CN106587790A - 一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺及施工方法 - Google Patents

一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺及施工方法。该工艺是在混凝土浇筑前，先将聚合物单体水溶液喷洒在布设于模板内表面的土工合成材料布上，或将固体粉状聚合物单体物质在土工合成材料编织过程中镶嵌在内，再把土工合成材料布置在模板内表面，然后浇筑混凝土。也公开了一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土施工方法。本发明施工工艺简单，无需专门设备，与传统混凝土施工工艺并无显著区别；材料组成和来源丰富；混凝土表层密实程度、抗渗性能、耐久性能显著提高，可延长工程使用寿命，节约投资，提高工程效益。

Description

一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺及 施工方法
技术领域
本发明涉及一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺及施工方法。
背景技术
混凝土在施工过程中，通过振捣排出内部的气泡，使混凝土密实，混凝土侧面和底面由于受到钢筋、模板等的制约，导致振动能量较低、骨料较少、砂浆较多，密实程度较低，外部混凝土质量较内部差，形成“银包金”的结构。混凝土表面与外界直接接触，容易受到环境中侵蚀性介质的侵蚀，为了使混凝土具有良好的耐久性，要求混凝土的表层具有更好的性能，尤其是密实程度和不透水性，但目前生产工艺得到的混凝土表层质量不如内部质量，因此，提高普通混凝土结构的耐久性最简单、最经济的方法是在施工过程显著提高混凝土的表层质量，形成一个“金包银”结构，从而显著提高混凝土抵抗环境侵蚀的能力。
为了显著提高混凝土的耐久性，将已硬化的混凝土（基材）经干燥后，并通过抽真空的方法，使混凝土内部达到一定的真空度，浸入有机单体，用加热或辐射等方法使混凝土孔隙内的单体聚合物聚合而成聚合物浸渍混凝土。由于聚合物填充了混凝土内部的孔隙和微裂缝，增加了混凝土的密实度，提高了相间、特别是水泥石与骨料之间的粘结强度，减小了应力集中，因而具有高强、耐蚀、抗渗、耐久等优良的物理力学性能。但浸渍混凝土需要专门设备，也不适合现场实施，适用的混凝土结构形式和尺寸有限，而且投资大，费用高，不能大规模使用。
混凝土为了获得与施工设备相适应的工作性，需要加入一定量的拌和水，水存在于混凝土固体颗粒之间的孔隙，在新拌混凝土中起润滑作用，使混凝土具有可塑性，更重要的是，水参与胶凝材料的水化反应，形成水化产物，产生强度。当混凝土浇筑完成后，随着水泥水化反应的进行，水化产物不断增加，混凝土失去塑性，凝结硬化，产生强度，同时，混凝土内部由于自由水不断减少而自动产生真空度，对混凝土表面的水分产生吸引力，使表面水分及其中的溶质不断渗入混凝土内部。早期，混凝土内部水泥水化程度较低，孔隙多、粗大，而且连通性好，外部水分及其中溶质很容易渗入混凝土内部。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺及施工方法。
本发明的技术方案如下：
一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，是在混凝土浇筑前，先将聚合物单体水溶液喷洒在布设于模板内表面的土工合成材料布上，或将固体粉状聚合物单体物质在土工合成材料编织过程中镶嵌在内，再把土工合成材料布置在模板内表面，然后浇筑混凝土。
所述的内部自真空表层自浸渍高耐久聚合物混凝土包括粗集料、细集料、水泥、掺合料和高效减水剂。
所述的粗集料为碎石、卵石中的至少一种；粗集料规格为5mm~20mm、5mm~40mm、16mm~31.5mm、20mm~40mm的其中一种。
所述的细集料为河砂、机制砂中的至少一种。
所述的水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、抗硫酸盐水泥的其中一种；水泥的强度为42.5、42.5R、52.5、52.5R的其中一种。
所述的掺合料为粉煤灰、矿渣、火山灰、硅粉中的至少一种。
所述的高效减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。
所述的聚合物为聚合物乳液、可分散性聚合物粉料、水溶性聚合物、液体聚合物中的至少一种。
所述的混凝土配合比参数为：水胶比0.30～0.55、砂率24%～38%、单位用水量130kg/m3～165kg/m3、掺合料掺量为胶凝材料质量的15%～25%、高效减水剂掺量为胶凝材料质量的0.5%～2.5%。
所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土施工方法，包括以下步骤：
1）立模；
2）在模板内表面布设固定土工合成材料布；
3）在混凝土浇筑前，将聚合物单体水溶液喷洒在土工合成材料布上；
4）施工浇筑；
5）混凝土硬化后，进行养护。
步骤3）中，所述的混凝土浇筑前时间为12分钟~20分钟。
本发明的有益效果是：施工工艺简单，无需专门设备，与传统混凝土施工工艺并无显著区别；材料组成和来源丰富；混凝土表层密实程度、抗渗性能、耐久性能显著提高，可延长工程使用寿命，节约投资，提高工程效益。
具体而言，本发明具有一下特点：内部自真空表层自浸渍高耐久聚合物混凝土结构的表层混凝土孔隙率低、密实度高、透水性小，环境侵蚀介质难以浸入，抗侵蚀和耐久性性能显著提高；掺入高效减水剂，混凝土水胶比较低，耐久性较好；采用普通混凝土相同的施工设备与工艺施工，无需另外增加设备投资，工人容易掌握，容易推广；与传统浸渍混凝土相比，可节约大量的人力、能源和投资；所需材料普通易得；施工技术适应性强，各种混凝土结构、各种强度等级均可适用。
具体实施方式
一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，在混凝土浇筑前，先将聚合物单体水溶液喷洒在布设于模板内表面的土工合成材料布上，或将固体粉状聚合物单体物质在土工合成材料编织过程中镶嵌在内，再把土工合成材料布置在模板内表面，然后浇筑混凝土。
所述的内部自真空表层自浸渍高耐久聚合物混凝土包括粗集料、细集料、水泥、掺合料和高效减水剂。
优选的，所述的粗集料为碎石、卵石中的至少一种；粗集料规格为5mm~20mm、5mm~40mm、16mm~31.5mm、20mm~40mm的其中一种。
优选的，所述的细集料为河砂、机制砂中的至少一种。
优选的，所述的粗集料含量为1200 kg/m3～1500kg/m3；细集料含量为500kg/m3～750kg/m3。
优选的，所述的水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、抗硫酸盐水泥的其中一种；水泥的强度为42.5、42.5R、52.5、52.5R的其中一种。
优选的，所述的掺合料为粉煤灰、矿渣、火山灰、硅粉中的至少一种；进一步优选的，所述的掺合料为粉煤灰、矿渣中的至少一种。
优选的，所述的粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰；进一步优选的，所述的粉煤灰为Ⅰ级F类粉煤灰。
优选的，所述的高效减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种；进一步优选的，所述的高效减水剂为聚羧酸系、萘系减水剂中的至少一种。
优选的，所述的混凝土配合比参数为：水胶比0.30～0.55、砂率24%～38%、单位用水量130kg/m3～165kg/m3、掺合料掺量为胶凝材料质量的15%～25%、高效减水剂掺量为胶凝材料质量的0.5%～2.5%。
优选的，所述的聚合物为聚合物乳液、可分散性聚合物粉料、水溶性聚合物、液体聚合物中的至少一种；进一步优选的，所述的聚合物为氯丁胶乳、丙苯胶乳、丁苯胶乳、丁腈胶乳、丙烯酸酯乳液、聚乙酸乙烯乳液、聚丙烯酰胺、水溶性环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的至少一种。
所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土施工方法，包括以下步骤：
1）立模；
2）在模板内表面布设固定土工合成材料布；
3）在混凝土浇筑前，将聚合物单体水溶液喷洒在土工合成材料布上；
4）施工浇筑；
5）混凝土硬化后，进行养护。
进一步来说，所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土施工方法，包括以下步骤：
1）按照设计图纸要求进行立模；
2）在模板内表面布设固定土工合成材料布；
3）在混凝土浇筑前，将聚合物单体水溶液喷洒在土工合成材料布上；
4）采用普通的混凝土浇筑设备和工艺进行施工，确保混凝土密实；
5）混凝土硬化后，按照规范要求进行养护。
优选的，步骤3）中，所述的混凝土浇筑前时间为12分钟~20分钟；进一步优选的，步骤3）中，所述的混凝土浇筑前时间为15分钟。
内部自真空表层自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺通过在钢模板内表面布设具有吸附作用的土工合成材料布，在混凝土浇筑前将聚合物单体水溶液喷洒在土工合成材料布上，然后正常浇筑混凝土；也可以将固体粉状聚合物单体物质在土工合成材料编织过程中镶嵌在内，施工时，将这种土工合成材料布布置在模板内表面，然后正常浇筑混凝土即可。
聚合物单体溶解在混凝土拌和水中，在混凝土表面形成聚合物单体溶液，并在混凝土胶凝材料水化产生的自真空作用下，渗入混凝土表层，并随着水泥水化反应的不断深入，进一步向内部迁移。然后，在自然因素作用，发生聚合反应，在混凝土孔隙中形成连续的或间断的聚合物网络，从而形成内部自真空表层自浸渍高耐久聚合物混凝土。由于聚合物填充了混凝土表层的孔隙和微裂缝，增加了混凝土的密实度，提高了相间的粘结强度，使结构的表层混凝土具有抗渗、耐蚀、耐久等优良的物理力学性能。
高效减水剂能通过双电层和表面活性作用显著改善混凝土的流变学特性，减低混凝土拌合水的表面张力，大幅度提高混凝土的工作性，从而减小混凝土单位用水量，减小混凝土内部自由水的量，以利于混凝土内部由于胶凝材料的水化产生自真空，更多的表面聚合物单体水溶液更早渗入混凝土表层，并随着水泥水化反应的不断深入，逐渐向混凝土内部更深处迁移。单体渗入后，随着时间延长，产生聚合反应，在混凝土孔隙中形成连续的聚合物网络，形成表层自浸渍混凝土，显著改善表层混凝土的密实度和不渗水性能。同时由于胶凝材料水化，孔隙不断减少，表层混凝土的性能不断提高，可大幅提高混凝土的耐久性。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例：
内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土施工方法如下：
1）按照设计图纸要求进行立模。
2）在模板内表面布设固定土工合成材料布。
3）在混凝土浇筑前15分钟，将聚合物单体溶液喷洒在土工合成材料布上。
4）采用普通的混凝土浇筑设备和工艺进行施工，确保混凝土密实。
5）混凝土硬化后，按照规范要求进行养护。
其中，所用的聚合物单体为水溶性丙苯乳液；所用的水泥是强度为42.5的普通硅酸盐水泥；所用的粗骨料为16mm～31.5mm花岗岩碎石；所用的细骨料为天然河砂。混凝土的配比参数为：水胶比0.45、砂率35%、单位用水量150 kg/m3、Ⅰ级F类粉煤灰掺量为胶凝材料质量的20%、萘系减水剂掺量为胶凝材料质量的1.6%。

Claims (10)

1.一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，其特征在于：在混凝土浇筑前，先将聚合物单体水溶液喷洒在布设于模板内表面的土工合成材料布上，或将固体粉状聚合物单体物质在土工合成材料编织过程中镶嵌在内，再把土工合成材料布置在模板内表面，然后浇筑混凝土。
2.根据权利要求1中所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，其特征在于：所述的内部自真空表层自浸渍高耐久聚合物混凝土包括粗集料、细集料、水泥、掺合料和高效减水剂。
3.根据权利要求2中所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，其特征在于：所述的粗集料为碎石、卵石中的至少一种；粗集料规格为5mm~20mm、5mm~40mm、16mm~31.5mm、20mm~40mm的其中一种。
4.根据权利要求3中所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，其特征在于：所述的细集料为河砂、机制砂中的至少一种。
5.根据权利要求4中所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，其特征在于：所述的水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、抗硫酸盐水泥的其中一种；水泥的强度为42.5、42.5R、52.5、52.5R的其中一种。
6.根据权利要求5中所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，其特征在于：所述的掺合料为粉煤灰、矿渣、火山灰、硅粉中的至少一种。
7.根据权利要求6中所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，其特征在于：所述的高效减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂，脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。
8.根据权利要求7中所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土配制工艺，其特征在于：所述的混凝土配合比参数为：水胶比0.30～0.55、砂率24%～38%、单位用水量130kg/m3～165kg/m3、掺合料掺量为胶凝材料质量的15%～25%、高效减水剂掺量为胶凝材料质量的0.5%～2.5%。
9.权利要求1~8任一项所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）立模；
2）在模板内表面布设固定土工合成材料布；
3）在混凝土浇筑前，将聚合物单体水溶液喷洒在土工合成材料布上；
4）施工浇筑；
5）混凝土硬化后，进行养护。
10.根据权利要求9所述的一种内部自真空表面自浸渍高耐久聚合物混凝土施工方法，其特征在于：步骤3）中，所述的混凝土浇筑前时间为12分钟~20分钟。
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