CN109206097A - 一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于：以重量百分含量计，灌浆材料的原料组成如下：胶凝组分50％～70％、黑曜岩活性组分为6％～18％、超细石英砂16％～26％、石膏3.5％～5％，增韧剂1％～8％和缓凝性减水剂1％～2.5％，其中：在的黑曜岩包裹的活性组分中，活性组分处于黑曜岩的纳米空腔内。本发明解决了灌浆材料后期不能修复结构自身微裂缝及老化的问题，解决了地下工程结构背后和围岩之间灌浆后既能补强加固有能防水堵漏的问题，能够对微裂缝进行二次渗透和修复，并且还可以用于围岩裂缝堵水灌浆和固结灌浆、帷幕止水灌浆施工中，提升了灌浆施工后防水堵漏、补强加固的持续效果。
Description
技术领域
本发明涉及水泥基灌浆材料技术领域，更具体的说是涉及一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法。
背景技术
混凝土是人类使用最多的建筑结构材料，在施工使用过程中，由于热胀冷缩、不均匀沉降、外部运动荷载、施工条件限制及施工不当、水化热等会造成混凝土结构出现各种裂缝及空腔，导致混凝土出现各种渗漏，极大威胁着建筑结构的耐久性、安全性，对建筑体正常使用产生重大影响，以及地下工程的结构和围岩之间会存在空腔，空腔积水造成地下工程的结构缺陷、裂缝位置渗漏水，并且影响结构的安全运行和结构的耐久性。
为了解决日益突出的地下工程的混凝土结构的缺陷修补、修复、渗漏水等问题，目前市场上开发出了水泥基灌浆修复材料，并形成一系列具有自主知识产权的新品牌。自90年代，从国外引进了多种化学灌浆材料，经过多年的使用及技术开发，目前市面上常用的有聚氨酯类、环氧类及丙烯酸盐类化学灌浆料。化学灌浆料在使用初期都能取得良好效果，但化学灌浆料价格昂贵，并且化学材料带有毒性，可能对环境造成污染的原因，本身的老化收缩或与混凝土和易性差极易引起渗漏，其使用范围受到一定的限制。2011年乌鲁木齐市建筑建材科学研究院有限责任公司的冯涛等人申报了“一种无骨料水泥基灌浆材料的制作方法”发明专利，该防水材料主要由胶凝材料、膨胀剂、超塑化剂、增稠剂、调凝剂和掺和料组成，自流性好，当其与水混合灌注入混凝土缝隙时，灌浆料当中的活性化学物质促使混凝土发生水化反应，发生膨胀作用，凝结后不收缩，从而提高混凝土的抗渗能力，该防水材料适用于灌注≤15mm的混凝土缝隙，使用范围有限，该灌浆料中的活性化学物质一次性起作用，随着时间的延长，修复抗渗效果会越来越差，在地下工程结构混凝土内修复、修补、堵漏等问题中效果不明显。
综上所述，这类产品只要接触水分，其中的活性物质就会一次性全部参与膨胀结晶，虽然通过减水及塑化反应不收缩，也就意味着随着时间的推移，后期没用活性成分持续发挥作用，随着混凝土的持续形变，新的微裂缝无法进一步被修复。该灌浆材料特别适用于≤15mm的混凝土缝隙，使用范围有限。
因此，如何提供一种可自修复混凝土二次微裂缝的活性灌浆材料，改灌浆材料采用的微胶囊包覆技术，对活性组分进行包覆处理，在水的作用下缓慢持续释放，从而达到自修复混凝土二次微裂缝和细微裂缝的目的无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可自修复混凝土二次微裂缝的活性灌浆材料，改灌浆材料采用的微胶囊包覆技术，对活性组分进行包覆处理，在水的作用下缓慢持续释放，从而达到自修复混凝土二次微裂缝和细微裂缝的目的无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于：以重量百分含量计，所述的灌浆材料的原料组成如下：胶凝组分50％～70％、黑曜岩活性组分为6％～18％、超细石英砂16％～26％、石膏3.5％～5％，增韧剂1％～8％和缓凝性减水剂1％～2.5％，其中：所述黑曜岩活性组分包含氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁五种组合物；且在所述的黑曜岩包裹的活性组分中，活性组分处于黑曜岩的纳米空腔内。
优选的，在上述一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法中，所述的黑曜岩活性组分的混合重量比例分别是：氧化硅75％、氧化铝12％、氧化铁10％、氧化钙1.0％、氧化镁2.0％。
优选的，在上述一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法中，所述的超细石英砂的细度为1μm～100μm，二氧化硅重量含量为70％以上。
优选的，在上述一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法中，所述的石膏为无水石膏或半水石膏。
优选的，在上述一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法中，所述的缓凝性减水剂为聚羧酸盐减水剂。
优选的，在上述一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法中，所述的胶凝组分为硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合物。
优选的，在上述一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法中，所述的硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合重量比为1∶1。
优选的，在上述一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法中，所述的增韧剂为粉状纤维素。
优选的，在上述一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法中，所述制备工艺实施如下：首先将胶凝组分和超细石英砂通过方孔尺寸≤0.2mm筛，然后在密封反应器中，加入配方量的胶凝组分、无机硅活性组分、超细石英砂、增韧剂以及缓凝减水剂，混合均匀，出料密封包装即得所述的无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法。
优选的，在上述一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法中，将所述的灌浆材料的干粉与水按照水灰重量比0.35～0.65的比例充分搅拌，然后通过灌浆机压力灌注入地下工程的混凝土结构背后和围岩的空腔或结构内的裂缝中。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法具有如下特点：(1)改灌浆材料采用无毒无污染的原料组成，属于绿色环保产品；(2)该灌浆材料中纳米级的活性组分可提高混凝土的抗渗压力；(3)该灌浆材料中黑曜岩包裹的活性组分可通过间歇释放，可持续对混凝土微裂缝进行修复；(4)该灌浆材料施工方便快捷，可通过灌浆机压力直接加水搅拌灌注到地下工程的结构背后和围岩之间的空腔或结构内的裂缝中。由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明的无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，在现有水泥基灌浆材料的基础上，通过对活性组分进行包覆，使活性成分的尺寸达到了纳米级，从而提升了深入深度和微细裂缝中，同时使活性组分间歇式持续释放，实现了对地下工程结构混凝土裂缝的自修复作用。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明实施例公开了一种可自修复混凝土二次微裂缝的活性灌浆材料，改灌浆材料采用的微胶囊包覆技术，对活性组分进行包覆处理，在水的作用下缓慢持续释放，从而达到自修复混凝土二次微裂缝和细微裂缝的目的无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法。
请参阅本发明公开的一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，具体包括：
以重量百分含量计，所述的灌浆材料的原料组成如下：胶凝组分50％～70％、黑曜岩活性组分为6％～18％、超细石英砂16％～26％、石膏3.5％～5％，增韧剂1％～8％和缓凝性减水剂1％～2.5％，其中：所述黑曜岩活性组分包含氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁五种组合物；且在所述的黑曜岩包裹的活性组分中，活性组分处于黑曜岩的纳米空腔内。
本发明解决了灌浆材料后期不能修复结构自身微裂缝及老化的问题，解决了地下工程结构背后和围岩之间灌浆后既能补强加固有能防水堵漏的问题，能够对微裂缝进行二次渗透和修复，并且还可以用于围岩裂缝堵水灌浆和固结灌浆、帷幕止水灌浆施工中，提升了灌浆施工后防水堵漏、补强加固的持续效果。
为了进一步优化上述技术方案，所述的黑曜岩活性组分的混合重量比例分别是：氧化硅75％、氧化铝12％、氧化铁10％、氧化钙1.0％、氧化镁2.0％。
为了进一步优化上述技术方案，所述的超细石英砂的细度为1μm～100μm，二氧化硅重量含量为70％以上。
为了进一步优化上述技术方案，所述的石膏为无水石膏或半水石膏。
为了进一步优化上述技术方案，所述的缓凝性减水剂为聚羧酸盐减水剂。
为了进一步优化上述技术方案，所述的胶凝组分为硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合物。
为了进一步优化上述技术方案，所述的硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合重量比为1∶1。
为了进一步优化上述技术方案，所述的增韧剂为粉状纤维素。
为了进一步优化上述技术方案，所述制备工艺实施如下：首先将胶凝组分和超细石英砂通过方孔尺寸≤0.2mm筛，然后在密封反应器中，加入配方量的胶凝组分、无机硅活性组分、超细石英砂、增韧剂以及缓凝减水剂，混合均匀，出料密封包装即得所述的无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法。
为了进一步优化上述技术方案，将所述的灌浆材料的干粉与水按照水灰重量比0.35～0.65的比例充分搅拌，然后通过灌浆机压力灌注入地下工程的混凝土结构背后和围岩的空腔或结构内的裂缝中。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于：以重量百分含量计，所述的灌浆材料的原料组成如下：胶凝组分50％～70％、黑曜岩活性组分为6％～18％、超细石英砂16％～26％、石膏3.5％～5％，增韧剂1％～8％和缓凝性减水剂1％～2.5％，其中：所述黑曜岩活性组分包含氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁五种组合物；且在所述的黑曜岩包裹的活性组分中，活性组分处于黑曜岩的纳米空腔内。
2.根据权利要求1所述的一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于，所述的黑曜岩活性组分的混合重量比例分别是：氧化硅75％、氧化铝12％、氧化铁10％、氧化钙1.0％、氧化镁2.0％。
3.根据权利要求1所述的一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于，所述的超细石英砂的细度为1μm～100μm，二氧化硅重量含量为70％以上。
4.根据权利要求1所述的一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于，所述的石膏为无水石膏或半水石膏。
5.根据权利要求1所述的一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于，所述的缓凝性减水剂为聚羧酸盐减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于，所述的胶凝组分为硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于，所述的硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合重量比为1∶1。
8.根据权利要求1所述的一种无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法，其特征在于，所述的增韧剂为粉状纤维素。
9.一种如权利要求1至8中任一项权利要求所述的无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺实施如下：首先将胶凝组分和超细石英砂通过方孔尺寸≤0.2mm筛，然后在密封反应器中，加入配方量的胶凝组分、无机硅活性组分、超细石英砂、增韧剂以及缓凝减水剂，混合均匀，出料密封包装即得所述的无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法。
10.一种如权利要求1至8中任一项权利要求所述的无机硅抗渗自修复防水型水泥基灌浆材料及其制备工艺和施工方法的施工方法，其特征在于：将所述的灌浆材料的干粉与水按照水灰重量比0.35～0.65的比例充分搅拌，然后通过灌浆机压力灌注入地下工程的混凝土结构背后和围岩的空腔或结构内的裂缝中。
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| CN114197915A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-03-18 | 上海申继交通科技有限公司 | 一种屋面微创自愈合防水方法 |
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