CN105669145A - 一种高强抗收缩型混凝土界面处理剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强抗收缩型混凝土界面处理剂，它包括如下重量百分比的组分：粉煤灰23%-32%，石英砂10%-20%，普通硅酸盐水泥15%-23%，硫铝酸盐快干水泥18%-25%，聚羧酸系高效减水剂1.2%-2.5%，乳胶粉1.2%-2.5%，羟丙基甲基纤维素醚0.3%-0.6%？，硅灰5.0%-8.0%？，重钙粉6.0%-9.0%，硬酯酸钙防水剂1.0%-3.0%。本发明研制的混凝土界面处理剂，具有良好的粘接性和其它综合性能。抹灰施工前对混凝土表面进行处理，代替传统凿毛施工，可提高施工效率，简化养护条件，缩短工期，提高工程质量。该界面剂不仅可用于混凝土表面修补及混凝土制品表面处理，而且可用于各种装饰材料、保温材料粘贴面的预处理。

Description

一种高强抗收缩型混凝土界面处理剂

技术领域

本发明涉及一种高强抗收缩型混凝土界面处理剂。

背景技术

新型墙体材料以及现浇混凝土技术的发展，使得人们更加注重建筑物的质量和耐久性。由于在浇注混凝土前需要在模板上涂刷脱模剂等材料，导致脱模后的混凝土表面会沾上一层脱模剂，使得混凝土和抹灰砂浆的粘结强度受到极大影响。很多工程采用混凝土剪力墙或滑模方式施工，模板多采用光滑的钢模板或竹模板，混凝土表面较致密光滑，水泥砂浆抹灰层与之粘结的能力大为下降。利用三废生产制造的粉煤灰砖、混凝土小砌块等新型墙材，由于存在吸水性较大、体积随温度和湿度影响变化较大等原因，在其表面的抹灰层极易脱落。这些都是在混凝土表面和抹灰层之间易发生工程事故隐患的主要原因。而同时建筑物施工技术的不断发展，竹(木)胶合板、大型钢模板、工业化模板体系的广泛应用，虽然由混凝土分期浇筑而形成的混凝土工作缝表面光洁度及观感质量不断提高，但是却给混凝土表面抹灰等后道工序与混凝土表面粘结带来困难，对这类表面通常采用人工凿毛冲洗后加以处理。但这样的处理方式工期长、造价高、施工质量难以达到设计要求，建筑物在工作缝部位易形成薄弱环节或留下隐患，影响工程质量，严重时危及建筑物的安全。多年来，设计施工人员一直在探索、寻求新的工程材料，以保证混凝土界面处理部位的工程质量。

另一方面当大型混凝土工程进入老化病害期之后、新建混凝土工程中的新老混凝土界面出现的各种质量问题时,需补强加固。混凝土结构加固修复工程通常包括结构检测与鉴定评估、加固设计与施工等多个环节,涉及材料、技术和管理等多方面的因素。常用的加固方法有:粘钢加固、加大截面加固、外包钢加固、预应力加固以及碳纤维(CFRP)加固等,这些方法已被列入国家标准,其中加大截面法是最为传统的一种加固方法,具有成熟的设计和丰富的施工经验,工程成本相对较低,适用于水利工程和大体积混凝土结构,以及建筑工程中的梁、板、柱、墙和一般构筑物等多种混凝土结构的加固,但该方法中涉及新老混凝土的粘结面的问题。新老混凝土的粘结性能之所以重要的另一个原因,是水利工程中如溢洪道,交通运输工程方面的机场跑道、桥梁面板以及混凝土路面等大面积混凝土的补强修复,是在老混凝土表面补浇新混凝土,这种方法成功的关键是新老混凝土的粘结质量。现阶段对于新老混凝土粘结状况的研究较多，大多集中在界面剂的种类、界面处理、界面剂的耐久性、界面部位、测试方法、龄期、新混凝土的性能、界面干湿状态等方向。

1）界面剂的种类：新老混凝土界面目前作为工程使用的黏结剂按组分可以分为无机类和有机类。无机类包括硅酸盐类、磷酸盐类和其他；有机类包括环氧树脂及改性环氧树脂类、丙烯酸酯树脂类、不饱和聚酯树脂类、聚氨基甲酸酯类、有机硅树脂类、其他。

2）混凝土的表面处理方式：进行新旧混凝土粘结补强加固时,老混凝土的表面状况被认为是影响粘结性能的最重要因素。因此,在浇筑新混凝土之前,应对老混凝土粘结面进行处理,使之形成坚固完整、干净、轻度粗糙的表面,以得到较好的粘结面。在新旧混凝土补强加固实践中,己研究并应用了一些方法对新旧混凝土粘结界面进行粗糙处理,如:人工凿毛法、高压水射法、机械刻痕法、喷砂法、喷气法、气锤凿毛法、化学腐蚀法等。

3）粘结方位：补强加固时,新旧混凝土的粘结方位对粘结效果有一定的影响。研究结果表明,侧补试件的劈拉强度明显高于上补。在采用老混凝土表面凿毛和界面剂的条件下,斜下补试件的压剪强度明显高于斜上补,劈拉强度也高于上补。

4）龄期：新老混凝土的粘结性能随粘结龄期的不同而有所差异,在粘结初期,粘结强度随粘结龄期的增长而增加,达到一定时间后,粘结强度又会随着粘结龄期的增长而降低。

5）新混凝土的性能：在老混凝土表面补浇新混凝土时,除使用界面剂外,还应使新浇的混凝土比老混凝土高一个强度等级,以减小新混凝土的收缩,降低收缩应力,保证新老混凝土之间的粘结质量。采用低收缩、低徐变、高强度、低孔隙率的新混凝土,是获得良好粘结面的关键。另外,在新浇筑的混凝土中加入碳纤维、钢纤维和尼龙纤维,或采用预铺骨料混凝土等,均可不同程度地减少新混凝土的收缩。

6）粘结的耐久性：粘结混凝土的耐久性主要包括抗冻性、高温性能、抗渗性、抗疲劳性能。研究表明，新老混凝土的粘结劈裂抗拉强度随冻融循环次数的增加而降低,特别对先粘结后冻融试件的劈裂拉强度受冻融循环的影响尤为明显。引气剂可明显提高新老混凝土粘结面的抗冻融性能,对所试验的试件,在同样的条件下,其抗冻融性能可提高一倍。新老混凝土粘结面的渗透性大于新、老混凝土本体的渗透性,粘结面是其渗水的主要通道。

7）界面干湿状态：界面干湿状态会影响界面结合强度,干燥状态对新旧混凝土结合最为有利。对于湿饱和界面,在与修补材料结合时容易在界面处形成水分集中,从而降低了界面结合强度。当界面干燥时,界面处集中的水分被界面吸收,减小了界面过渡区的宽度,从而提高了新旧混凝土之间的结合力。

8）测试方法：主要为粘结劈裂抗拉强度和直接抗拉强度试验。

设计施工人员一直在探索、寻求新的工程材料，以保证混凝土界面处理部位的工程质量。混凝土界面处理剂是为了促进两种建筑材料界面粘结，在基层界面涂施的一种材料。目前国内应用混凝土界面处理剂材料的基层主要有砂浆基层、混凝土基层、旧有墙地砖基层、各种墙体材料基层、非金属饰面板和饰面板基层、保温聚苯板基层等。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种高强抗收缩型混凝土界面处理剂。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述高强抗收缩型混凝土界面处理剂包括如下重量百分比的组分：

粉煤灰23%-32%，石英砂10%-20%，普通硅酸盐水泥15%-23%，硫铝酸盐快干水泥18%-25%，聚羧酸系高效减水剂1.2%-2.5%，乳胶粉1.2%-2.5%，羟丙基甲基纤维素醚0.3%-0.6%，硅灰5.0%-8.0%，重钙粉6.0%-9.0%，硬酯酸钙防水剂1.0%-3.0%；各组分之和为100%。

优选地，所述界面处理剂包括如下重量百分比的组分：

粉煤灰30%，石英砂15%，普通硅酸盐水泥16%，硫铝酸盐快干水泥20%，聚羧酸系高效减水剂2%，乳胶粉2%，羟丙基甲基纤维素醚0.5%，硅灰6%，重钙粉7%，硬酯酸钙防水剂1.5%。

优选地，所述粉煤灰为二级粉煤灰，所述石英砂为300-400目的石英砂。

下面对本发明作进一步说明：

本发明中：

粉煤灰：Ⅱ级磨细粉煤灰,其品质指标满足GB1596-91的要求。

300-400目石英砂：石英石经破碎加工而成的石英颗粒，坚硬、耐磨、化学性能稳定，主要矿物成分是石英SiO₂。

聚羧酸系高效减水剂：高性能减水剂，聚酯型或聚醚型结构，可以有效减少混凝土水泥用量和混凝土收缩。

乳胶粉：一种可再分散的醋酸乙烯酯均聚物粉末，呈白色，固含量≥98%，平均粒径80μm。

羟丙基甲基纤维素醚：以天然高分子材料纤维素为原料，经一系列化学加工制得的非离子型纤维素醚，白色粉末。

硅灰：由工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成。主要成分SiO₂,灰色或灰白色粉末。

重钙粉:用优质的方解石为原料加工而成白色粉体，它的主要成分是CaCO3，可增加韧性和强度。

硬酯酸钙防水剂：分子式:C18H35CaO2，白色粉末。

相对于现有技术中的混凝土界面处理剂，本发明的高强抗收缩型混凝土界面处理剂的创新之处在于加入了粉煤灰、硅灰、石英砂等混凝土掺和料、聚羧酸系高效减水剂、乳胶粉、羟丙基甲基纤维素醚和重钙粉及硬酯酸钙防水剂等，使混凝土界面处理剂的性能更好。硅灰能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体，可显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能，具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。石英砂的加入可形成低水胶比，高水灰比，提高水泥的水化度，增加了水泥的密实度，进而提高混凝土的强度，此外石英粉具有一定的活性，可进行水化，从而填充毛细孔，降低水泥石的孔隙率，改善水泥石的整体性，使之更不容易被破坏。使用聚羧酸减水剂可改善新拌混凝土的工作性能，改善施工条件，提高施工效率，提高硬化混凝土的物理力学性能和耐久性，同时减少混凝土收缩。乳胶粉在水中分散可形成稳定乳液，具有良好的分散性，常用于建筑粘合剂和矿物胶凝材料及填缝材，可提高只用粘合剂的聚合物含量，增加接着剂的强度，减少混凝土的固化时间，提高混凝土的抗张强度及耐磨性等。羟丙基甲基纤维素醚作增稠剂使用，能提高抗拉强度和抗剪切强度，改善表面涂层，增强附着力以及粘结强度。此外，重钙粉和硬酯酸钙防水剂的加入也使得混凝土界面处理剂的性能得到了提升。本发明的高强抗收缩型混凝土界面处理剂可改善界面粘结强度效果,显著提高本混凝土界面处理剂处理过的基层表面与粉刷砂浆之间的表面粘结强度，具有良好的耐水性,适用于不同的基层材质。该界面剂不仅可用于混凝土表面修补及混凝土制品表面处理，而且可用于各种装饰材料、保温材料粘贴面的预处理。

本发明的高强抗收缩型混凝土界面处理剂根据配比称量配料，依次放入混合机中，经充分混合即得界面处理剂。

从宏观层次分析,砼可视为粗细骨料颗粒分散在水泥浆基体中所组成的两相复合材料.从微观层次分析,砼结构的两相复合材料的分布不是均匀的,两相体本身组成也是不均匀的.硬化砼中的某些区域是致密的,如骨料;而另外一些区域是高度多孔的.在贴近大颗粒骨料表面,硬化水泥浆体的结构与系统中水泥石或砂浆的结构差别很大.事实上,在荷载作用下砼力学行为的许多方面只能将水泥浆-骨料界面视为砼结构的第三相才能作出合理的解释.第三相,即界面区相,或称为过渡区相,代表着粗骨料与硬化水泥浆体的过渡区,过渡区围绕大骨料周围存在一层薄层,通常比砼的其它两相组成要弱,因此,界面区对砼力学行为的影响很大,界面的结构与界面的力学性能有密切的关系.新老砼的界面同样存在类似于整浇砼中骨料与水泥石接触的这样一个过渡区,而这恰拾是三相中最弱的界面层,原因在于:⑴由于老砼的亲水性,修补时会在老砼表面形成水膜,使结合面处新砼的局部水灰比高于体系中的水灰比,导致界面钙矾石和氢氧化钙晶体数量增多,形态变大,降低界面强度.且由于老砼的阻碍,新砼中的泌水和气泡积聚在老砼表面,不仅使得新砼局部水灰比更高,而且使得气孔和微裂缝在该区富集,显著降低界面强度.⑵水泥浆本身具有一定的粘结性,它主要用于包裹砼中的骨料,使之硬化成坚硬的水泥石.在新砼中的骨料经过充分搅拌、振捣,被水泥浆包裹,而新老砼界面处新砼中的骨料经过振捣可能挤压在界面处,使骨料与界面突出的石子、水泥石形成“点接触”,骨料堆积在老砼表面,阻塞了一部分老砼表面的孔隙和凹凸不平区域,使具有粘结性的水泥浆不能完全渗入孔隙中去,从而形成“缺浆”现象,界面处水泥浆不能充分浸润骨料和水泥石,而新砼失去一部分水泥浆,这样使得粘结界面处的新砼中出现空隙,影响了新老砼的粘结强度.⑶整浇砼中骨料体积小、多棱角、骨料表面粗糙,使水泥石可嵌固在骨料表面的凹坑中,机械咬合对宏观粘结强度起主要作用.从微观上看,它增加了有效的真实接触面积,粘结力也会大大增加,同时,骨料表面的凸起对界面区结构有增强作用,并能改变界面裂纹扩展方向,使裂纹扩散“路径”曲折,也能消耗部分能量.而新老砼界面处的骨料和硬化水泥石形成一个“面”,象一块表面比较平坦的“大骨料”,而这块“大骨料”与整浇砼中的骨料相比不但体积大且只有一个“面”,且这个“面”很平坦无法改变裂纹扩展方向.在新老砼界面处骨料相对集中,裂缝、缺陷产生的几率较大,新老砼界面承载能力进一步被削弱.使用界面剂主要是从物质结构层次方面着手,使新老砼接触的界面区结构得到加强.界面剂喷涂在老砼表面后,一方面能够很好地渗入其表面的孔隙,与老砼形成良好的结合,另一方面又与部分新浇砼产生化学结合,从而提高了新老砼的界面结合力。

由于聚合物中添加了羟丙基甲基纤维素醚，增加了有机材料与无机材料的亲合性，粘结力更强。当胶浆在混凝土表面固化后，增大了基层表面的粗糙度，进一步提高涂抹材料与有基体的机械结合力。新涂抹材料与旧有基体之间主要通过机械结合，结合力取决于旧有基体表面形貌，经涂抹胶浆在旧有基体表面形成许多均匀的凹坑，当新涂抹材料沉积到这些凹坑里，与旧有基体之间产生锁扣效应，有利于粘结强度的提高。其原理与采用机械方法(如凿毛)相似网。

综上所述，界面剂的所起的作用主要为：①可能性的吸收在新老混凝土界面和空隙中富集的CH和钙矾石，在老混凝土表面孔隙和界面形成对界面粘结强度有贡献的水化产物。②减小新老混凝土界面的空隙来增加粘结强度，比如能更好的优化新混凝土的流动性和粘聚性，采用微膨胀水泥来抵消因收缩而产生的空隙。③增大新老混凝土之间的粗糙度，使得界面紧密接触，增大粘结强度。

总之，本发明研制的混凝土界面处理剂，具有良好的粘接性和其它综合性能。抹灰施工前对混凝土表面进行处理，代替传统凿毛施工，可提高施工效率，简化养护条件，缩短工期，提高工程质量。该界面剂不仅可用于混凝土表面修补及混凝土制品表面处理，而且可用于各种装饰材料、保温材料粘贴面的预处理。例如，可用于大理石、面砖等饰面材料及聚苯乙烯板、隔墙条板的表面处理；提高饰面材料或基材与砂浆的粘结力；地下室、隧道、卫生问、水池等工程的防渗涂层；防气渗工程等。

具体实施方式

实施例1

所述高强抗收缩型混凝土界面处理剂各组分含量为：二级粉煤灰：3.9kg、300-400目的石英砂：2.0kg、普通硅酸盐水泥：2.1kg、硫铝酸盐快干水泥：2.6kg、聚羧酸系高效减水剂：0.3kg、乳胶粉：0.3kg、羟丙基甲基纤维素醚：0.07kg、硅灰：0.8kg、重钙粉：0.9kg、硬酯酸钙防水剂：0.20kg。将上述组分混合制得高强抗收缩型混凝土界面处理剂。

通过试验分析得出该混凝土界面剂有如下优点：

（1）研制的该界面剂，无毒、无污染、不燃、使用方便。

（2）该界面剂粘接强度高，对多种基材具有良好的附着力，可提高新抹砂浆与基层材料的粘接性能；并且抗渗、抗冻，耐盐、碱、弱酸腐蚀；还具有较好的渗透性能，能充分浸润基层表面，与光滑墙面粘接时能避免空鼓。

（3）施工操作方便，与普通水泥砂浆的施工方法相仿，清洗容易，用水就可清洗。

此混凝土界面剂与旧混凝土基层的相容性好、干燥快、渗透力强、与基层结合牢固用于处理等表面，解决由于这些表面吸水性强或光滑引起界面不易粘接，致使抹灰层空鼓、开裂、剥落等。可以大大增强新旧混凝土之间以及混凝土与抹灰砂浆的粘结力。可以取代传统混凝土表面的凿毛工序，改善加气混凝土表面抹灰工艺，是现代建筑及装饰施工不可缺少的配套材料。

Claims (3)

1.一种高强抗收缩型混凝土界面处理剂，其特征在于，所述界面处理剂包括如下重量百分比的组分：

粉煤灰23%-32%，石英砂10%-20%，普通硅酸盐水泥15%-23%，硫铝酸盐快干水泥18%-25%，聚羧酸系高效减水剂1.2%-2.5%，乳胶粉1.2%-2.5%，羟丙基甲基纤维素醚0.3%-0.6%，硅灰5.0%-8.0%，重钙粉6.0%-9.0%，硬酯酸钙防水剂1.0%-3.0%；各组分之和为100%。

2.如权利要求1所述的界面处理剂，其特征在于，所述界面处理剂包括如下重量百分比的组分：

粉煤灰30%，石英砂15%，普通硅酸盐水泥16%，硫铝酸盐快干水泥20%，聚羧酸系高效减水剂2%，乳胶粉2%，羟丙基甲基纤维素醚0.5%，硅灰6%，重钙粉7%，硬酯酸钙防水剂1.5%。

3.如权利要求1或2所述的界面处理剂，其特征在于，所述粉煤灰为二级粉煤灰，所述石英砂为300-400目的石英砂。