CN106186775A - 混凝土缺陷修复材料及缺陷自愈混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土缺陷修复材料及缺陷自愈混凝土，其中一种混凝土缺陷修复材料，由以下重量百分比的原料组成：二氧化硅68～78％、三氧化二铝8～16％、助剂为余量；而一种缺陷自愈混凝土，其原料中添加有所述的混凝土缺陷修复材料。本发明一种混凝土缺陷修复材料及缺陷自愈混凝土，其中缺陷修复材料具有优越的防水、防侵蚀、防老化的作用；制备的混凝土，强度高，而且即便产生了裂缝或裂纹，也能在水的作用下能自动愈合，实现混凝土躯体或砂浆体自身防水效果持久，无需再做其它防水层，提高了经济效益。

Description

混凝土缺陷修复材料及缺陷自愈混凝土
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体的说，涉及一种混凝土缺陷修复材料及缺陷自愈混凝土。
背景技术
我国防水行业注重有机柔性防水，给建筑“穿豪华高档外衣”，有专家建议应注意结构的自身防水，提高建筑构造物本身的使用寿命，因为“穿外衣”的有机物抗老化性时间有限，一级防水寿命也只有25年，(据《屋面工程质量验收规范》)，而民用建筑要求使用寿命达70年以上，所以更应该注意结构自防水，推广更多的结构自防水材料和无机防水材料，提高建筑物的使用寿命。
在户外建筑中，如海上码头、高速公路桥面，日晒雨淋，特别是夏天高温暴雨，混凝土中氢氧化钙极易溢出，使钢筋混凝土疏松而强度降低，在桥柱和梁底形成白霜或钙钟乳，混凝土出现中性化和老化，致使桥梁等达不到设计使用年限，而需维修和加固补强，大大增加了工作强度和修复成本。
还有在海中的混凝土受海水侵蚀,由于混凝土受海水的流动而产生的磨擦及波涛的冲击，混凝土的损害最为明显。因为混凝土中的水和物[氢氧化钙]呈游离态(大约是水泥质量的30％)。氢氧化钙弱溶于水，且是混凝土的最大缺陷，它的存在及渗出，会引起混凝土寿命缩短、强度降低等病态的出现，同时，也是水从混凝土中渗漏的主要原因。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种混凝土缺陷修复材料及缺陷自愈混凝土，其中缺陷修复材料具有优越的防水、防侵蚀、防老化的作用，制备的混凝土，强度高，而且即便产生了裂缝或裂纹，也能在水的作用下能自动愈合，实现混凝土躯体或砂浆体自身防水效果持久，无需再做其它防水层，提高了经济效益。
本发明目的是这样实现的：一种混凝土缺陷修复材料，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：二氧化硅68～78％、三氧化二铝8～16％、助剂为余量。
优选地，上述二氧化硅为活性二氧化硅。在高倍显微镜下观察，普通二氧硅的分子结构是线型，而活性二氧化硅分子，呈无定型状态，可180度的范围旋转，呈针状，能跟碱起反应，因此活性SiO2是渗透结晶防水材料的母料。
优选地，上述三氧化二铝为碱溶性三氧化二铝。
优选地，上述助剂由Fe2O3、NaCl和MgO以任意比例混合制成。
一种缺陷自愈混凝土，其关键在于：其原料中添加有所述混凝土缺陷修复材料。
优选地，上述混凝土缺陷修复材料相对水泥的掺入百分比为x％，0＜x≤50。
优选地，上述混凝土缺陷修复材料相对水泥的掺入百分比为x％，0＜x≤20。
优选地，上述混凝土缺陷修复材料相对水泥的掺入百分比最佳为6％。
防水原理：利用AL2O3、SiO2，是两性氧化物，与碱反应的原理，即混凝土或砂浆的主要材料是水泥，水泥里一般含氧化钙，含量在20-30％，不同的水泥CaO含量不同，在混凝土或砂浆制造过程中，原料中AL2O3(三氧化铝)基本反应完毕，吸收了小部份水化的氧化钙，大部份的二氧化硅存在混凝土中，只要有水，混凝土就有水化反应，而加入了混凝土缺陷修复材料的混凝土，前期只反应了20％的修复材料，余下的存积在混凝土中，其中活性二氧化硅的缓慢反应，和混凝土发生水化反应，并多次渗透结晶达到愈合裂缝防水的目的。
混凝土缺陷修复材料含有大量天然无定形的二氧化硅分子、少量三氧化二铝，在和水泥、水的化合反应中吸收氢氧化钙，反应生成硅酸钙胶体。在这个反应过程中，混凝土缺陷修复材料发挥了它无定形的二氧化硅特殊性，减少干燥收缩，增强中后期强度，促进了界面活性，大面积、大角度的繁殖作用，填补混凝土中水份及空气所占有的空隙部分。切断了空气与水流的通道，增加了混凝土或砂浆的密实度，从而达到了结构防水的目的。化学反应方程式如下所示：
CaO+H2O＝Ca(OH)2
A12O3+Ca(OH)2＝Ca(A1O2)2+H2O
SiO2+Ca(OH)2＝CaSiO3↓(胶体)+H2O
实验及使用材料如下：
1.水泥：五羊牌普通硅酸盐水泥；
2.细砂：罗岗石厂(ρ＝2.50，FM＝2.44)
3.混合材：混凝土缺陷修复材料；
配制条件：W/C 0.65C：S 1：3FLOW 240±10；
【C:470 S:1433 W:306】
试块尺寸：直径10×10cm；
裂纹宽度：0.1mm-0.4mm；
掺入百分比：0-12％；
水头压力：10-20cm；
试验期：2007年-2008年(一年)。
一、添加和不添加缺陷修复材料混凝土的强度对比测试，结果表1所示：缺陷修复材料相对水泥掺入百分比小于或等于20％时，添加缺陷修复材料的混凝土强度都有明显增强；而掺入百分比在20～50％时，虽然强度上看不出显著的增强，掺与不掺相比，强度变化也不明显，但是缺陷修复材料对强度上不会造成不良影响。
表1添加和不添加缺陷修复材料混凝土的强度对比测试表
二、添加和不添加缺陷修复材料混凝土的裂纹自愈对比测试
结果如表2所示，添加有缺陷修复材料的混凝土中的0.4mm裂缝都能在20多天左右完成自愈：
表2添加和不添加缺陷修复材料混凝土的裂纹自愈对比测试表
三、添加和不添加缺陷修复材料混凝土的透水对比测试
结果如表3所示：缺陷修复材料掺入百分比在小于或等于20％时，随着缺陷修复材料的添加，透水系数降低，说明缺陷修复材料具有很强的防水作用。
表3添加和不添加缺陷修复材料混凝土的透水对比测试表
四、耐碱试验
根据广东省建筑科学研究院试验中，对海水中最有苛刻性的Mgcl2对混凝土侵害数据：
饱和态溶液中的Mgcl2(氯化镁)的溶解度为：100克的H2O中为64.5g，海水中的Mgcl2在1000克中溶解度只有8.807克，饱和溶液的溶解度因为是饱和极限状态。将添加有缺陷修复材料的混凝土经养护后投入饱和的Mgcl2溶液中浸泡，然后观察混凝土在溶液的试块出水或不出水。
结果及说明：观察结果是混凝土试块不漏水，说明反应产生的CaSiO3与海水中酸盐类(其中最苛性的Mgcl2)却不发生反应，因此该缺陷修复材料制备的混凝土具有防止海水侵蚀的效果和耐碱效果。
综上所述：缺陷修复材料在应用中对混凝土具有很高的增强作用，具体体现在强度、防水效果和裂纹自愈，特别是裂纹自愈，能有效地增强中混凝土中后期强度，促进了界面活性，大面积、大角度的繁殖作用，填补混凝土中水份及空气所占有的空隙部分。切断了空气与水流的通道，增加了混凝土或砂浆的密实度，从而达到了结构防水的目的，而缺陷修复材料的添加了从实验中可以得出，为了保证强度、防水、防海水侵蚀、耐碱及裂纹自愈的优异效果，同时考虑经济节约，不浪费资源，合理的选择缺陷修复材料相对水泥的掺入百分比，其最佳为6％。
有益效果：
本发明一种混凝土缺陷修复材料及缺陷自愈混凝土，其中缺陷修复材料具有优越的防水、防侵蚀、防老化的作用；制备的混凝土，强度高，而且即便产生了裂缝或裂纹，也能在水的作用下能自动愈合，实现混凝土躯体或砂浆体自身防水效果持久，无需再做其它防水层，提高了经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种混凝土缺陷修复材料，由以下重量百分比的原料组成：活性二氧化硅68％、碱溶性三氧化二铝8％、助剂为24％。所述助剂由Fe2O3、NaCl和MgO混合制成。
实施例2：
一种混凝土缺陷修复材料，由以下重量百分比的原料组成：活性二氧化硅78％、碱溶性三氧化二铝9.5％、助剂为12.5％。所述助剂由Fe2O3、NaCl和MgO混合制成。
实施例3：
一种混凝土缺陷修复材料，由以下重量百分比的原料组成：活性二氧化硅74.5％、碱溶性三氧化二铝16％、助剂为9.5％。所述助剂由Fe2O3、NaCl和MgO混合制成。
实施例4：
将各实施例的混凝土缺陷修复材料与水泥的掺入百分比分别按3％、6％、12％、20％、50％的比例制备混凝土，并测定强度、0.4mm裂缝自愈时间、高压下透水量。结果如下表所示：
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混凝土缺陷修复材料，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：
二氧化硅68～78％、
三氧化二铝8～16％、
助剂为余量。
2.根据权利要求1所述的混凝土缺陷修复材料，其特征在于：所述二氧化硅为活性二氧化硅。
3.根据权利要求2所述的混凝土缺陷修复材料，其特征在于：所述三氧化二铝为碱溶性三氧化二铝。
4.根据权利要求2或3所述的混凝土缺陷修复材料，其特征在于：所述助剂由Fe2O3、NaCl和MgO以任意比例混合制成。
5.一种缺陷自愈混凝土，其特征在于：其原料中添加有任一项权利要求1～4所述的混凝土缺陷修复材料。
6.根据权利要求5所述的混凝土，其特征在于：所述混凝土缺陷修复材料相对水泥的掺入百分比为x％，0＜x≤50。
7.根据权利要求6所述的混凝土，其特征在于：所述混凝土缺陷修复材料相对水泥的掺入百分比为x％，0＜x≤20。
8.根据权利要求7所述的混凝土，其特征在于：所述混凝土缺陷修复材料相对水泥的掺入百分比为6％。
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