CN110590298A - 一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，由以下原料按照质量份数制成：硫铝酸盐水泥100份，水29.5～37.5份，微珠13～25份，废橡胶粉4～10份，石英砂32～34份，石英粉6～8份，聚丙烯酸纤维1.30～1.60份，超高性能缓凝型减水剂0.80～1.10份，烷基磺酸钠引气剂0.02～0.04份。本发明具有高韧性、遇水自修复、耐酸雨冰冻，适用于中等强度受动荷载混凝土结构，修复材料凝结硬化快，喷射施工后回弹率很低，整体性好，配制的修复材料具有极高的耐酸雨及冰冻复合腐蚀的性能，修复材料受力开裂为多点细裂纹，并具有遇水或潮湿环境下自修复性能。适应在酸雨、严寒或寒冷地区轨道交通工程混凝土结构工程快速修复，具有很好的发展和应用前景。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料。
背景技术
冰冻是寒冷地区、严寒地区最常见的气候，酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。酸雨对混凝土的腐蚀是在自然环境下可以自发进行的复杂物理过程和化学过程，酸雨能使非金属建筑材料(混凝土、砂浆和灰砂砖)表面硬化水泥溶解,出现空洞和裂缝导致强度降低，从而损坏建筑物，酸雨和冰冻共同作用对结构物损伤更严重。轨道交通工程结构最大的特点在于承受动荷载作用。在交变动荷载作用下，要求结构修复材料具有抗裂性能、韧性以及抗环境腐蚀作用的能力。此外，交变动荷载作用下，结构工程发生损伤后的损伤部位的缺陷更容易扩展、发展，更希望修复材料受损后具有一定的自修复性能。
轨道交通结构工程表面在酸雨严重的寒冷或严寒地区，在交变荷载及酸雨、冰冻综合作用下，表面遭受损伤，起层剥落，出现气孔、裂缝。而轨道交通工程混凝土结构是国家重要的基础设施，必须确保承载结构耐久与安全性。因此结构在荷载及酸雨、冰冻腐蚀后，在表面腐蚀深度10mm以内必须进行修复。近年来关于结构物恢复能力的研究很多，但酸雨及冰冻复合作用腐蚀后结构修补材料的研究很少，且主要采用有机材料，采用超高性能的无机材料很少。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，采用高韧性水泥基修复材料，用湿喷方法施工、快速修复。
具体技术方案为：一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，由以下原料按照质量份数制成：硫铝酸盐水泥100份，水29.5～37.5份，微珠13～25份，废橡胶粉4～10份，石英砂32～34份，石英粉6～8份，聚丙烯纤维1.30～1.60份，超高性能缓凝型减水剂0.80～1.10份，烷基磺酸钠引气剂0.02～0.04份。
所述的硫铝酸盐水泥为42.5强度等级。
所述的聚丙烯纤维长度12mm。
所述的微珠粒径分布范围d10≤0.5μm，d50≤3μm，d95≤10μm。
所述的废橡胶粉粒径为0.30mm～0.60mm。
所述的石英砂为40～80目。
所述石英粉为200目。
本发明提供的一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，采用硫铝酸盐水泥、聚丙烯纤维、微珠、废橡胶粉、石英砂及石英粉巧妙的配制，具有高韧性、遇水自修复、耐酸雨冰冻的特点。这种水泥基纤维修复材料作为轨道交通工程结构修复材料尚未见文献报道。
本发明适用于中等强度受动荷载混凝土结构，修复材料凝结硬化快，喷射施工后回弹率很低，整体性好，配制的修复材料具有极高的耐酸雨及冰冻复合腐蚀的性能，修复材料受力开裂为多点细裂纹，并具有遇水或潮湿环境下自修复性能。适应在酸雨、严寒或寒冷地区轨道交通工程混凝土结构工程快速修复，具有很好的发展和应用前景。
原材料选用特点与目的：
水泥采用硫铝酸盐水泥，水化产生极少的氢氧化钙。
加入颗粒极细的微珠，在早期及后期水化产生的极少量氢氧化钙也将被消耗转化成耐腐蚀的组分，耐酸性腐蚀性大幅提高。
加入与之相配合粒径废橡胶粉，增加动荷载作用下的韧性，并抵消部分冰冻膨胀应力，提高寿命。
采用适当粒径的石英粉与微珠、水泥、废橡胶粉、石英砂按比例相互配合使用，化学反应及物理颗粒级配，需水量少、配制成无缺陷水泥基材料，性能更优。废橡胶粉、石英砂、石英粉具有更好的耐酸腐蚀性能，适当粒径与比例，并与聚丙烯纤维合理的搭配，最终形成具有多点开裂及遇水自修复的材料。
引气剂合理掺入是提高材料抗冻性的有效措施，同时巧妙的与其他材料配合而不影响材料的大变形、自修复性。
配合比特点在于材料在动荷载下修复材料产生大变形而不失效，具有很高韧性，或产生裂缝则是多点开裂微裂缝并具有遇水自修复性能特点，具有动荷载下抗酸雨、冰冻腐蚀的综合性能。
本发明提供的一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，基本不存在老化问题，比普通混凝土结构材料耐酸雨、冰冻复合作用的耐腐蚀性能提高10倍以上，抗裂性好，韧性高，具有遇水自修复性能。可以采用湿喷法快速施工，低回弹率，可操作性强，特别适用于轨道交通工程在酸雨、冰冻复杂环境下受损的中等强度混凝土结构的修复。本发明与现有技术相比的优点是：
1)采用无机修复材料，各组成材料有机的复合后耐冰冻、酸雨，不易开裂，比需要修复的混凝土结构材料耐酸雨、冰冻复合腐蚀性能高10倍以上。
2)修复材料韧性高，适用于动荷载作用。
3)修复材料变形大，开裂为多点细裂缝，裂缝具有遇水自修复性能。
4)快速修复，回弹率低于15％。抗压强度可达到40～55MPa，适用于酸雨、且严寒或寒冷地区中等强度轨道交通结构的修复。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详述。
实施例采用如表1所示的重量配比。
表1原料配比表
根据混凝土基体情况选择配合比，主要用于桥墩、桥梁、隧道等结构C30～C50强度混凝土结构工程修补，首先评估需要修复的混凝土强度，一般采用的修补材料比结构混凝土强度高0MPa～5MPa。
实施例1：需要修补的结构混凝土强度在35MPa～40MPa范围，采用配比1修复材料；
实施例2：需要修补的结构混凝土强度在42MPa～47MPa范围，采用配比2修复材料；
实施例3：需要修补的结构混凝土强度在50MPa～55MPa范围，采用配比3修复材料。
制备工艺为：
按照表1，将42.5强度等级硫铝酸盐水泥、微珠、废橡胶粉、石英砂、石英粉搅拌均匀后，再加入水、超高性能缓凝型减水剂、烷基磺酸钠引气剂(超高性能缓凝型减水剂、烷基磺酸钠引气剂与水混合后一同加入)，搅拌均匀，最后在搅拌好的浆体中撒入聚丙烯纤维，搅拌至纤维均匀的分散在浆体中没有结块现象，湿喷机喷射，每层喷射厚度一般为10mm～15mm，按照损伤程度喷射修复，每层喷射待2小时后再喷射第二层。
根据混凝土基体情况选择修复材料的配合比。
温度环境为18～23℃，参照上述执行，环境温度高或低在喷射第二层时间适当的减少或增加，一般环境变化5℃，时间变化30分钟左右。
Claims (7)
1.一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，其特征在于，由以下原料按照质量份数制成：硫铝酸盐水泥100份，水29.5～37.5份，微珠13～25份，废橡胶粉4～10份，石英砂32～34份，石英粉6～8份，聚丙烯纤维1.30～1.60份，超高性能缓凝型减水剂0.80～1.10份，烷基磺酸钠引气剂0.02～0.04份。
2.根据权利要求1所述的一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，其特征在于，所述的硫铝酸盐水泥为42.5强度等级。
3.根据权利要求1所述的一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，其特征在于，所述的聚丙烯纤维长度12mm。
4.根据权利要求1所述的一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，其特征在于，所述的微珠粒径分布范围d10≤0.5μm，d50≤3μm，d95≤10μm。
5.根据权利要求1所述的一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，其特征在于，所述的废橡胶粉粒径为0.30mm～0.60mm。
6.根据权利要求1所述的一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，其特征在于，所述的石英砂为40～80目。
7.根据权利要求1所述的一种轨道交通工程混凝土结构耐酸雨冰冻修复材料，其特征在于，所述的石英粉为200目。
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