CN104829176B

CN104829176B - 轻质高强聚合物砂浆及其制备方法、组合物和应用

Info

Publication number: CN104829176B
Application number: CN201510190712.9A
Authority: CN
Inventors: 刘贵位; 田甜; 宋利利
Original assignee: Jia Gu Material Of Construction Science And Technology Ltd Of Beijing Zhongke
Current assignee: BEIJING ZHONGKE JIAGU TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2035-04-21
Also published as: CN104829176A

Abstract

本发明公开了一种轻质高强聚合物砂浆及其制备方法、组合物和应用，该组合物包括组分A、组分B、组分C和组分D：组分A为异氰酸酯；组分B包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚乙烯醇、月桂酸型有机锡催化剂、磷酸酯阻燃剂和环戊烷发泡剂；组分C包括水泥、粉煤灰、矿石粉和石英砂。本发明还提供一种使用上述的用于轻质高强聚合物砂浆的组合物制备轻质高强聚合物砂浆的方法。本发明再提供一种上述的轻质高强聚合物砂浆的应用，包括在工程建设及其维修加固中的应用。利用本发明的轻质高强聚合物砂浆进行桥梁加固不仅可切实提高现役桥梁的承载能力，还可以有效控制裂缝的扩展速度，延长原结构的使用寿命。

Description

轻质高强聚合物砂浆及其制备方法、组合物和应用

技术领域

本发明涉及砂浆制备领域，具体涉及一种轻质高强聚合物砂浆及其制备方法、组合物和应用。

背景技术

随着重型交通量的增加和车辆荷载等级的提高，在残酷的自然条件下使用的公路、铁路和城市道路桥梁普遍存在钢筋混凝土裂缝、钢筋锈蚀、混凝土脱落等病害，存在极其严重的交通安全隐患。

目前，常规的桥梁加固方法有钢筋混凝土加大截面法、粘贴钢板加固法、黏贴碳纤维布(网格)加固法和体外预应力加固法等。

加大截面法和粘贴钢板法的关键技术问题是如何使新旧截面具有良好的共同参与工作，大量的钻孔、植筋将不可避免地伤害原结构的整体性和承载能力。黏贴碳纤维加固法施工工艺复杂，难以确保施工质量。体外预应力端头锚具和中间转向装置处的应力集中以及体外索的疲劳和防腐等一系列技术问题。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明实施例的目的是针对上述承载能力差、使用寿命短、施工工艺复杂的缺陷，提供一种轻质高强聚合物砂浆及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于轻质高强聚合物砂浆的组合物，包括组分A、组分B和组分C：

所述组分A为异氰酸酯；

所述组分B包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚乙烯醇、月桂酸型有机锡催化剂、磷酸酯阻燃剂和环戊烷发泡剂；

所述组分C包括水泥、粉煤灰、矿石粉和石英砂。

本发明还提供一种使用上述的用于轻质高强聚合物砂浆的组合物制备轻质高强聚合物砂浆的方法，包括以下步骤：

1)按量称取所需的组分备用；

2)依次将B组份的各种物质倒入容器中预搅拌3～5分钟，得到第一混凝液；

3)将C组份加入到第一混凝液中，再次搅拌2～3分钟，得到第二混凝液；

4)将A组份加入到第二混凝液中，再次搅拌3～5分钟，得到第三混凝液；

5)将得到的第三混凝液现场浇注，自然养生12～24小时后，撤模。

本发明又提供一种轻质高强聚合物砂浆，按照上述的方法制备得到。

本发明再提供一种上述的轻质高强聚合物砂浆的应用，包括在以下工程的建设及其维修加固中的应用：

1)公路、铁路、城市道路以及桥梁和隧道工程；

2)民用、军用机场场道工程；

3)工业与民用建筑物工程；

4)桥面铺装结构工程；

5)船舶和港口工程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的轻质高强聚合物砂浆是以异氰酸酯、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚丙烯醇、催化剂、阻燃剂、发泡剂等以高分子材料为固结剂为胶结剂，以水泥、粉煤灰、矿石粉、石英砂等无机粉状颗粒材料为增强填充剂，在常温常压下制作的轻质高强聚合物砂浆不仅具有轻质、高强、与原结构界面之间的附着力强、富于韧性、防腐、防水、抗渗、抗冻、抗冲击、耐老化等特性，还具有施工工艺简便、施工工期短、工程造价适宜等特点。尤其适应于钢筋混凝土结构、砖混结构以及砌体结构的局部断面修复和加固补强。利用该种轻质高强聚合物砂浆进行桥梁加固不仅可切实提高现役桥梁的承载能力，还可以有效控制裂缝的扩展速度，延长原结构的使用寿命。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种用于轻质高强聚合物砂浆的组合物，包括组分A、组分B、组分C和组分D：

所述组分A为异氰酸酯；

所述组分C包括水泥、粉煤灰、矿石粉和石英砂。

优选地，用于轻质高强聚合物砂浆的组合物，所述组分B包括以下重量百分含量的物质：

聚酯多元醇10％～45％、聚醚多元醇10～45％、聚乙烯醇10～45％、月桂酸型有机锡催化剂0.01％～0.15％、磷酸酯阻燃剂0.1％～0.5％、环戊烷发泡剂0.5％～2％；

所述组分B以下重量百分含量的物质：

水泥10～20％、粉煤灰10～20％、矿石粉10～20％、石英砂45～70％。

优选地，所述组分A、组分B、组分C的质量比1:0.5～1.5:2～4。

优选地，所述聚酯多元醇选自聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一丙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇-1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇、聚ε-己内酯二醇或聚碳酸1，6-己二醇酯二醇；

所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、对溴苯甲醚或聚乙二醇醚。

本发明再提供一种使用上述的用于轻质高强聚合物砂浆的组合物制备轻质高强聚合物砂浆的方法，包括以下步骤：

1)按量称取所需的组分备用；

所述搅拌机的转速400-500r/m。

本发明的制备工艺简单。

本发明的轻质高强聚合物砂浆具有承载能力强、使用寿命长、施工工艺简单的优点。

本发明还提供一种上述的轻质高强聚合物砂浆的应用，包括以下工程的建设及其维修加固：

1)公路、铁路、城市道路以及桥梁和隧道工程；

2)民用、军用机场场道工程；

3)工业与民用建筑物工程；

4)桥面铺装结构工程；

5)船舶和港口工程。

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的说明：

实施例1

一种密度为1.0t/m3的轻质高强砂浆，由以下组分和配比组成：

该轻质高强聚合物砂浆以质量比为1:1:3的A组分、B组分和C组分为原料。其中，所述的A组分为异氰酸酯，所述的B组分包括聚己二酸乙二醇酯二醇45％、聚氧化丙烯二醇43％、聚乙烯醇10％、月桂酸型有机锡催化剂0.1％、磷酸酯阻燃剂0.2％、环戊烷发泡剂1.7％，所述的C组份包括水泥15％、粉煤灰15％、矿石粉15％和石英砂55％。

本发明的百分比均指重量百分比。

一种轻质高强聚合物砂浆的制备工艺，具体步骤如下；

1)、按量称取上述组分备用；

2)、依次将称取的B组份的各种材料倒入容器中预搅拌4分钟，确保拌合均匀，得到第一混凝液；

3)、将称取的C组份加入到第一混凝液中，再次搅拌2分钟，使其充分混合，得到第二混凝液；

4)、将称取的A组份加入到第二混凝液中，再次搅拌4分钟，得到第三混凝液；

5)、用于桥梁的建设中，将第三混凝液现场浇注，自然养生18小时后，撤模。

与同类砂浆建筑材料相比，本发明所涉及的密度为1.0t/m3的轻质高强砂浆具有以下优点：

1、密度为1.0t/m³，比同类砂浆减轻了60％；

2、抗压强度为32MPa，是同类砂浆建筑材料的3～4倍；

3、抗折强度为15.8MPa，是同类砂浆建筑材料的10～20倍。

4、与水泥混凝土的粘接强度为3.0MPa，保证破坏形式为基体自身破坏；

实施例2

一种密度为1.6t/m³的轻质高强砂浆，由以下组分和配比组成：

该轻质高强聚合物砂浆以质量比为1:0.5:4的A组分、B组分、C组分和D组分为原料。其中，所述的A组分为异氰酸酯，所述的B组分包括聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇15％、聚四氢呋喃二醇45％、聚乙烯醇38％、月桂酸型有机锡催化剂0.01％、磷酸酯阻燃剂0.1％、环戊烷发泡剂1.89％，所述的C组份包括水泥15％、粉煤灰15％、矿石粉10％和石英砂60％。

一种轻质高强聚合物砂浆的制备工艺，具体步骤如下；

1)、按量称取上述组分备用；

2)、依次将称量的B组份的各种材料倒入容器中预搅拌3分钟，确保拌合均匀，得到第一混凝液；

3)、将称量的C组份加入到步骤2)制得的第一混凝液中，再次搅拌3分钟，使其充分混合，得到第二混凝液；

4)、将称量的A组份加入到步骤3)制得的第二混凝液中，再次搅拌3分钟，得到第三混凝液；

5)、在城建建筑物时，将第三混凝液现场浇注，自然养生12小时后，撤模。

与同类砂浆建筑材料相比，本发明所涉及的密度为1.6t/m³的轻质高强砂浆具有以下优点：

1、密度为1.6t/m³，比同类砂浆减轻了40％；

2、抗压强度为80MPa，是同类砂浆建筑材料的8～10倍；

3、抗折强度为40MPa，是同类砂浆建筑材料的36～70倍。

4、与水泥混凝土的粘接强度为3.0MPa，保证破坏形式为基体自身破坏。

实施例3

一种密度为1.2t/m³的轻质高强砂浆，由以下组分和配比组成：

该轻质高强聚合物砂浆以质量比为1:1.5:2的A组分、B组分和C组分为原料。其中，所述的A组分为异氰酸酯，所述的B组分包括聚己二酸乙二醇一丙二醇酯二醇30％、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇23％、聚乙烯醇45％、月桂酸型有机锡催化剂0.15％、磷酸酯阻燃剂0.5％、环戊烷发泡剂1.35％，所述的C组份包括水泥10％、粉煤灰10％、矿石粉10％和石英砂70％。

一种轻质高强聚合物砂浆的制备工艺，具体步骤如下；

1)、按量称取上述组分备用；

2)、依次将称量的B组份的各种材料倒入容器中预搅拌5分钟，确保拌合均匀，得到第一混凝液；

3)、将称量的C组份加入到步骤2)制得的第一混凝液中，再次搅拌2分钟，使其充分混合，得到第二混凝液；

4)、将称量的A组份加入到步骤3)制得的第二混凝液中，再次搅拌5分钟，得到第三混凝液；

5)、在桥面铺装结构工程中，将第三混凝液现场浇注，自然养生24小时后，撤模。

与同类聚合物砂浆建筑材料相比，本发明所涉及的密度为1.2t/m3的轻质高强砂浆具有以下优点：

1、密度为1.2t/m3，比同类砂浆减轻了52％；

2、抗压强度为48MPa，约是同类聚合物砂浆建筑材料的4倍；

3、抗折强度为24MPa，约是同类聚合物砂浆建筑材料的3倍。

实施例4

一种密度为1.4t/m³的轻质高强砂浆，由以下组分和配比组成：

该轻质高强聚合物砂浆以质量比为1:1.8:3.5的A组分、B组分和C组分为原料。其中，所述的A组分为异氰酸酯，所述的B组分包括聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇40％、对溴苯甲醚19％、聚乙烯醇40％、月桂酸型有机锡催化剂0.1％、磷酸酯阻燃剂0.4％、环戊烷发泡剂0.5％，所述的C组份包括水泥20％、粉煤灰17％、矿石粉18％和石英砂45％。

一种轻质高强聚合物砂浆的制备方法与实施例1相同。

与同类聚合物砂浆建筑材料相比，本发明所涉及的密度为1.4t/m³的轻质高强砂浆具有以下优点：

1、密度为1.4t/m³，比同类砂浆减轻了44％；

2、抗压强度为64MPa，约是同类聚合物砂浆建筑材料的5.3倍；

3、抗折强度为32MPa，约是同类聚合物砂浆建筑材料的4倍。

实施例5

该轻质高强聚合物砂浆以质量比为1:1:3的A、B和C三组份为原料。其中，所述的A组分为异氰酸酯，所述的B组分包括聚酯多元醇59.5％、聚醚多元醇30％、聚乙烯醇10％、月桂酸型有机锡催化剂0.1％、磷酸酯阻燃剂0.2％、环戊烷发泡剂0.2％，所述的C组分包括水泥50％、粉煤灰10％、矿石粉10％、石英砂30％。

轻质高强聚合物砂浆的制备工艺，其特征在于具体步骤如下；

1)按量称取上述组分备用；

2)依次将适量的B组份的各种材料倒入容器中预搅拌3-5分钟，确保拌合均匀；

3)将适量的C组份加入到步骤2)制得的B组分混凝液中，再次搅拌2-3分钟，使其充分混合；

4)最后将适量的A组份加入到步骤3)制得的B、C组分混凝液中，再次搅拌3-5分钟；

5)现场浇注、自然养生12～24小时后，撤模。

与同类聚合物砂浆建筑材料相比，本发明所涉及的密度为1.6t/m³的轻质高强砂浆具有以下优点：

1)密度为1.6t/m³，比同类砂浆减轻了36％；

2)抗压强度为64MPa，约是同类聚合物砂浆建筑材料的6.7倍；

3)抗折强度为32MPa，约是同类聚合物砂浆建筑材料的5倍。

4)与水泥混凝土的粘接强度为3.0MPa，保证破坏形式为基体自身破坏。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种用于轻质高强聚合物砂浆的组合物，其特征在于，包括组分A、组分B和组分C：

所述组分A为异氰酸酯；

所述组分B包括以下重量百分含量的物质：

所述组分C包括以下重量百分含量的物质：

水泥10～20％、粉煤灰10～20％、矿石粉10～20％、石英砂45～70％；

所述组分A、组分B和组分C的质量比1:0.5～1.5:2～4。

2.根据权利要求1所述的用于轻质高强聚合物砂浆的组合物，其特征在于，所述聚酯多元醇选自聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一丙二醇酯二醇、聚己二酸一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-1，4-丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇-1，6-己二醇酯二醇、聚己二酸蓖麻油酯多元醇、聚ε-己内酯二醇或聚碳酸1，6-己二醇酯二醇；

所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇或四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇或聚乙二醇醚。

3.一种使用权利要求1或2所述的用于轻质高强聚合物砂浆的组合物制备轻质高强聚合物砂浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)按量称取所需的组分备用；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述搅拌机的转速400-500r/m。

5.一种轻质高强聚合物砂浆，其特征在于，按照权利要求3或4所述的方法制备得到。

6.一种权利要求5所述的轻质高强聚合物砂浆的应用，其特征在于，包括在以下工程的建设及其维修加固中的应用：

1)公路、铁路、城市道路以及桥梁和隧道工程；

2)民用、军用机场场道工程；

3)工业与民用建筑物工程；

4)桥面铺装结构工程；

5)船舶和港口工程。