CN104829170A - 一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征和组成的重量配比包括：水泥:150~250份，石英砂280~725份，矿粉：50~200份，粉煤灰50~150份，硅灰：0~50份，硝酸钡：5~10份，早强剂：0.1~1份，PP纤维：1~4份，乳胶粉：0.5~20份，纤维素醚：0.5~5份，憎水剂：0.5~2份，引气剂：0.001~0.1份，减水剂：0.1~2份，消泡剂：0~1份，水：100~250份。本发明针对硫酸盐侵蚀的特点以及修补砂浆的性能需求，制备出的修补砂浆能够修补破损混凝土表面，并形成一层保护膜，阻止混凝土再次被侵蚀；本发明具有施工性能好，可涂抹与破损混凝土表面，也可灌送至混凝土受损部位，该修补砂浆具有粘结强度高、强度高、抗渗性好、柔性好、制备工艺简单等特点；特别适用于硫酸盐侵蚀后的混凝土修补工程，市场空间大，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，属于建筑材料设计领域。
背景技术
从19世纪20年代波特兰水泥问世以来，混凝土材料以它的实用性和低廉的造价而成为土建工程中不可缺少的材料，广泛用于桥梁、大坝、高速公路、工业与民用建筑结构中。据不完全统计，当今世界每年消耗的混凝土量不少于45亿立方米，并且随着城市化建设推进年消耗量在不断增长。
混凝土在使用过程中，受到外界物理和化学的作用，使用年限大多达不到设计使用年限，我国海域辽阔，海岸线绵延几千公里，沿海地带往往是经济较为发达地区，大规模的建筑物集中在沿海地带，这些建筑物长期处于硫酸盐、氯盐、镁盐等侵蚀条件下；而且在我国东北地区，由于土壤硫酸盐含量高，建筑物被腐蚀现象普遍存在；硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的最主要因素，在硫酸盐侵蚀过程中生成钙矾石、二水石膏引起膨胀开裂，硫酸盐侵蚀过程中伴随着化学和物理侵蚀共同作用。
现有的抗硫酸盐侵蚀的技术中，关注点在提高新拌混凝土的抗腐蚀性能：如专利：CN101913841A，混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，提出了一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，其组成按质量百分比为：超细矿粉：含量为15~80%，硫铝酸盐水泥熟料：0~55%，硬石膏：0~30%，具有成分组成简单，工艺较为简易，防腐效果显著。
专利：CN102173687A，一种抗硫酸盐侵蚀的混凝土外加剂及其制备方法，其组成含量为：硅酸盐水泥熟料：15%~50%，矿渣粉：40%~80%，沸石粉：1%~5%，硝酸钡1%~3%，聚氧乙烯醚0.5%~2%，乙烯基树脂0.5%~2%。其发明能够显著提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力，其原料容易获得，制作工艺简单。
而现有修补砂浆技术中，修补砂浆关注点集中在：凝结时间、强度、膨胀、粘接强度，如：专利：CN102503285A，一种聚合物改性早强修补砂浆及其制备方法与应用，其原料和组成为：水泥30%~35.5%，石英砂30%~35.5%，掺合料17%~20.5%，石膏8.5%~12%，外加剂1.58%~5.5%，其制备的聚合物改性修补砂浆具有突出的早期强度和耐久性，可广泛用于旧混凝土的修补工程，尤其适用于对修补材料抗折强度要求高、与旧混凝土粘接强度要求大而同时又有修补时间限制的工程。
专利：一种混凝土修补砂浆添加剂及修补砂浆的配制方法，其添加剂包括A组分，A组分质量比组成为：硅粉：4~8，S105矿渣粉10~12，Ⅰ级粉煤灰8~10，UEA膨胀剂8~10，聚羧酸高效减水剂（粉剂）0.3~0.5，聚丙烯纤维0.3~0.4；B组分为：苯丙乳液、水、有机硅消泡剂和OP—10非离子型表面活性剂组成；其制备的修补砂浆能与老混凝土良好结合，可用于混凝土裂缝的修补，混凝土缺陷与表层剥蚀破坏修补。
大量的现有混凝土遭到硫酸盐侵蚀，需要修补的混凝土数量远远大于修建的数量；现有技术中，还没有一种用于硫酸盐侵蚀破坏的修补砂浆，硫酸盐侵蚀后用普通砂浆修补往往修补后不久便空鼓、剥落，造成了大量人力、物力的损失。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提出一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法。针对硫酸盐侵蚀的特点以及修补砂浆的性能需求，制备出的修补砂浆能够修补破损混凝土表面，并形成一层保护膜，阻止混凝土再次被侵蚀；施工性能好，可涂抹于破损混凝土表面，也可灌送至混凝土受损部位，该修补砂浆具有粘结强度高、抗压强度高、抗渗性好、柔性好、制备工艺简单等特点，特别适用于被硫酸盐侵蚀后的混凝土修补工程。
本发明的内容是：一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征和组成的重量配比包括：水泥:150~250份，石英砂：280~725份，矿粉：50~200份，粉煤灰：50~150份，硅灰：0~50份，硝酸钡：5~10份，早强剂：0.1~1份，PP纤维：1~4份，乳胶粉：0.5~20份，纤维素醚：0.5~5份，憎水剂：0.5~2份，引气剂：0.001~0.1份，减水剂：0.1~2份，消泡剂：0 ~1份，水：100~250份。
本发明的内容中：所述的水泥为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，或SO3＜5%的P·O42.5R普通硅酸盐水泥。
本发明的内容中：所述的石英砂粒径为：0.15~2.36mm。
本发明的内容中：所述的矿粉为S95、S105级矿粉，比表面积大于400m2/Kg。
本发明的内容中：所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
本发明的内容中：所述的硅灰比表面积为15~27m2/g。
本发明的内容中：所述的早强剂为碳酸锂、甲酸钙、硝酸钠等非硫酸盐与氯盐早强剂。
本发明的内容中：所述的PP纤维为直径≤0.02mm，长度≤5mm的短PP纤维。
本发明的内容中：所述的可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚乳胶粉，固含≥98%，细度0.5～8μm。
本发明的内容中：所述的纤维素醚为羟乙基—甲基纤维素醚（HEMC）、羟丙基—甲基纤维素醚（HPMC），黏度为10～20万。
本发明的内容中：所述憎水剂为有机硅憎水剂，硬酯酸钙憎水剂及改性硬脂酸钙憎水剂中的一种。
本发明的内容中：所述的引气剂为十二烷基苯磺酸钠或松香引气剂。
本发明的内容中：所述的减水剂为萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂、脂肪族减水剂、聚羧酸减水剂，减水率15%~35%。
本发明的内容中：所述的消泡剂为有机硅粉剂消泡剂。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
本发明制备的防腐蚀砂浆抗硫酸盐侵蚀性能好，其抗渗性能体现在以下几个方面：
1、本身砂浆钙、硫、铝含量极低，从根本上阻止了钙矾石、二水石膏、氢氧化钙这些膨胀产物的生成。
2、硬化浆体中含有钡离子，能优先固化外界侵入的硫酸根离子，降低了能够用于生成膨胀产物的硫酸根离子数量。
3、浆体添加了微量的引气剂，少量细微的空隙结构阻断了硬化浆体中的连通孔，并且硬化浆体的强度高，致密度大，抗渗性能好。
4、硬化浆体表面为憎水表面，减少了硬化浆体表面的水分吸附，降低了被侵蚀的风险。
5、浆体粘接强度高，能够良好的与破损混凝土表面粘接，阻止外界有害成分侵入粘接面。
6、浆体为柔性浆体，并添加有纤维，能够容纳外界侵入的硫酸根离子、镁离子等引起的膨胀，强化表面致密度，进一步提高了抗腐蚀的性能。
本发明的产品抗腐蚀性能极好，可以做修补材料，也可以作为抗硫酸盐侵蚀保护材料涂抹于构件表面。本发明制备的浆体还具有流动性可调整，以适应各种使用环境的需要；制备工艺简单，可作为特种干混砂浆直接生产，市场空间大，实用性强。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例 1
高性能防腐蚀修补砂浆，其组成为：水泥:150份，石英砂614.3份，矿粉：150份，粉煤灰50份，硅灰：20份，硝酸钡：6份，早强剂：0.5份，PP纤维：1份，可再分散乳胶粉：4份，纤维素醚：1份，憎水剂：1份，引气剂：0.05份，减水剂：0.6份，水：150份。
将上述原材料搅拌均匀，即可制备高性能防腐蚀修补砂浆。
其28d粘接强度为：2.3MPa，28d抗压强度为：45.2MPa，透水压力比≥300。
实施例 2
高性能防腐蚀修补砂浆，其组成为：水泥:180份，石英砂570.5份，矿粉：120份，粉煤灰80份，硅灰：30份，硝酸钡：7份，早强剂：0.5份，PP纤维：1份，可再分散乳胶粉：8份，纤维素醚：1份，憎水剂：1份，引气剂：0.05份，减水剂：1.0份，水：140份。
将上述原材料搅拌均匀，即可制备高性能防腐蚀修补砂浆。
其28d粘接强度为：2.8MPa，28d抗压强度为：60.2MPa，透水压力比≥300。
实施例 3
高性能防腐蚀修补砂浆，其组成为：水泥:200份，石英砂611.3份，矿粉：50份，粉煤灰100份，硅灰：20份，硝酸钡：5份，早强剂：0.5份，PP纤维：1份，可再分散乳胶粉：10份，纤维素醚：1份，憎水剂：1份，引气剂：0.05份，减水剂：0.2份，水：190份。
将上述原材料搅拌均匀，即可制备高性能防腐蚀修补砂浆。
其28d粘接强度为：1.7MPa，28d抗压强度为：35.6MPa，透水压力比≥300。
实施例 4
高性能防腐蚀修补砂浆，其组成为：水泥:200份，石英砂534.8份，矿粉：150份，粉煤灰50份，硅灰：40份，硝酸钡：8份，早强剂：0.5份，PP纤维：1份，可再分散乳胶粉：12份，纤维素醚：1份，憎水剂：1份，引气剂：0.05份，消泡剂：0.5份，减水剂：1.2份，水：160份。
将上述原材料搅拌均匀，即可制备高性能防腐蚀修补砂浆。
其28d粘接强度为：3.8MPa，28d抗压强度为：73.5MPa，透水压力比≥300。
实施例 5
高性能防腐蚀修补砂浆，其组成为：水泥:160份，石英砂663.3份，矿粉：80份，粉煤灰60份，硅灰：20份，硝酸钡：6份，早强剂：0.5份，PP纤维：1份，可再分散乳胶粉：5份，纤维素醚：1份，憎水剂：1份，引气剂：0.05份，消泡剂：0.5份，减水剂：1.7份，水：140份。
将上述原材料搅拌均匀，即可制备高性能防腐蚀修补砂浆。
其28d粘接强度为：2.3MPa，28d抗压强度为：53.5MPa，透水压力比≥300。
实施例 6
高性能防腐蚀修补砂浆，其组成为：水泥:200份，石英砂678.2份，矿粉：50份，粉煤灰50份，硝酸钡：8份，早强剂：0.5份，PP纤维：1份，可再分散乳胶粉：10份，纤维素醚：1份，憎水剂：1份，引气剂：0.05份，减水剂：0.3份，水：150份。
将上述原材料搅拌均匀，即可制备高性能防腐蚀修补砂浆。
其28d粘接强度为：1.7MPa，28d抗压强度为：38.4MPa，透水压力比≥300。
上述实施例中：所述的水泥为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，无中抗硫酸盐硅酸盐水泥可以使用SO3＜5%的P·O42.5R普通硅酸盐水泥。
上述实施例中：所述的石英砂粒径为：0.15~2.36mm。
上述实施例中：所述的矿粉为S95、S105级矿粉，比表面积大于400m2/Kg。
上述实施例中：所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
上述实施例中：所述的硅灰比表面积为15~27m2/g。
上述实施例中：所述的早强剂为碳酸锂、甲酸钙、硝酸钠等非硫酸盐与氯盐早强剂。
上述实施例中：所述的PP纤维为直径≤0.02mm，长度≤5mm的短PP纤维。
上述实施例中：所述的可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚乳胶粉，固含≥98%，细度0.5μm ～8μm。
上述实施例中：所述的纤维素醚为羟乙基—甲基纤维素醚（HEMC）、羟丙基—甲基纤维素醚（HPMC），黏度为10～20万。。
上述实施例中：所述憎水剂为有机硅憎水剂，硬酯酸钙憎水剂及改性硬脂酸钙憎水剂中的一种。
上述实施例中：所述的引气剂为十二烷基苯磺酸钠或松香引气剂。
上述实施例中：所述的减水剂为萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂、脂肪族减水剂、聚羧酸减水剂，减水率15%~35%。
上述实施例中：所述的消泡剂为有机硅粉剂消泡剂。
本发明不限于上述实施例，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。
Claims (14)
1.一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征和组成的重量配比包括：水泥:150~250份，石英砂280~725份，矿粉：50~200份，粉煤灰50~150份，硅灰：0~50份，硝酸钡：5~10份，早强剂：0.1~1份，PP纤维：1~4份，乳胶粉：0.5~20份，纤维素醚：0.5~5份，憎水剂：0.5~2份，引气剂：0.001~0.1份，减水剂：0.1~2份，消泡剂：0 ~1份，水：100~250份。
2.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的水泥为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，或SO3＜5%的P·O42.5R普通硅酸盐水泥。
3.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的石英砂粒径为：0.15~2.36mm。
4.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的矿粉为S95、S105级矿粉，比表面积大于400m2/Kg。
5.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
6.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的硅灰比表面积为15~27m2/g。
7.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的早强剂为非硫酸盐与氯盐早强剂：碳酸锂、甲酸钙、硝酸钠等。
8.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的PP纤维为直径≤0.02mm，长度≤5mm的短PP纤维。
9.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚乳胶粉，固含≥98%，细度0.5～8μm。
10.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的纤维素醚为羟乙基—甲基纤维素醚（HEMC）、羟丙基—甲基纤维素醚（HPMC），黏度为10～20万。
11.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述憎水剂为有机硅憎水剂，硬酯酸钙憎水剂及改性硬脂酸钙憎水剂中的一种。
12.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的引气剂为十二烷基苯磺酸钠或松香引气剂。
13.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的减水剂为萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂、脂肪族减水剂、聚羧酸减水剂，减水率15%~35%。
14.按权利要求1所述的一种高性能防腐蚀修补砂浆的制备方法，其特征是：所述的消泡剂为有机硅粉剂消泡剂。
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