CN103332909A - 一种高延性修补干粉砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高延性修补干粉砂浆,它是由复合凝胶材料、外加剂、骨料和纤维组成；其中复合凝胶材料是由硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰、乳胶粉、矿粉、硅灰和偏高岭土组成；外加剂是由减水剂、消泡剂、调凝剂和保水剂中的一种或几种组成。复合凝胶材料、外加剂、骨料和纤维的重量份比为：100:0.1-3:30-100:1-3。本发明通过优化砂浆基体组成、掺入聚乙烯醇纤维使其具有高延性和优异的抗裂性；使用硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥复配，保证了早期强度及后期强度；掺入乳胶粉进一步提高延性和抗裂性能；将修补砂浆干粉料预先按比例拌和，保证了修补砂浆质量稳定，并可提高施工效率。本发明可广泛应用于道路、桥梁、水利以及房屋建筑等的快速修补和加固工程。

Description

一种高延性修补干粉砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种高延性修补干粉砂浆及其制备方法。

背景技术

传统水泥混凝土属于脆性材料，在长期荷载作用、自然环境等因素的影响下，水泥混凝土结构易出现破损、断裂等问题，对这些损伤及时修补加固将有助于提高水泥混凝土结构的使用寿命。由于道路、桥梁、机场道面、房屋等结构物处于良好的使用状态对经济和社会的发展具有重大影响，所以，对于重点结构物的快速修补加固就显得尤为重要。

高延性纤维增强水泥基复合材料（ECC）是基于微观力学原理优化设计的具有应变硬化和多缝开裂特征的新型材料，单轴拉伸极限应变是普通水泥基材料的数百倍，具有良好的韧性和抗裂能力。本发明对ECC材料基体组成、制备工艺进行改进，开发出一种高延性修补干粉砂浆，具有早期强度高、后期强度持续增大、延性高、抗裂性好等特点，在市政、房屋结构修补领域具有较大的应用价值。

发明内容

为解决现有水泥混凝土出现的破损、断裂等问题，本发明提供一种高延性修补干粉砂浆及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的高延性修补干粉砂浆是由复合凝胶材料、外加剂、骨料和纤维组成；其中复合凝胶材料是由硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰、乳胶粉、矿粉、硅灰和偏高岭土组成；外加剂是由减水剂、消泡剂、调凝剂和保水剂中的一种或几种组成。

其中，复合凝胶材料、外加剂、骨料和纤维的重量份比为：100:0.1～3:30～100:1～3。

复合胶凝材料各组分的重量百分比为：硫铝酸盐水泥：10%-50%，硅酸盐水泥：0%-30%，粉煤灰30%-80%，乳胶粉：2%-15%，矿粉：0%-20%，硅灰：0%-12%，偏高岭土：0%-15%。

骨料为砂，粒径≤0.6mm；纤维为聚乙烯醇纤维，长度6-12mm、直径≥0.015mm、抗拉强度≥1000MPa、弹性模量≥30GPa。

减水剂为粉状聚羧酸高性能减水剂，减水率≥30%；消泡剂为有机硅消泡剂、高级脂肪醇消泡剂或聚醚类消泡剂中的一种；保水剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的一种或几种；调凝剂为碳酸锂、氢氧化钙、硼酸盐中的一种或几种。

乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物或丙烯酸共聚物，以聚乙烯醇作为保护胶体；硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥强度等级不低于42.5级；粉煤灰为I级粉煤灰；矿粉比表面积大于450m²/kg；硅灰中SiO₂含量90%以上；偏高岭土是高岭土在700℃-800℃煅烧并磨细制得。

制备本发明的高延性修补干粉砂浆的方法包括以下步骤：

（1）按照配比要求分别称量复合胶凝材料、外加剂、骨料和纤维；

（2）将称取好的复合胶凝材料、外加剂和骨料在搅拌机中均匀混合成干粉料；

（3）对束状纤维进行预分散处理，然后与干粉料在搅拌机中拌和均匀；

（4）将上述拌和均匀的干粉砂浆进行储存或包装，即得。

本发明的高延性修补干粉砂浆具有以下优点：

（1）本发明通过优化砂浆基体组成、采用高弹性模量PVA纤维使砂浆具有高延性，掺入乳胶粉进一步提高砂浆的延性及抗裂性能，在单轴拉伸作用下，具有显著的应变硬化和多缝开裂特征，极限拉应变达1%-4%，抗拉强度达2.5MPa-8MPa。

（2）使用复合胶凝材料保证了早期强度及长龄期强度的持续增长，1d龄期抗压强度可达15-40MPa，28d抗压强度可达25-65MPa。

（3）将修补砂浆干粉料预先按比例拌和，在修补、加固工程应用时，只需将散装或袋装的高延性修补干粉砂浆与水混合搅拌均匀，即可浇筑到施工台面，保证了修补砂浆质量稳定，并可提高施工效率。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

实施例1

1.1高延性修补干粉砂浆重量配比如下：

复合胶凝材料各组分重量比为：42.5级快硬硫铝酸盐水泥25%、42.5级普通硅酸盐水泥10%、粉煤灰（I级）45%、矿粉（S95级）5%、偏高岭土5%、乳胶粉5%、硅灰5%；

外加剂占复合胶凝材料重量百分比：聚羧酸减水剂（粉状，减水率35%）0.15%、消泡剂0.1%；

骨料（最大粒径0.6mm）与复合胶凝材料重量比为36%；

纤维掺量为复合胶凝材料重量的1.7%。

1.2制备方法

（1）按照配比要求分别称量复合胶凝材料、外加剂、骨料和纤维；

（2）将称取好的复合胶凝材料、外加剂和骨料在搅拌机中均匀混合成干粉料；

（3）对束状纤维进行预分散处理，然后与干粉料在搅拌机中拌和均匀；

（4）将上述拌和均匀的干粉砂浆进行储存或包装，即得。

工程应用时，用水量为高延性修补干粉砂浆重量的26%。

实施例2

2.1高延性修补砂浆重量配比如下：

复合胶凝材料各组分重量比为：42.5级快硬硫铝酸盐水泥34%、42.5级普通硅酸盐水泥5%、粉煤灰50%、乳胶粉8%、硅灰3%。

外加剂占复合胶凝材料重量比：聚羧酸减水剂（减水率35%）0.3%、消泡剂0.1%、碳酸锂0.6%；

骨料（最大粒径0.4mm）与复合胶凝材料重量比为40%；

纤维掺量为复合胶凝材料重量的2.0%。

2.2制备方法

同实施例1的1.2。工程应用时，用水量为高延性修补干粉砂浆重量的24%。

实施例3

3.1高延性修补干粉砂浆重量配比如下：

复合胶凝材料各组分重量比为：42.5级快硬硫铝酸盐水泥30%、粉煤灰60%、乳胶粉4%、硅灰6%。

外加剂占复合胶凝材料重量比：聚羧酸减水剂（减水率35%）0.25%、消泡剂0.1%；

骨料（最大粒径0.3mm）与复合胶凝材料重量比为36%；

纤维掺量为复合胶凝材料重量的2.0%。

2.2制备方法

同实施例1的1.2。工程应用时，用水量为高延性修补干粉砂浆重量的26%。

实施例4 高延性修补干粉砂浆的性能

将实施例1、例2和例3制备的高延性修补砂浆进行性能测试 ,结果如表1所示。

表1 实施例1-3制备的高延性修补干粉砂浆的性能

项目	实施例1	实施例2	实施例3
				1d抗折强度（MPa）	8.9	6.8	6.6
1d抗压强度（MPa）	30.5	25.2	25.6
				28d单轴拉伸极限应变（%）	2.3	2.8	3.7
28d抗拉强度（MPa）	4.6	4.2	3.2
				28d抗折强度（MPa）	12.5	12.8	9.6
28d抗压强度（MPa）	45.2	41.4	34.5

由上述试验数据可见，本发明的高延性修补干粉砂浆的力学性能优异，并可根据实际工程需要进行调节；普通水泥混凝土材料单轴拉伸极限应变为0.01%左右，本发明的高延性修补干粉砂浆单轴拉伸极限应变远大于普通水泥混凝土材料。超高的韧性使其在结构修补领域具有很高的应用价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种高延性修补干粉砂浆,其特征在于:它是由复合凝胶材料、外加剂、骨料和纤维组成；其中复合凝胶材料是由硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰、乳胶粉、矿粉、硅灰和偏高岭土组成；外加剂是由减水剂、消泡剂、调凝剂和保水剂中的一种或几种组成。

2.如权利要求1所述的一种高延性修补干粉砂浆,其特征在于:复合凝胶材料、外加剂、骨料和纤维的重量份比为：100:0.1～3:30～100:1～3。

3.如权利要求1所述的一种高延性修补干粉砂浆,其特征在于: 复合胶凝材料各组分的重量百分比为：硫铝酸盐水泥：10%-50%，硅酸盐水泥：0%-30%，粉煤灰30%-80%，乳胶粉：2%-15%，矿粉：0%-20%，硅灰：0%-12%，偏高岭土：0%-15%。

4.如权利要求1所述的一种高延性修补干粉砂浆,其特征在于:骨料为砂，粒径≤0.6mm。

5.如权利要求1所述的一种高延性修补干粉砂浆,其特征在于:纤维为聚乙烯醇纤维，长度6-12mm、直径≥0.015mm、抗拉强度≥1000MPa、弹性模量≥30GPa。

6.如权利要求1所述的一种高延性修补干粉砂浆,其特征在于:减水剂为粉状聚羧酸高性能减水剂；消泡剂为有机硅消泡剂、高级脂肪醇消泡剂或聚醚类消泡剂中的一种；保水剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的一种或几种；调凝剂为碳酸锂、氢氧化钙、硼酸盐中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的一种高延性修补干粉砂浆,其特征在于: 乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物或丙烯酸共聚物，以聚乙烯醇作为保护胶体。

8.如权利要求1所述的一种高延性修补干粉砂浆,其特征在于: 硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥强度等级不低于42.5级；粉煤灰为I级粉煤灰；矿粉比表面积大于450m²/kg；硅灰中SiO₂含量90%以上；偏高岭土是高岭土在700℃-800℃煅烧并磨细制得。

9.一种制备如权利要求1-8任一项权利要求所述的高延性修补干粉砂浆的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

（1）按照配比要求分别称量复合胶凝材料、外加剂、骨料和纤维；

（2）将称取好的复合胶凝材料、外加剂和骨料在搅拌机中均匀混合成干粉料；

（3）对束状纤维进行预分散处理，然后与干粉料在搅拌机中拌和均匀；

（4）将上述拌和均匀的干粉砂浆进行储存或包装，即得。