拌过程中产生气泡从而改善粉料的润湿过程。另外，消泡剂还可以防止砂浆在施工过程中产生气泡，从而提高砂浆的抗压强度、防止砂浆表面出现缺陷并改善灌浆砂浆的流动性能。可以使用各种常用表面活性剂作为消泡剂，例如文献1第187-188页和文献2第101-102页提到的各种消泡剂。本发明优选选用的是醇类的消泡剂，例如德国MUNZING-CHEMIE公司的

P803和STRUKTOL公司的2052DL等，按组合物干重计，消泡剂的用量通常小于或等于2％，优选小于或等于1.5％，更优选小于或等于1.0％。组合物中也可以不含消泡剂，即用量为0％；但是优选地，其用量大于或等于0.01％，例如大于或等于0.02％，优选地大于或等于0.05％，最优选地大于或等于0.1％。

此外，本领域技术人员理解：颜料、防冻剂、润滑剂等其它常用助剂可以视需要而添加，它们各自的用量通常小于或等于5％，优选小于或等于3％，更优选小于或等于2％，更优选小于或等于1％。组合物中也可以不含这类助剂，即用量为0％。

上面列举的材料、成分并非穷举性的。此外，根据实际需要，本发明的灌注粘结材料组合物中可以含有各种其它材料，例如用于增强强度的碳纤维、用于代替部分骨料的火山灰、用于模拟古代工艺的糯米浆、用于代替部分水硬性石灰的水泥、用作减重的惰性填料(如高分子有机树脂)等。通常这些材料在本领域中不视为助剂，而是视为砂浆的常规辅助材料成分，其含量可以较高。视施工需要，这些辅助材料在灌注粘结组合物中的重量含量，可以高达40％，通常小于或等于30，优选小于或等于20％，更优选小于或等于10％。辅助材料的重量含量可以为0％，其例如可以大于或等于0.1％，大于或等于1％，或大于或等于2％，或大于或等于5％。

2.性能测试

为了测试材料性能，对本发明的灌注粘结材料组合物的下列性能进行了测试：流动性(粘度)、凝结时间、固化收缩性。另外对固化后的材料性能也进行了测试，包括：强度(抗压强度、抗折强度、压折比、剪切强度、拉拔强度)、吸水性、透气性(碳化深度)、热膨胀性等。

流动性：按照《水泥砂浆流动度测定方法——GB/T2419-2005》测定。

凝结时间：按照《建筑砂浆基本性能试验方法——JGJ70-90》测定。

抗压和抗折强度：按照《水泥胶砂强度检验方法——GB/T17671-1999》测定。

拉伸粘结强度：按照《建筑工程饰面砖粘结强度检验标准—JGJ110-97》测定。

收缩值：按照《水泥胶砂干缩试验方法——JC/T603-2004》测定。

热膨胀系数：按照《工业陶瓷线膨胀系数试验方法——GB/T16535-1996》测定。

吸水率：按照《建筑砂浆基本性能试验方法JGJ70-90》测定。

3.具体实例和对比例

3.1.灌注粘结材料组合物及砂浆实例1、对比例1

组分	组分来源及产品牌号	实例1用量	对比例1用量
				天然水硬性石灰	德国HESSLER公司NHL 2	35％	35％

组分	组分来源及产品牌号	实例1用量	对比例1用量
				石灰岩粉(粗0.5-0.7mm)	取自施工现场山体岩石	20％	20％
石灰岩粉(细0.2-0.5mm)	取自施工现场山体岩石	35％	35％
				石灰岩粉(极细＜0.2mm)	取自施工现场山体岩石	8.8％	9％
丙烯酸可再分散乳胶粉	国民淀粉FX7000	0.5％	0.5％
				减水剂	Basf2651F	0.2％	0％
纤维素醚	HerculesMHPC 500PF	0.2％	0.2％
				消泡剂	MUNZING-CHEMIEP803	0.3％	0.3％

按上表所述比例称取各组分，混合均匀即可得到本发明的注浆材料组合物实例1以及对比例1。

为了进行性能测试，将该组合物实例1与水按照100∶45的比例混合、搅拌，形成砂浆实例1。该砂浆适于大于10mm的缝隙灌浆加固。同时，采用0.50的水灰比从组合物对比例1得到砂浆对比例1。

3.2.灌注粘结材料组合物及砂浆实例2、对比例2

组分	组分来源及产品牌号	实例2用量	对比例2用量
				天然水硬性石灰	德国HESSLER公司NHL 2	25％	25％
石灰岩粉(粗0.5-0.7mm)	取自施工现场山体岩石	12％	12％
				石灰岩粉(细0.2-0.5mm)	取自施工现场山体岩石	40％	40％
石灰岩粉(极细＜0.2mm)	取自施工现场山体岩石	21.7％	22.5％
				丙烯酸可再分散乳胶粉	国民淀粉FX7000	0.5％	0％
减水剂	BasfF15	0.3％	0.3％
				纤维素醚	HerculesMHPC 500PF	0.2％	0.2％
消泡剂	MUNZING-CHEMIEP803	0.3％	0％

按上表所述比例称取各组分，混合均匀即可得到本发明的灌注粘结材料组合物实例2以及对比例2。

为了进行性能测试，将该组合物实例2与水按照100∶36的比例混合、搅拌，形成砂浆实例2。该砂浆适于3-10mm的中等缝隙灌浆。同时，采用0.38的水灰比从组合物对比例2得到砂浆对比例2。

3.3.灌注粘结材料砂浆实例3、对比例3

组分	组分来源及产品牌号	实例3用量	对比例3用量
				天然水硬性石灰	德国HESSLER公司NHL 2	49％	49％
石灰岩粉(极细＜0.2mm)	取自施工现场山体岩石	49.5％	49.7％
				丙烯酸可再分散乳胶粉	国民淀粉FX7000	0.5％	0.5％
减水剂	Basf2651F	0.3％	0.3％
				纤维素醚	HerculesMHPC 500PF	0.2％	0％
消泡剂	MUNZIN G-CHEMIEP803	0.5％	0.5％

按上表所述比例称取各组分，混合均匀即可得到本发明的注浆材料组合物实例3以及对比例3。

为了进行性能测试，将该组合物实例3与水按照100∶48的比例混合、搅拌，形成砂浆实例3。该砂浆适于小于3mm的细缝隙灌浆。同时，采用0.50的水灰比从组合物对比例3得到砂浆对比例3。

3.4.灌注粘结材料组合物及砂浆实例4

组分	组分来源及产品牌号	用量(g)
			天然水硬性石灰	德国HESSLER公司NHL 2	497
石灰岩粉(粗0.5-0.7mm)	取自施工现场山体岩石	0
			石灰岩粉(细0.2-0.5mm)	取自施工现场山体岩石	0

组分	组分来源及产品牌号	用量(g)
			石灰岩粉(极细＜0.2mm)	取自施工现场山体岩石	490
丙烯酸可再分散乳胶粉	国民淀粉FX7000	5
			减水剂	法国爱森C-SP	3
消泡剂(P803)	MUNZING-CHEMIEP803	3
			木质纤维素	JRSFD40	0
纤维素醚	赫达MC500	2

将该组合物实例4与水按照100∶48的比例混合、搅拌，形成砂浆实例4。

3.5.灌注粘结材料组合物及砂浆实例5

组分	组分来源及产品牌号	用量(g)
			天然水硬性石灰	德国HESSLER公司NHL 2	250
石灰岩粉(粗0.5-0.7mm)	取自施工现场山体岩石	119
			石灰岩粉(细0.2-0.5mm)	取自施工现场山体岩石	399
石灰岩粉(极细＜0.2mm)	取自施工现场山体岩石	216

组分	组分来源及产品牌号	用量(g)
			丙烯酸可再分散乳胶粉	国民淀粉FX7000	5
减水剂	法国爱森C-SP	3
			消泡剂(P803)	MUNZING-CHEMIEP803	3
木质纤维素	JRSFD40	3
			纤维素醚	赫达MC500	2

将该组合物实例5与水按照100∶36的比例混合、搅拌，形成砂浆实例5。

4.性能测试结果

对以上所列的实例及对比例分别按“2.性能测试”部分进行实验，所得测试结果如下表所示。

表1^＊

实例代号	流动度(mm)	水灰比	粘结强度(28d)	抗压强度(28d)	抗折强度(28d)
						实例1	170	0.45	0.3MPa	3.2MPa	1.5MPa
对比例1	170	0.50	#	#	#
						实例2	170	0.36	0.35MPa	2.0MPa	1.21MPa

实例代号	流动度(mm)	水灰比	粘结强度(28d)	抗压强度(28d)	抗折强度(28d)
						对比例2	170	0.38	0.27MPa	1.7MPa	0.82MPa
实例3	170	0.48	0.25MPa	2.0MPa	1MPa
						对比例3	170	0.50	##	##	##

*上表的养护条件(即固化条件)为温度20℃，湿度90％，12小时；温度20℃，湿度50％，12小时；如此循环28天。

#砂浆静置后出现泌水、分层，无法用于施工，导致强度数据没有意义。

##砂浆静置后出现泌水、分层，无法用于施工，导致强度数据没有意义。

表1中的结果表明：砂浆对比例1静置后会出现泌水、分层，无法用于施工。这很可能是由于对比例1不使用减水剂、需要较大水灰比而造成的，同时分层会引起空隙、空洞等固化缺陷，会大大降低砂浆固化后的强度。与之相反，砂浆实例1由于同时使用了保水剂和保水增稠剂，性状均匀、稳定，完全符合施工要求，且固化后强度性能优异。

表1中的结果表明：实例2的粘结强度和抗压强度性能略优于对比例2。但是，从实际施工的角度来看，对比例2的性能也较好，满足一般施工要求。另外，实例2和对比例2的砂浆均外观均匀、流动性好、性状稳定，符合施工要求。(因此，对比例2实际上也属于本发明的范围。)这暗示本发明的组合物中可以不使用消泡剂和聚合物乳胶粉，同时消泡剂和聚合物乳胶粉可以进一步改善组合物的固化性能。

表1中的结果表明：砂浆对比例3静置后会出现泌水、分层，无法用于施工。这很可能是由于对比例1不使用保水增稠剂、同时水灰比较大造成的。另外发现，砂浆对比例3固化后收缩率太大，无法接受。与之相反，砂浆实例3由于同时使用了保水剂和保水增稠剂，固化均匀、收缩小、且强度性能优异。

另外，测定了实例1、2、3、对比例2的凝结时间、固化收缩性、透气性和热膨胀系数，均达到或超过实际施工的要求。

5实际应用

本发明中的实例4、5的配方已成功应用于广西宁明县花山岩画的保护。业主方对灌注粘结材料的技术要求是：

(1)抗压强度：28天：1-5Mpa，最终强度：是风化岩石的20％-100％，约10-15MPa；

(2)抗压与抗折强度比：≤3；

(3)收缩：小，施工面无裂纹；

(4)注浆材料的流动性：很好，可灌；

(5)热膨胀：是风化岩石的±50％；

(6)附着力：0.1-0.5MPa；

(7)透气性：≥石灰岩的透气性，越高越好；

(8)吸水性≥石灰岩的吸水性性，越高越好；

(9)耐热老化：很好。

具体施工过程如下：

步骤1)选择和需要灌注粘结的历史建筑砖石材料类似的砖石材料(即岩画的岩体材料)；

步骤2)将选择好的砖石材料进行破碎、碾磨、筛分，作为骨料；

步骤3)按照实例4或5的配方，对各种原材料称重；

步骤4)将按照实例4或5的配方配好的原材料投入干粉搅拌器中搅拌约30-60分钟

步骤5)将搅拌好的灌注粘结材料组合物称重，进行分装，然后包装封口；

步骤6)将包装好的灌注粘结材料组合物按照水平放置堆码高度不可以超过6层的要求进行堆码；

步骤7)灌注粘结材料组合物经检验合格后，出库；

步骤8、在实际施工时，以适当的水灰比在配置好的灌注粘结材料组合物中添加自来水或符合JGJ63-1998(混凝土拌合用水标准)的水，用手工或机器搅拌均匀即可，得到施工用砂浆；

步骤9)按照文物保护施工相关规程，用混合好的砂浆对已经经过预处理的基体进行灌浆施工；

步骤10)封堵灌注口；

步骤11)清洁基体表面的污染。

施工结果表明本发明的注浆材料组合物完全符合上述技术要求，并且也符合文物保护工程的相关施工规范要求。施工结果还表明，本发明的灌注粘结材料粘结强度、抗压强度和抗折强度性能明显优于业主方的要求，另外本发明的灌注粘结材料线膨胀系数性能明显优于传统的水泥材料，并具有低水溶性盐及老化后的材料和基材基本类似等优点。

本领域技术人员应该明白，本发明的灌注粘结材料组合物不仅仅适用于文物保护工程，而是可以应用于各种建筑维修、室内室外墙面的装饰等更广的领域。

本发明的说明书中列举了各种组分的可选材料，但是本领域技术人员应该理解：上述组分材料的列举并非限制性的，也非穷举性的，各种组分都可以用其它本发明说明书中未提到的等效材料代替，而仍可以实现本发明的目的。说明书中所提到的具体实例也是仅仅起到解释说明的目的，而不是为了限制本发明的范围。

另外，本发明每一个组分的用量范围包括说明书中所提到的任意下限和任意上限的任意组合，也包括各具体实施例中该组分的具体含量作为上限或下限组合而构成的任意范围；所有这些范围都涵盖在本发明的范围内，只是为了节省篇幅，这些组合而成的范围未在说明书中一一列举。另外，本发明的各组分的含量范围是各自独立的，每一个组分的任意含量范围可以与其它组分的任意含量范围进行组合，所有这些组合而成的技术方案同样在本发明的范围内，只是为了节省篇幅，这些组合而成的技术方案未在说明书中一一列举。不能因为这些组合而成的技术方案或含量范围未被说明书明确提及而将其视为超出本发明范围之外。具体实例中每一个组分的具体含量都可以视为其含量范围的上限或下限，用于限定未明确在说明书中提及的含量范围。每一个组分的优选用量和优选种类，可以与其它任意组分的优选用量和优选种类相组合，这种组合也都在本发明的公开范围内；只是为了节省篇幅，这些组合而成的范围未在说明书中一一列举。

Claims (10)

1.一种灌注粘结材料组合物，其特征在于，包括：

重量比为20-60％的天然水硬性石灰；

重量比为35-78％的骨料；

重量比为0-2％的聚合物乳胶粉；

重量比为0.01-2％的减水剂；

重量比为0.01-2％的保水增稠剂。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的减水剂为聚羧酸类减水剂和/或蜜胺类减水剂。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述的保水增稠剂为纤维素醚，优选选自甲基纤维素醚MC、甲基乙基纤维素醚MHEC和羟甲基丙基纤维素醚MHPC。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其特征在于，所述的天然水硬性石灰包含：

重量比为40-60％的氢氧化钙Ca(OH)₂；

重量比为1-5％的硅酸三钙3CaO·SiO₂；

重量比为20-35％的硅酸二钙2CaO·SiO₂；

重量比为3-5％的铝酸三钙3CaO·Al₂O₃；

和余量的杂质。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，其特征在于，所述的骨料的主要成分为CaCO₃，CaCO₃含量在90％-100％。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，其特征在于，所述的骨料为与本体材料相同或相似的材料粉末。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其特征在于，所述的聚合物胶粉含量为0.1-2％，且选自乙烯-乙酸乙烯类乳胶粉、乙酸乙烯-叔碳酸乙烯类乳胶粉、和聚丙烯酸酯乳胶粉。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包含0-20重量％的常规辅助材料和/或0-5重量％的其他常用助剂。

9.一种用于灌注粘结加固的砂浆，由权利要求1-8中任一项所述的组合物和水混合而成，其中水和所述组合物的重量比在20-50∶100的范围内。

10.一种用于对本体材料进行灌注粘结加固的方法，包括：

步骤1)选择与本体材料相似的材料进行破碎、碾磨、筛分，作为骨料；

步骤2)按照配比，对各种原材料称重，所述原材料至少包括：

重量比为20-60％的天然水硬性石灰；

重量比为35-78％的骨料；

重量比为0-2％的聚合物乳胶粉；

重量比为0.01-2％的减水剂；

重量比为0.01-2％的保水增稠剂；

步骤3)混合搅拌各种原材料，使其均匀；

步骤4)向步骤3)所得的混合物中添加水，搅拌均匀得到施工用砂浆，其中所述混合物和水的重量比为100∶(20-50)；

步骤5)利用步骤4)所得砂浆对本体材料进行灌注粘结加固。