CN111499316A - 一种高强速凝型的聚物砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高强速凝型的聚物砂浆，包括骨料、复合激发组分和胶凝组分，其中，所述骨料为8份～15份；所述复合激发组分包括：硅酸钠稀释溶液2份～4份，碱溶液0.5份～1份；所述胶凝组分包括：粉煤灰1份～2份，矿粉4份～8份，以上各组分以重量份计。本发明中的复合激发组分激发胶凝组分发生缩重反应，从而实现优异的早期强度；该反应生成的C‑A‑S‑H凝胶微结构可以紧密粘结在网格、筋材、板材等复合材料表面，从而保证复合材料与加固结构的粘结性能。

Description

一种高强速凝型的聚物砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体是涉及一种适用于复合材料加固施工用的快速实现高强度和高粘结力粉煤灰的聚物砂浆。
背景技术
网格、筋材、板材等复合材料加固改造工程中，需要通过合适的锚固措施将复合材料与加固结构一体化。锚固措施的关键是需要充分发挥复合材料力学特征的同时，保证锚固材料可以与复合材料和加固结构协同变形。常用的锚固措施一般包括机械锚固方式，和粘结锚固方式。然而，随着加固结构在外界荷载反复作用下，不可避免导致机械锚固器件出现松脱、滑移等劣化，严重影响加固改造工程效果。而粘结锚固方式通常以砂浆或树脂基的结构胶作为锚固材料，但需要基层表面处理工序和一定的养护时间，不能满足特殊工程环境下快速施工的要求，也不利于一些如预应力锚固工法等特殊复合材料加固工法的顺利实施。因此，需要一种能够快速实现高强度和高粘结力的锚固材料。
国内外相关的研究已经开始研发以粉煤灰材料为主要原料的新型工程材料。由于粉煤灰材料配制的砂浆，具有类似混凝土砂浆的物理性能，同时具有经济效益良好、可减轻环境污染的特点，适合于加固改造工程的应用。日本专利矿渣水泥挤压成形制造方法(专利号J02239140)，提供了一种矿渣配入水泥的工程材料制造技术。但该技术还需要纤维材料、合成树脂等添加剂，不利于我国工程应用。另外，在中国专利粉煤灰全矿渣混凝土(专利号CN1080625A)公开了一种作为砂浆混凝土替代品的粉煤灰混凝土材料。这种材料利用粉煤灰与水泥砂浆发生胶结反应，其最终强度可以达到普通混凝土水平。但该技术需要多次水化反应，不利于现场调配施工。但该材料早期强度、流动性不足，需要使用木质素磺酸钙等外加剂，以调整流动性及塑变性能，不宜作为结构锚固材料使用。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种适合于复合材料加固施工用的快速实现高强度和高粘结力粉煤灰的聚物砂浆材料，满足提高施工效率、保障复合材料粘贴效果，同时减少工程养护工序、有效避免修补开裂等现象，适合应用于环境复杂、结构加固修补工程的应用；
本发明的另一目的在于提供一种上述聚物砂浆的制备方法。
技术方案：本发明所述高强速凝型的聚物砂浆，包括骨料、复合激发组分和胶凝组分，其中，所述骨料为8份～15份；
所述复合激发组分包括：
硅酸钠稀释溶液 2份～4份，
碱溶液 0.5份～1份；
所述胶凝组分包括：
粉煤灰 1份～2份，
矿粉 4份～8份，
以上各组分以重量份计。
本发明进一步优选地技术方案为，所述骨料为10份；
所述复合激发组分包括：
硅酸钠稀释溶液 3份，
碱溶液 0.8份；
所述胶凝组分包括：
粉煤灰 1.5份，
矿粉 6份。
作为优选地，所述复合激发组分的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液。
优选地，所述复合激发组分的硅酸钠稀释溶液为片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成稀释溶液。
优选地，所述骨料由细沙组成。
本发明所述的高强速凝型的聚物砂浆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将各组分按照重量份配好，待用；
(2)将骨料与复合激发组分混合，并搅拌均匀；
(3)向步骤(2)的混合料中继续加入胶凝组分，搅拌制得高强速凝型的聚物砂浆。
进一步地，所述复合激发组分的制备方法为，将片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成硅酸钠稀释溶液，取重量份计的硅酸钠稀释溶液与氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液混合搅拌均匀，制成复合激发组分。
进一步地，所述胶凝组分的制备方法为，将重量份计的粉煤灰与矿粉搅拌均匀，制成胶凝组分。
有益效果：(1)本发明中的复合激发组分激发胶凝组分发生缩重反应，从而实现优异的早期强度；该反应生成的C-A-S-H凝胶微结构可以紧密粘结在网格、筋材、板材等复合材料表面，从而保证复合材料与加固结构的粘结性能；
(2)本发明中各工序均在常温中完成，制备的砂浆养护时间12～24小时之内即可达到使用强度，从而快速实现复合材料加固施工；
(3)本发明所使用的材料均属于工程常规材料，保障了原料来源和施工可操作性；同时，本发明所使用的材料在反应完全后不会对环境造成负担，工程拆除过程中不需要特殊的化学处理措施。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：一种高强速凝型的聚物砂浆，包括骨料、复合激发组分和胶凝组分。
所述骨料包为：
细沙 8份；
所述复合激发组分包括：
硅酸钠稀释溶液 2份，
氢氧化钠稀释溶液 0.5份；
所述胶凝组分包括：
粉煤灰 1份，
矿粉 4份，
以上各组分以重量份计。
所述复合激发组分的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液。
所述复合激发组分的硅酸钠稀释溶液为片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成稀释溶液。
上述高强速凝型的聚物砂浆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成硅酸钠稀释溶液，取重量份计的硅酸钠稀释溶液与氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液混合搅拌均匀，制成复合激发组分；将重量份计的粉煤灰与矿粉搅拌均匀，制成胶凝组分。
(2)将各组分按照重量份配好，待用；
(3)将骨料与复合激发组分混合，并搅拌均匀；
(4)向步骤(3)的混合料中继续加入胶凝组分，搅拌制得高强速凝型的聚物砂浆A。
实施例2：一种高强速凝型的聚物砂浆，包括骨料、复合激发组分和胶凝组分。
所述骨料包为：
细沙 15份；
所述复合激发组分包括：
硅酸钠稀释溶液 4份，
氢氧化钠钾释溶液 1份；
所述胶凝组分包括：
粉煤灰 2份，
矿粉 8份，
以上各组分以重量份计。
所述复合激发组分的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液。
所述复合激发组分的硅酸钠稀释溶液为片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成稀释溶液。
上述高强速凝型的聚物砂浆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成硅酸钠稀释溶液，取重量份计的硅酸钠稀释溶液与氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液混合搅拌均匀，制成复合激发组分；将重量份计的粉煤灰与矿粉搅拌均匀，制成胶凝组分。
(2)将各组分按照重量份配好，待用；
(3)将骨料与复合激发组分混合，并搅拌均匀；
(4)向步骤(3)的混合料中继续加入胶凝组分，搅拌制得高强速凝型的聚物砂浆B。
实施例3：一种高强速凝型的聚物砂浆，包括骨料、复合激发组分和胶凝组分。
所述骨料为：
细沙 10份；
所述复合激发组分包括：
硅酸钠稀释溶液 3份，
氢氧化钠稀释溶液 0.8份；
所述胶凝组分包括：
粉煤灰 1.5份，
矿粉 6份。以上各组分以重量份计。
所述复合激发组分的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液。
所述复合激发组分的硅酸钠稀释溶液为片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成稀释溶液。
上述高强速凝型的聚物砂浆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成硅酸钠稀释溶液，取重量份计的硅酸钠稀释溶液与氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液混合搅拌均匀，制成复合激发组分；将重量份计的粉煤灰与矿粉搅拌均匀，制成胶凝组分。
(2)将各组分按照重量份配好，待用；
(3)将骨料与复合激发组分混合，并搅拌均匀；
(4)向步骤(3)的混合料中继续加入胶凝组分，搅拌制得高强速凝型的聚物砂浆C。
对比例1：复合激发组分取2份硅酸钠稀释溶液与2份氢氧化钠稀释溶液混合搅拌均匀制成复合激发组分，按照本发明的方法最终制备砂浆D。
对比例2：复合激发组分取1份硅酸钠稀释溶液与1份氢氧化钠稀释溶液混合搅拌均匀制成复合激发组分，按照本发明的方法最终制备砂浆E。
将实施例1～3和对比例1～2制备的砂浆A、B、C、D、E、F，在常温状态养护24小时后，通过单轴压缩试验分别测得三种样品的压缩强度为62MPa、65MPa、70MPa、40MPa、15MPa。由此，可以得出按本发明提供方法配制而成的聚物砂浆早期强度最高。
为了验证本发明提供方法配制而成的聚物砂浆的粘结性能，分别用同样分量的实施例三配制的砂浆C，以及工程上常用的PCM聚合物水泥砂浆粘接锚固复合材料网格和混凝土试件，从而得到两组对比试件。
其中样品C在使用时采取直接涂敷的方式，养护时间为24小时。PCM聚合物水泥砂浆在使用时，按照标准施工工序先对混凝土表面磨平处理，然后将PCM聚合物水泥砂浆涂敷与混凝土和复合材料网格之间，其养护时间为7天。通过拉拔试验对比两组试件的破坏形态和荷载-滑移关系。其结果显示，本发明提供的聚物砂浆在养护24小时的情况下，与养护7天的PCM聚合物水泥砂浆具有同样的粘结强度。由此，可以得出按本发明提供方法配制而成的聚物砂浆具有良好的早期粘结能力。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (8)

1.一种高强速凝型的聚物砂浆，其特征在于，包括骨料、复合激发组分和胶凝组分，其中，所述骨料为8份～15份；
所述复合激发组分包括：
硅酸钠稀释溶液 2份～4份，
碱溶液 0.5份～1份；
所述胶凝组分包括：
粉煤灰 1份～2份，
矿粉 4份～8份，
以上各组分以重量份计。
2.根据权利要求1所述的高强速凝型的聚物砂浆，其特征在于，所述骨料为10份；
所述复合激发组分包括：
硅酸钠稀释溶液 3份，
碱溶液 0.8份；
所述胶凝组分包括：
粉煤灰 1.5份，
矿粉 6份。
3.根据权利要求1或2所述的高强速凝型的聚物砂浆，其特征在于，所述复合激发组分的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液。
4.根据权利要求1或2所述的高强速凝型的聚物砂浆，其特征在于，所述复合激发组分的硅酸钠稀释溶液为片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成稀释溶液。
5.根据权利要求1或2所述的高强速凝型的聚物砂浆，其特征在于，所述骨料由细沙组成。
6.一种权利要求1或2所述的高强速凝型的聚物砂浆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将各组分按照重量份配好，待用；
(2)将骨料与复合激发组分混合，并搅拌均匀；
(3)向步骤(2)的混合料中继续加入胶凝组分，搅拌制得高强速凝型的聚物砂浆。
7.根据权利要求6所述的高强速凝型的聚物砂浆的制备方法，其特征在于，所述复合激发组分的制备方法为，将片状或颗粒状硅酸钠和水溶解制成硅酸钠稀释溶液，取重量份计的硅酸钠稀释溶液与氢氧化钠或氢氧化钾稀释溶液混合搅拌均匀，制成复合激发组分。
8.根据权利要求6所述的高强速凝型的聚物砂浆的制备方法，其特征在于，所述胶凝组分的制备方法为，将重量份计的粉煤灰与矿粉搅拌均匀，制成胶凝组分。
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