CN102898107A - 一种混凝土修补剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土修补剂，以重量计，包括如下组分：胶凝材料30%~55%、细骨料40%~65%、减水组分0.1%~0.5%、早强组分0.05%~0.5%、缓凝组分0.05%~0.2%、表面活性剂0.01%~0.04%、膨胀组分2.0%~5.0%、纳米材料0.2%~1.0%、高活性物质0.5%~1.0%、保水增稠组分0.01%~0.2%、高分子聚合物0.2%~2.0%、消泡剂0.02%~0.2%。本发明的混凝土修补剂不仅具有流动性好、强度发展快、粘结强度高和收缩小等特点，而且能向原有混凝土孔隙渗透活性物质，并产生致密的结晶体，显著提高新老混凝土界面的结合力，适用于桥梁、涵洞、工业厂房以及民用建筑的混凝土修补工程。

Description

一种混凝土修补剂

技术领域

本发明涉及一种混凝土修补剂，属于建筑材料技术领域。 

背景技术

自1830年混凝土问世至今已有170余年了，许多重要的、大型基础设施都是由水泥混凝土建造的。然而，随着时间的推移，这些基础设施中有的由于所处的自然环境条件比较恶劣（比如昼夜温差变化大、季节干湿交化大、海浪冲刷猛、盐碱腐蚀严重等），有的由于使用条件改变（比如重载和超载车辆频繁碾压、车流量猛增等），以及有些地段交通事故经常发生等，造成了水泥混凝土建设的基础设施尤其是高速公路损坏严重。 

由于我国水泥混凝土基础设施的建设投资规模宏大，可以预测维修费用相当高，对修补材料的需求也非常大。目前己经有学者提出混凝土工程超耐久性的概念，也就是凡大中型永久工程的使用年限均应提高到500年以上，重要的工程应在1000年以上，特别重要的巨型工程应在2000年以上。但这并不能解决已有的混凝土工程的使用寿命问题，而我们也不可能全部抛弃现有的用混凝土材料建成的人类文明和标志建筑。因此，对现有混凝土工程的维修是非常重要的，尤其是对于大坝、道路等大体积混凝土工程，其维护是非常迫切的。 

从当前国内外的研究情况来看，已经研制成功并投入市场的混凝土修补材料比较多，归纳起来主要有：无机类、有机类、有机改性类、纤维增强类等。然而，为了解决日益复杂的混凝土修补问题，修补材料的性能也必须不断改善。从发展趋势来看，修补材料已经从单一的水泥、沙子等成分逐渐过渡到多种外加剂、增强材料的多相复合材料。 

目前，聚合物改性的水泥砂浆或混凝土因其具有独特的性能和相对较低的造价已逐步取代传统性能的树脂砂浆或混凝土，成为了主要的混凝土修补材料。例如：丁苯胶乳改性的水泥混凝土已成为美国和加拿大修复桥梁用的标准建筑材料，日本也广泛应用聚合物——水泥复合材料对混凝土进行修补。 

然而，现有的聚合物改性水泥砂浆一般没有渗透功能，无法渗透到混凝土内部，也就不能从根本上解决原混凝土的起砂、开裂和强度低等问题。同时，由于普通聚合物改性水泥砂浆没有自流平性能，在施工操作困难或者无法人为施工的混凝土修补工程中无法使用。 

发明内容

本发明目的是提供一种混凝土修补剂。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种混凝土修补剂，以重量计，包括如下组分： 

胶凝材料            30%~55%

细骨料              40%~65%

减水组分            0.1%~0.5%

早强组分            0.05%~0.5%

缓凝组分            0.05%~0.2%

表面活性剂           0.01%~0.04%

膨胀组分            2.0%~5.0%

纳米材料            0.2%~1.0%

高活性物质           0.5%~1.0%

保水增稠组分         0.01%~0.2%

高分子聚合物         0.2%~2.0%

消泡剂              0.02%~0.2%

其中，所述胶凝材料为特种水泥；

所述细骨料选自河砂、机制砂和山砂中的一种；

所述减水组分选自萘磺酸系、三聚氰胺系和聚羧酸系高效减水剂中的一种；

所述早强组分选自碳酸锂、氯化锂、甲酸钙中的一种；

所述缓凝组分选自酒石酸、柠檬酸和硼酸中的一种；

所述膨胀组分选自氧化钙类、硫铝酸钙-氧化钙类和CSA膨胀剂中的一种；

所述纳米材料选自活性纳米SiO₂、活性纳米Al₂O₃和纳米碳酸钙中的一种；

所述高活性物质选自微硅粉和活性火山灰中的一种或两种；

所述高分子聚合物选自聚乙烯醇、可再分散乳胶粉和聚氧化乙烯中的一种或几种。

  

上述技术方案中，所述特种水泥为低碱度硫铝酸盐水泥。

优选的，所述细骨料为70~140目的河沙。 

优选的，所述减水组分为聚羧酸系高效减水剂。 

优选的，所述早强组分为碳酸锂。 

优选的，所述缓凝组分为酒石酸。 

上述技术方案中，所述表面活性剂为氟表面活性剂。 

优选的，所述膨胀组分为CSA膨胀剂。 

上述技术方案中，所述保水增稠组分为纤维素醚，其粘度小于等于1000厘泊。 

上述技术方案中，所述消泡剂为干粉类有机硅消泡剂。如干粉消泡剂。 

优选的，所述纳米材料为活性纳米SiO₂。 

本发明的工作原理如下：(1) 通过氟表面活性剂降低体系的表面张力，同时在毛细管作用下，以水为载体，通过渗透作用，把体系中的活性成分（主要由纳米材料和高活性物质提供）渗透到原混凝土的微孔或毛细孔中，填充并促使水泥基材料中未完全水化的水泥颗粒继续发生水化，形成不溶性的晶体；随着时间的推移，有效成分渗入基体越深，形成的结晶越多，促使混凝土结构致密，裂缝、空隙重新修补，从而提高混凝土的抗渗性、耐久性及各种力学性能；(2) 本发明采用纳米材料和高活性物质复配：纳米材料主要采用活性纳米SiO₂为主，主要因为活性纳米SiO₂微细颗粒可以填充到水泥颗粒之间的空隙中，有效地减少水泥硬化浆体中纳米尺度的微孔，使得砂浆密实度提高；另一方面活性纳米SiO₂具有火山灰效应，且火山灰活性远大于硅粉的火山灰活性，能比硅粉更快更有效的吸收掉水泥水化早期生成的Ca(OH)₂，改善水泥硬化体和骨料之间的界面，细化Ca(OH)₂晶粒；高活性物质与活性纳米SiO₂中的活性成分一同被渗透到混凝土内部，与混凝土中未完全水化的水泥颗粒继续发生水化，形成不溶性的结晶体，提高混凝土物理性能；(3) 在混凝土的修补中，修补砂浆与原混凝土的粘结强度越高，修补后混凝土的耐久性越好，不容易造成二次破坏；因而本发明采用高分子聚合物对产品进行改性，通过高分子聚合物的改性，显著提高修补剂的粘结强度；(4) 本发明采用高性能减水剂，降低体系的用水量，增加流动度，使本发明的混凝土修补剂具有自流平性能，因而施工快捷，操作简单，能节约施工成本。 

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： 

1．本发明设计得到了一种新的混凝土修补剂，可以应用于新旧混凝土结构加固和维修，通过纳米材料与高活性物质的共同作用，既改善了修补砂浆孔隙结构，增加密实度，同时，部分活性物质能渗透到原混凝土内部，改善了原混凝土的结构，因而从根本上解决了混凝土开裂、起砂、强度低等问题。

2．本发明的混凝土修补剂中设置了减水组分（高性能减水剂），因而具有自流平性能，流动度可达到260mm，施工时无需振捣，在重力作用下自流平即可，因而施工简单、快捷，节约了施工成本。 

3．本发明的混凝土修补剂中加入了高分子聚合物进行改性，提高了修补剂自身的内聚力，自身抗拉强度大幅度提高；同时也显著提高了修补剂与混凝土的粘结性能，粘结强度大于1.5MPa。 

4．本发明采用特种水泥为胶凝材料，其与膨胀组分、早强组分复配，使本发明的修补剂具有施工时间长，早期强度发展快，后期强度持续增长的特点。 

5．实验证明：本发明具有极好的渗透性，二次抗渗压力可达0.4MPa。 

6．本发明的混凝土修补剂不仅具有流动性好、强度发展快、粘结强度高和收缩小等特点，而且能向原有混凝土孔隙渗透活性物质，并产生致密的结晶体，可以显著提高新老混凝土界面的结合力，堵塞界面处和修补砂浆内部的渗水通道，有效阻止水分和有害介质对混凝土的侵蚀，提高混凝土基体的抗渗性和抗氯离子等有害介质的腐蚀；因而适用于桥梁、涵洞、工业厂房、设备基础或平台、仓库或堆场，以及民用建筑的混凝土修补工程，特别适用于因去冰盐、腐蚀性介质等的侵蚀，以及冲击、重载等作用引起的混凝土破损、剥落、蜂窝、麻面等的修补。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述： 

实施例一

一种混凝土修补剂，以重量计，包括如下组分：

其中：低碱度硫铝酸盐水泥、CSA膨胀剂、聚羧酸系高效减水剂、酒石酸、碳酸锂、氟表面活性剂、活性纳米SiO₂、纤维素醚（黏度为400厘泊）、可再分散乳胶粉和干粉消泡剂全采用市售产品；

细骨料为70~140目的河沙。

上述实施例一至三的制备方法是：按上述配比称量各种原料，然后在搅拌机内混合，搅拌均匀即可。 

按行业标准JC/T 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》中规定检测该发明的产品性能，具体性能指标见下表： 

由上表可见，本发明的混凝土修补剂具有自流平性能，流动度可达到330mm以上；修补剂自身具有较好的内聚力，自身抗折强度和抗压强度较大，修补剂与混凝土的粘结性能较好，其粘结强度大于1.8MPa以上；具有极好的渗透性，二次抗渗压力可达0.4 MPa以上；同时具有较好的耐碱性、耐热性和抗冻性，符合混凝土修补剂的质量要求。

Claims (10)

1.一种混凝土修补剂，其特征在于，以重量计，包括如下组分：

胶凝材料            30%~55%

细骨料              40%~65%

减水组分            0.1%~0.5%

早强组分            0.05%~0.5%

缓凝组分            0.05%~0.2%

表面活性剂           0.01%~0.04%

膨胀组分            2.0%~5.0%

纳米材料            0.2%~1.0%

高活性物质           0.5%~1.0%

保水增稠组分         0.01%~0.2%

高分子聚合物         0.2%~2.0%

消泡剂              0.02%~0.2%

其中，所述胶凝材料为特种水泥；

所述细骨料选自河砂、机制砂和山砂中的一种；

所述减水组分选自萘磺酸系、三聚氰胺系和聚羧酸系高效减水剂中的一种；

所述早强组分选自碳酸锂、氯化锂、甲酸钙中的一种；

所述缓凝组分选自酒石酸、柠檬酸和硼酸中的一种；

所述膨胀组分选自氧化钙类、硫铝酸钙-氧化钙类和CSA膨胀剂中的一种；

所述纳米材料选自活性纳米SiO₂、活性纳米Al₂O₃和纳米碳酸钙中的一种；

所述高活性物质选自微硅粉和活性火山灰中的一种或两种；

所述高分子聚合物选自聚乙烯醇、可再分散乳胶粉和聚氧化乙烯中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的混凝土修补剂，其特征在于：所述特种水泥为低碱度硫铝酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的混凝土修补剂，其特征在于：所述细骨料为70~140目的河沙。

4.根据权利要求1所述的混凝土修补剂，其特征在于：所述减水组分为聚羧酸系高效减水剂。

5.根据权利要求1所述的混凝土修补剂，其特征在于：所述早强组分为碳酸锂。

6.根据权利要求1所述的混凝土修补剂，其特征在于：所述缓凝组分为酒石酸。

7.根据权利要求1所述的混凝土修补剂，其特征在于：所述表面活性剂为氟表面活性剂。

8.根据权利要求1所述的混凝土修补剂，其特征在于：所述膨胀组分为CSA膨胀剂。

9.根据权利要求1所述的混凝土修补剂，其特征在于：所述保水增稠组分为纤维素醚，其粘度小于等于1000厘泊。

10.根据权利要求1所述的混凝土修补剂，其特征在于：所述消泡剂为干粉类有机硅消泡剂。