CN105906265A - 一种防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆。其干混料组成按重量份数计如下：普通硅酸盐水泥：22‑39；粉煤灰：2‑18；胶粉：0.9‑2.1；纤维素醚：0.05‑0.45；消泡剂：0.03‑0.3；膨胀剂：0.02‑0.15；天然砂：40‑75；使用时向干混料中加入占砂浆总质量10‑20wt％的水即可得到防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆。使用粉煤灰细化了水泥基修补砂浆的内部结构，辅以外加剂的复合效应保证了其柔韧性和抗渗性以及良好的抗折强度和抗压强度，其3d抗压强度可达20‑30MPa，28d抗压强度可达36‑45Mpa；能满足一般混凝土建筑外墙的修补强度要求。

Description

一种防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆。
背景技术
由于普通水泥基修补砂浆是典型的脆性材料，其呈现多孔疏松结构，其抗渗性能差、界面粘结强度低、抗冻融性能差、耐腐蚀性能差等，特别是其抗渗透性能极差和存在脆性过大的缺陷，压折比较高而形变协调能力很差。在荷载和环境因素共同的作用下，使用脆性较大且抗渗性差的水泥基修补砂浆修复过的水泥混凝土建筑物外墙的长期界面粘结强度会出现倒缩的现象，极易引起其出现开裂、空鼓甚至脱落等现象，不能够很好的满足现阶段对混凝土建筑外墙用罩面修补砂浆的性能要求，在混凝土建筑外墙修补工程应用中受到了很大的限制。因此，提高水泥基修补砂浆的抗渗性和柔韧性是很有必要的，具有良好抗渗性能和柔韧性能的水泥基修补砂浆能够更好地适应荷载和外界环境的变化。改善水泥基修补砂浆的渗透性和柔韧性，特别是修补系统界面过渡区的柔韧形变能力，当荷载和环境因素引起应力时，柔性水泥基修补砂浆有一定的变形协调能力，继而可以部分抵消或全部抵消产生的应力，进而改善修补砂浆的耐久性能。由于现阶段建筑物外墙的维护修补成本较高，研究制备成本低廉且力学性能和耐久性能优异的混凝土建筑外墙用的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆十分必要。
发明内容
本发明目的在于解决服役混凝土建筑外墙因抗渗性差和柔韧性差而引起的表层破坏或形变引起的开裂、空鼓甚至脱落等破损问题，提供一种防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其干混料组成按重量份数计如下：
普通硅酸盐水泥：22-39
粉煤灰：2-18
胶粉：0.9-2.1
纤维素醚：0.05-0.45
消泡剂：0.03-0.30
膨胀剂：0.02-0.15
天然砂：40-75；
使用时向干混料中加入占砂浆总质量10-20wt％的水即可得到防水型柔性水泥基罩面修补砂浆。
按上述方案，所述普通硅酸盐水泥强度等级≥42.5级。
按上述方案，所述粉煤灰为I级粉煤灰。
按上述方案，所述胶粉为醋酸乙烯-乙烯共聚物、丙烯酸共聚物或丁苯胶粉。
按上述方案，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚。
按上述方案，所述消泡剂为粉状聚醚改性硅消泡剂或粉状有机硅消泡剂。
按上述方案，所述膨胀剂为粉状UEA膨胀剂、粉状AEA膨胀剂或粉状CEA膨胀剂。
按上述方案，所述天然砂粒径≤2.36mm，细度模数2.6。
防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆是基于原材料的基本特性及其合理配伍，利用水泥和粉煤灰组成的合理级配效应、胶粉和纤维素醚的协同改性以及与消泡剂和膨胀剂的优势互补效应，通过初步实验探究以确定所用原材料的基本特性，并通过水泥基修补砂浆原材料配合比的优化设计，开发出一种抗渗强度等级高、柔韧形变能力强、界面粘结强度高、保水性能优异、干燥收缩率低的混凝土建筑外墙用防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆。
粉煤灰的掺入能够小幅改善水泥基修补砂浆的柔韧性能，且能有效改善其界面区的微观结构，进而提高其抗渗强度；掺加胶粉可提高水泥基修补砂浆的柔韧性能、抗渗性能和界面粘结强度等，但其也有引气作用，继而减小水泥基修补砂浆的密实度，进而降低水泥基修补砂浆的应用强度等级。
胶粉和纤维素醚的复合使用能够明显的协同改善水泥基修补砂浆的柔韧形变性能和抗渗透性能以及界面粘结性能，并能够提高水泥基修补砂浆的抗冻融、抗高温和抗硫酸盐侵蚀以及抗碱侵蚀的能力，且纤维素醚具有优异的保水能力和增稠效应，可调整水泥基修补砂浆的开放时间和凝结进程，从而控制胶凝体系的可操作时间，同时可以抑制被修补混凝土建筑外墙过多过快的吸水吸浆并阻碍水分的过快蒸发。
胶粉和纤维素醚与消泡剂和膨胀剂的复合使用，可以起到良好的优势互补效应，进一步改善水泥基修补砂浆的抗渗性能和柔韧形变性能。因为当向水泥基修补砂浆中加入胶粉和纤维素醚后，由于加水后形成的乳液粘度高，会导致水泥基修补砂浆较大的含气量进而影响其抗压强度，掺加消泡剂可释放水泥基修补砂浆拌合物中的气泡并可抑制气泡的再生，继而提高其强度等级。膨胀剂的功能是抑制水泥基修补砂浆本体的干缩以及聚合物的引入加剧的干缩，且改善水泥基修补砂浆的界面浸润和渗透能力，提高水泥基修补砂浆的界面密实度，减少因干燥收缩所导致的收缩开裂以及空鼓脱落等修补失效现象。
利用原材料的基本特性及其合理配伍制备的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆具有一定的致密均质性和柔韧形变性，进而改善其渗透性能和形变协调能力。良好的抗渗性使得其抗冻融能力和抗酸碱腐蚀能力以及抗气蚀能力均得以有效提高；在荷载和外界环境变化的条件下，其可以在一定的范围内抑制裂缝的再生或已存裂缝的持续扩展，良好的柔韧性能使得其可以通过微形变减小粘结层中的破坏应力，进而可以改善水泥基修补砂浆的界面粘结性能，提高修补系统的耐久性能。水泥基修补砂浆必须具有良好的界面粘结性能，以保证其能牢固的粘结被修补建筑物，从而保证其长期不致出现空鼓或脱落现象，提高新旧材料的整体协同受力性能和抵抗环境变化引起的破坏应力。本发明在混凝土建筑外墙表层修复以及市政施工等工程领域具有很大的应用价值，特别是在混凝土建筑外墙表层修复和加固领域具有很大的应用价值。
本发明的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆具有以下优点：
1)本发明利用原材料的基本特性及其合理配伍，利用复合胶凝材料的合理颗粒级配以及外加剂的协同和互补效应，优化水泥基修补砂浆的配合比。掺入粉煤灰和胶粉提高水泥基修补砂浆的柔性及抗渗性能，修补砂浆的3d和28d压折比均＜3.5，抗渗强度＞2.5MPa；掺入纤维素醚提高水泥基修补砂浆的保水能力，其保水率＞96％；且其界面粘结强度高，14d拉伸粘结强度可达1.2-1.6MPa，28d粘结抗折强度可达7.5-8.9MPa；此外，利用消泡剂和膨胀剂的优势互补效应，其干燥收缩率低，28d干燥收缩率＜0.05％。
2)使用粉煤灰细化了水泥基修补砂浆的内部结构，辅以外加剂的复合效应保证了其柔韧性和抗渗性以及良好的抗折强度和抗压强度，其3d抗压强度可达20-30MPa，28d抗压强度可达36-45MPa。在保证水泥基修补砂浆良好抗渗性和柔韧性的前提下，能满足一般混凝土建筑外墙的修补强度要求。
3)将防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆预先按配合比拌和均匀并储存或包装成袋，在应用到混凝土建筑外墙表层破损或市政工程等的修补加固时，只需将混合均匀的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆与一定比例的水拌和均匀，即可利用施工工具将其涂抹在已清理的建筑物表层破损处，且修补施工时无需界面剂。此外，本发明提供一种防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆的保水性能极好，一般情况下施工成型后无需喷水养护，自然养护即可。由于此修补砂浆预先已混合均匀，保证了罩面修补砂浆的质量稳定，节省了原材料的配制时间，可提高修补工程的施工效率。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
本发明防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其组成按重量份数计如下：
普通硅酸盐水泥：22-39；粉煤灰：2-18；胶粉：0.9-2.1；纤维素醚：0.05-0.45；消泡剂：0.03-0.30；膨胀剂：0.02-0.15；天然砂：40-75。
其中，普通硅酸盐水泥强度等级≥42.5级。所述粉煤灰为I级粉煤灰。所述胶粉为醋酸乙烯-乙烯共聚物、丙烯酸共聚物或丁苯胶粉。所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚。所述消泡剂为粉状聚醚改性硅消泡剂或粉状有机硅消泡剂。所述膨胀剂为粉状UEA膨胀剂、粉状AEA膨胀剂或粉状CEA膨胀剂。所述天然砂粒径≤2.36mm，细度模数2.6，属于中砂，其颗粒级配见表1。
表1
实施例1
防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆质量配比如下：
P·O 52.5级水泥：22
I级粉煤灰：2
醋酸乙烯-乙烯共聚物胶粉：0.9
羟丙基甲基纤维素醚：0.05
聚醚改性硅消泡剂：0.03
UEA膨胀剂：0.02
天然砂：75
制备方法
按照原材料配合比要求分别称取复合胶凝材料、外加剂和集料；将称取好的复合胶凝材料和外加剂在混料搅拌机中均匀拌和成干混料；将上述混合均匀的干混料再与集料在混料搅拌机中拌和均匀；将拌和均匀的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆进行储存或袋装，即得。
工程应用时，用水量为防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆总质量的10％。
实施例2
防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆质量配比如下：
P·O 42.5级水泥：39
I级粉煤灰：18
丙烯酸共聚物胶粉：2.1
羟乙基甲基纤维素醚：0.45
有机硅消泡剂：0.3
AEA膨胀剂：0.15
天然砂：40
制备方法同实施例1。工程应用时，用水量为防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆总质量的20％。
实施例3
防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆质量配比如下：
P·O 52.5级水泥：25
I级粉煤灰：4
丁苯胶粉：1.5
羟丙基甲基纤维素醚：0.05
聚醚改性硅消泡剂：0.3
CEA膨胀剂：0.15
天然砂：69
制备方法同实施例1。工程应用时，用水量为防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆总质量的12％。
实施例4
防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆质量配比如下：
P·O 42.5级水泥：36
I级粉煤灰：10
醋酸乙烯-乙烯共聚物胶粉：1.8
羟乙基甲基纤维素醚：0.1
有机硅消泡剂：0.05
UEA膨胀剂：0.05
天然砂：52
制备方法同实施例1。工程应用时，用水量为防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆总质量的18％。
实施例5
防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆质量配比如下：
P·O 42.5级水泥：30
I级粉煤灰：10
丁苯胶粉：1.3
羟丙基甲基纤维素醚：0.3
聚醚改性硅消泡剂：0.3
CEA膨胀剂：0.1
天然砂：58
制备方法同实施例1。工程应用时，用水量为防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆总质量的16％。
实施例1-5制备的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆的基本性能见表2。
表2
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
3d抗折强度(Mpa) 7.1 7.5 6.8 7.4 7.3
3d抗压强度(Mpa) 23.2 25.8 22.4 24.7 23.9
3d压折比(柔韧性) 3.2 3.3 3.1 3.3 3.3
28d抗折强度(Mpa) 11.1 11.3 10.9 11.1 11.0
28d抗压强度(Mpa) 37.6 38.8 38.5 37.8 37.9
28d压折比(柔韧性) 3.3 3.4 3.3 3.4 3.4
28d抗渗强度(MPa) 2.9 2.7 3.0 2.7 2.7
保水率(％) 97.4 99.6 98.1 97.6 96.6
14d拉伸粘结强度(Mpa) 1.37 1.58 1.41 1.53 1.56
28d粘结抗折强度(Mpa) 8.60 8.52 8.73 8.57 8.59
60d干缩率(％) 0.0392 0.0476 0.0334 0.0378 0.0386
由以上实验数据可知，本发明的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆的柔韧性、防水抗渗性能、保水性能、界面粘结强度以及体积稳定性能优异，并可根据实际施工情况进行适当调节。普通水泥基修补砂浆的抗渗强度为一般小于1.0MPa，本发明的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆的抗渗强度均＞2.5MPa；普通水泥基砂浆的压折比为5.0左右，本发明的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆的压折比均＜3.5，良好的抗渗性能和柔韧性能使其在混凝土建筑外墙表层罩面修补工程中具有很高的应用价值。
实施例1-5制备的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆的耐久性能见表3。
表3
由以上实验数据可知，本发明的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆的界面粘结强度的抗冻融能力、抗高温老化能力和抗硫酸盐以及抗碱腐蚀能力较标养强度损失极小，其耐久性能优异，能满足混凝土建筑外墙表层罩面修补的要求。

Claims (8)

1.防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其特征在于干混料组成按重量份数计如下：
普通硅酸盐水泥：22-39
粉煤灰：2-18
胶粉：0.9-2.1
纤维素醚：0.05-0.45
消泡剂：0.03-0.30
膨胀剂：0.02-0.15
天然砂：40-75；
使用时向干混料中加入占砂浆总质量10-20wt％的水即可得到防水型柔性水泥基罩面修补砂浆。
2.如权利要求1所述的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其特征在于所述普通硅酸盐水泥强度等级≥42.5级。
3.如权利要求1所述的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其特征在于所述粉煤灰为I级粉煤灰。
4.如权利要求1所述的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其特征在于所述胶粉为醋酸乙烯-乙烯共聚物、丙烯酸共聚物或丁苯胶粉。
5.如权利要求1所述的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其特征在于所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚。
6.如权利要求1所述的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其特征在于所述消泡剂为粉状聚醚改性硅消泡剂或粉状有机硅消泡剂。
7.如权利要求1所述的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其特征在于所述膨胀剂为粉状UEA膨胀剂、粉状AEA膨胀剂或粉状CEA膨胀剂。
8.如权利要求1所述的防水型柔性水泥基干混罩面修补砂浆，其特征在于所述天然砂粒径≤2.36mm，细度模数2.6。
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