CN102674770B - 一种抗冲耐磨砂浆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗冲耐磨砂浆，涉及水电工程修补材料领域，解决现有水电工程中建筑被挟砂、石水流冲磨损坏后修补困难的难题。包括如下重量份的组分：硅酸盐水泥39~48份；级配硬质细骨料45~50份；减水剂0.05~0.25份；消泡剂0.05~0.3份；纳米材料0.05~1.5份。本砂浆抗冲耐磨强度高，弹性模量低，抗裂性能优良，是一种应用价值较高的水工修补用成品材料。
Description
技术领域
本发明涉及水电工程材料技术之砂浆技术领域，该砂浆主要用于水流冲刷部位的修补，也可作为抗冲磨混凝土的浇筑材料使用。
背景技术
水工建筑工程中，处于溢流坝坝面、输水隧洞、溢洪道或护坦等部位的混凝土，常要经受高速水流或挟砂、石高速水流的冲磨，易发生磨损、空蚀等破坏现象，不仅直接或间接影响工程的正常安全运行，而且维护修补费用巨大。
现有的抗冲磨材料在工程施工过程中和现场的后期性能暴露出了很多问题，如硅粉系列抗冲磨混凝土早期强度发展过快，中后期强度增长微小，水化热释放集中，干缩和自干燥收缩大，极易发生裂缝；改性环氧类抗冲磨砂浆和防护涂料仍含有较多易挥发性溶剂组分，在潮湿和有水环境下的易施工性没有得到显著改善，柔韧性仍显不足，容易空鼓、开裂和成片剥落。
如公开号为CN102249636A，公开日为2011年11月23日的中国专利文献公开了一种水泥基无收缩灌浆砂浆，其特征在于，按重量百分比其包括：硅酸盐水泥35％～42％；铝酸盐水泥5％～12％；石膏6％～10％；骨料40％～50％；高效减水剂0.8％～1.4％；调凝剂0.05％～0.2％；消泡剂0.4％～1.0％；防泌水剂1％～3％。本发明水泥基无收缩灌浆砂浆采用硅酸盐水泥-铝酸盐水泥-石膏复合成胶凝材料配制，其性能稳定，可根据用户的需求来调整流动度，凝结时间和膨胀率。该灌浆砂浆用水拌合后，自流性好、不沉降、不泌水。具有塑性微膨胀性能，不产生缝隙，早期强度高，后期强度不倒缩，且具有很好的耐久性、抗渗性、抗冻性、抗震动性，材料价格低廉，其原料来源广泛，操作灵活，使用简单。
但以上述专利文献为代表的现有技术，仍然存在“早期强度发展过快，中后期强度增长微小，水化热集中释放，干缩和自干燥收缩大，极易发生裂缝”的技术问题，且砂浆强度较小，弹性模量偏高，抗裂性能不好。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于水流冲刷部位的修补，或作为抗冲磨混凝土的浇筑材料使用的抗冲耐磨砂浆，本发明抗冲耐磨砂浆的冲磨强度较高，且其弹性模量低，与基体粘接能力强，抗裂性能优异。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：包括如下重量份的组分：硅酸盐水泥39~48份；减水剂0.05~0.25份；级配硬质细骨料45~50份；消泡剂0.05~0.3份；纳米材料0.05~1.5份。
更优的，一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：包括如下重量份的组分：
硅酸盐水泥39~48份； 减水剂0.05~0.25份；
级配硬质细骨料45~50份； 消泡剂0.05~0.3份；
可再分散乳胶粉0.3~1.5份； 纳米材料0.05~1.5份。
更优的，一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：包括如下重量份的组分：
硅酸盐水泥39~48份； 减水剂0.05~0.25份；
级配硬质细骨料45~50份； 消泡剂0.05~0.3份；
可再分散乳胶粉0.3~1.5份； 纳米材料0.05~1.5份；
活性填料0.5~5份。
更优的，一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：包括如下重量份的组分：
硅酸盐水泥39~48份； 减水剂0.05~0.25份；
级配硬质细骨料45~50份； 消泡剂0.05~0.3份；
可再分散乳胶粉0.3~1.5份； 纳米材料0.05~1.5份；
活性填料0.5~5份； 激活剂0.02~0.5份。
更优的，一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：包括如下重量份的组分：
硅酸盐水泥39~48份； 减水剂0.05~0.25份；
级配硬质细骨料45~50份； 消泡剂0.05~0.3份；
活性填料0.5~5份； 纳米材料0.05~1.5份；
聚丙烯纤维0.01~0.07份。
更优的，一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：包括如下重量份的组分：
硅酸盐水泥39~48份； 减水剂0.05~0.25份；
级配硬质细骨料45~50份； 消泡剂0.05~0.3份；
可再分散乳胶粉0.3~1.5份； 纳米材料0.05~1.5份；
活性填料0.5~5份； 膨胀剂0.1~1.5份。
更优的，一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：包括如下重量份的组分：
硅酸盐水泥39~48份； 消泡剂0.05~0.3份；
级配硬质细骨料45~50份； 减水剂0.05~0.25份；
活性填料0.5~5份； 可再分散乳胶粉0.3~0.8份；
聚丙烯纤维0.01~0.04份； 纳米材料0.05~1.5份；
膨胀剂0.1~1.5份； 激活剂0.02~0.5份。
所述的硅酸盐水泥的水化热3d≤260KJ/Kg，7d≤300KJ/Kg。所选用的硅酸盐水泥可使抗冲耐磨砂浆具有水化热较低，早期强度适中，后期强度稳定增长的性能。
所述的级配硬质细骨料莫氏硬度指数为10~20，细度指数为1.8~3.2(见附注部分)。硬质细骨料可确保抗冲耐磨砂浆的抗冲磨强度。
附注：砂的细度模数概念
表征砂的粒径的粗细程度及类别的指标。细度模数越大，表示砂越粗。砂的细度模数无单位。
粗砂：细度模数为3.7—3.1，平均粒径为0.5mm以上。
中砂：细度模数为3.0—2.3，平均粒径为0.5—0.35mm。
细砂：细度模数为2.2—1.6，平均粒径为0.35—0.25mm。
特细砂：细度模数为1.5一0.7，平均粒径为0.25mm以下。
所述的减水剂为粉状聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、萘系高效减水剂中的一种或任意几种的复合物。通过减水剂的减水作用，可以降低砂浆施工时所需的用水量，确保其具备较高的流动度及保塑性能。
所述的消泡剂为粉状聚醚类消泡剂、硅类消泡剂和聚醚改性硅类消泡剂中的任何一种。减水剂、可再分散性乳胶粉会使砂浆拌合物中含气量上升，使用消泡剂可降低气泡含量，保证砂浆拌合物硬化后表面光洁，无空洞。
所述的纳米材料为纳米SiO2、纳米CaCO3、纳米Al2O3中的一种或几种的混合物。所选用的纳米材料可有效填充砂浆内部孔隙，增加其密实度，其较高的反应活性可促进砂浆后期强度稳定增长。
所述的可再分散性乳胶粉为低玻璃化温度柔性的可再分散乳胶粉。这种乳胶粉可降低抗冲耐磨砂浆的弹性模量，减少其早期开裂指数，增强砂浆与基体的粘结力。
所述的活性填料为粉煤灰和矿渣粉中的任何一种或两种的混合物，其中粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，矿渣粉的比表面积为450～950m2/Kg。粉煤灰具有玻璃微珠的颗粒特征及潜在的化学活性，对减少抗冲耐磨砂浆的用水量、增大砂浆的流动度、提高砂浆的密实程度和后期强度具有优良的效果。所选用的矿渣可保证砂浆后期强度稳定增长。
所述的激活剂为熟石灰和硫酸钠中的任何一种或两种的混合物。激活剂可使活性填料的作用得以明显的发挥，从而赋予砂浆更加优异的流动性及强度性能。
所述的聚丙烯纤维长度为2~15㎜，直径为8~30μm。掺入适量的聚丙烯纤维，可提高砂浆的早期抗裂性能，同时可降低砂浆的弹性模量。
所述的膨胀剂为轻烧氧化镁、氧化钙或硫铝酸钙中的任何一种或几种的混合物。
与现有技术相比，本发明所达到的技术效果如下：
1、本发明采用“硅酸盐水泥39~48份；减水剂0.05~0.25份；级配硬质细骨料45~50份；消泡剂0.05~0.3份；纳米材料0.05~1.5份”制成的抗冲耐磨砂浆，相对于公开号为CN102249636A的专利文件，本申请中采用这样特定的组分，和这样特定的配比，具有如下特别的技术效果：冲磨强度较高，且其弹性模量低，与基体粘接能力强，抗裂性能优异；使用方便，可节省大量的人力和物力，降低施工成本；无毒，对人体无害，不污染环境，同时，采用本发明上述组分和配比的技术方案，不同的组合方式均在本发明的具体实施方式部分给出了详细的实验数据（参见表1），以此验证了上述效果。
2、本发明所选用的硅酸盐水泥的水化热3d≤260KJ/Kg，7d≤300KJ/Kg，应用到本发明中可使抗冲耐磨砂浆具有水化热较低，早期强度适中，后期强度稳定增长的性能。
3、本发明所选用的级配硬质细骨料莫氏硬度指数为10~20，细度指数为1.8~3.2，可确保抗冲耐磨砂浆的抗冲磨强度。
4、本发明所选用的减水剂应用到砂浆中，通过减水剂的减水作用，可以降低砂浆施工时所需的用水量，确保其具备较高的流动度及保塑性能。
5、本发明所选用的减水剂和可再分散性乳胶粉会使砂浆拌合物中含气量上升，选用的消泡剂可降低气泡含量，保证砂浆拌合物硬化后表面光洁，无空洞。
6、本发明选用的粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰具有玻璃微珠的颗粒特征及潜在的化学活性，对减少抗冲耐磨砂浆的用水量、增大砂浆的流动度、提高砂浆的密实程度和后期强度具有优良的效果。所选用的比表面积为450～950m2/Kg的矿渣可保证砂浆后期强度稳定增长。
7、本发明选用的激活剂可使活性填料的作用得以明显的发挥，从而赋予砂浆更加优异的流动性及强度性能。
8、本发明选用的聚丙烯纤维长度为2~15㎜，直径为8~30μm，因此可提高砂浆的早期抗裂性能，同时可降低砂浆的弹性模量。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1：本实施例抗冲耐磨砂浆各组分及其重量份为：低热硅酸盐水泥47份，玄武岩中砂50份，可再分散乳胶粉1.5份，粉状聚羧酸减水剂0.2份， 聚醚类消泡剂0.3份 ，纳米SiO20.4份，纳米CaCO30.6份。
制备方法：按上述重量份例称取各组分，在混料机中进行混合，待混合均匀后形成产品；
使用方法：本抗冲耐磨砂浆加入适量水，使其稠度达到满足使用要求；施工时采用常规的抗冲磨材料施工方法，主要用于水电工程修补。
实施例2：本实施例抗冲耐磨砂浆各组分及其重量份为：低热硅酸盐水泥44份，玄武岩中砂44份，可再分散乳胶粉1.0份，粉状聚羧酸减水剂0.10份， 聚醚类消泡剂0.20份 ，纳米SiO20.7份，粉煤灰5份，矿渣5份。
制备方法和使用方法与实施例1相同。
实施例3：本实施例抗冲耐磨砂浆各组分及其重量份为：中热硅酸盐水泥40份，石英中砂42份，可再分散乳胶粉1.5份，粉状聚羧酸减水剂0.15份， 聚醚类消泡剂0.25份 ，纳米SiO20.5份，粉煤灰5份，矿渣10份，硫酸钠0.6份。
制备方法和使用方法与实施例1相同。
实施例4：本实施例抗冲耐磨砂浆各组分及其重量份为：低热硅酸盐水泥39份，玄武岩中砂44份，可再分散乳胶粉1.0份，粉状聚羧酸减水剂0.2份， 聚醚类消泡剂0.28份 ，纳米SiO20.5份，矿渣15份，聚丙烯纤维0.02份。
制备方法和使用方法与实施例1相同。
实施例5：本实施例抗冲耐磨砂浆各组分及其重量份为：低热硅酸盐水泥41份，玄武岩中砂41份，可再分散乳胶粉1.5份，粉状聚羧酸减水剂0.15份， 聚醚类消泡剂0.20份 ，纳米SiO20.5份，矿渣15份，轻烧氧化镁0.25份，硫铝酸钙0.4份。
制备方法和使用方法与实施例1相同。
实施例6：本实施例抗冲耐磨砂浆各组分及其重量份为：低热硅酸盐水泥43份，玄武岩中砂48份，可再分散乳胶粉1.5份，粉状聚羧酸减水剂0.2份， 聚醚类消泡剂0.3份 ，纳米SiO20.5份，粉煤灰6份，熟石灰0.15份.硫铝酸钙0.35份。
实验例：本实验测定了本抗冲耐磨砂浆的稠度、抗压强度、粘结强度、开裂指数、弹性模量和抗冲磨强度，测试结果见下表1：
表1
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进或变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：包括如下重量份的组分：硅酸盐水泥39~48份；级配硬质细骨料45~50份；减水剂0.05~0.25份；消泡剂0.05~0.3份；纳米材料0.05~1.5份；还包括有聚丙烯纤维0.01~0.07份，和激活剂0.02~0.5份；所述级配硬质细骨料莫氏硬度指数为10~20，细度指数为1.8~3.2；所述的硅酸盐水泥的水化热3d≤260KJ/Kg，7d≤300KJ/Kg；
所述的减水剂为粉状聚羧酸减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、萘系高效减水剂中的一种或任意几种的复合物；
所述的消泡剂为粉状聚醚类消泡剂、硅类消泡剂和聚醚改性硅类消泡剂中的任何一种；
所述的纳米材料为纳米SiO2、纳米CaCO3、纳米Al2O3中的一种或几种的混合物；
所述的激活剂为熟石灰和硫酸钠中的任何一种或两种的混合物；
所述的聚丙烯纤维长度为2~15㎜，直径为8~30μm。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：以重量份计，还包括有可再分散乳胶粉0.3~1.5份。
3.根据权利要求2所述的抗冲耐磨砂浆，其特征在于：以重量份计，还包括有活性填料0.5~5份。
4.根据权利要求3所述的抗冲耐磨砂浆，其特征在于：以重量份计，还包括有膨胀剂0.1~1.5份。
5.根据权利要求3所述的一种抗冲耐磨砂浆，其特征在于：所述的活性填料为粉煤灰和矿渣粉中的任何一种或两种的混合物，其中粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，矿渣粉的比表面积为450～950m2/Kg。
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