CN111533528B - 一种用于混凝土芯样补平硫磺胶泥及其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及本发明涉及混凝土芯样补平技术领域，尤其是涉及一种用于混凝土芯样补平硫磺胶泥及其制备方法及应用，硫磺胶泥主要由以下重量份的原料制备而成：硫磺150‑250份炭黑2‑3份，聚硫橡胶0.5‑2份，苯乙烯2‑8份填料46‑80份，制备时按重量份将硫磺、炭黑和填料加入反应釜中边搅拌混合边加热到120‑130℃直至硫磺全部融化并且与炭黑和填料混合均匀；再加入聚硫橡胶搅拌混合均匀后，再加入苯乙烯反应2.5‑3小时，倒出胶泥料，冷却后形成固态的胶泥块。补平时将硫磺胶泥进行加热熔解，然后对混凝土芯样的端面进行补平，干燥后即可进行检测，本发明得到的硫磺胶泥补平面平整光滑、粘结性强，能够有效提高检测结果的准确性。

Description

一种用于混凝土芯样补平硫磺胶泥及其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及混凝土芯样补平技术领域，尤其是涉及一种用于混凝土芯样补平硫磺胶泥及其制备方法及应用。

背景技术

在工程质量监控中，混凝土抗压强度是混凝土结构中非常重要的一项技术指标，钻芯检测法是比较常见的检测方法之一，主要方式是利用专用钻机从结构混凝土中钻取混凝土芯样再用如万能试验机类似的检测设备对芯样的两个端面进行加压，以测试混凝土的抗压强度。由于受到震动、夹持不紧、偏斜等因素的影响，取样芯样端面往往不能满足试验的要求，因此混凝土芯样在试样获取后，一般需进行切割、打磨和/或端面补平再进行测试。该方法对芯样试件端面的不平整度要求是极高的。以目前使用较广的万能试验机为例，假如芯样的端面不平整，极大概率出现检测数据低于实际芯样质量的数据，从而出现芯样质量不过关的现象。因为在实际生活中，送检企业要取样到检测机构，取样数量要符合相关标准，采样的成本也是非常高的。假如送检的芯样检测结果不达标，则有可能会影响整体建造工程的进度甚至是是否能被批准通过，其涉及到的金额和社会影响面都是极大的。

鉴于目前的主要检测仪器只能采用类似万能试验机这种压合设备，而万能试验机检测准确的前提条件是要求芯样的端面平整度非常高，才能真实地反应出芯样的质量。一旦芯样的端面平整度误差较大，都会造成检测结果偏低，出现实质合格的产品但检测结果不合格。因此在本领域中，经常需要进行多次送检或者多机构送检，浪费了大量的成本和资源。不同的检测机构虽然采用的是基本统一的检测方法和设备，关键的区别在于检测前对混凝土芯样的磨平和补平工艺，其对检测结果极其关键，尤其是芯样端面的平整度，对检测结果产生更为直接的影响。

目前对混凝土芯样端面进行补平的方式主要采用水泥或者硫磺，用水泥进行端面补平需要在高湿度条件下养护后晾干，如果养护不当或在晾干过程中由于温湿度等不可控因素容易使水泥端面产生收缩或者变形，使补平的端面出现凹凸现象进而影响试验结果的准确性，另外，水泥凝结通常需要6-7天，耗时长且效率低下；所以现在大部分会采用硫磺材料对端面进行补平，具体方法是将硫磺覆在端面后加热，使硫磺熔化并填补端面凹陷的地方，等硫磺冷却固化即可。硫磺虽然耗时少，但用硫磺补平的端面表面强度不好，容易碎裂。

为了解决硫磺这个问题，中国发明专利申请CN106145828A公开一种混凝土芯样补平用硫磺胶泥，包括砂、水泥和硫磺，且在预定的配置温度下将砂、水泥和硫磺混合配置而最终获得混凝土芯样补平用硫磺胶泥，其中配制温度为160℃-170℃，所述砂、所述水泥和所述硫磺之间的重量比为1:1:4，以解决传统的混凝土芯样补平质量难以控制的缺陷。

但该方法在硫磺中加入砂和水泥，砂和水泥与硫磺的混合相容性较差，且砂子的颗粒度比较大，补平后的混凝土芯样端面的平整度跟万能试验机对端面平整度的要求差距依然较大，检测结果不稳定，准确性也有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于混凝土芯样补平硫磺胶泥，其具有使用方便，能提高混凝土芯样端面的平整度和粘结强度，可以提高混凝土芯样的抗压强度检测结果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于混凝土芯样补平的硫磺胶泥，主要由以下重量份的原料制备而成：

聚硫橡胶主链含有硫原子(Sn,n>2)，通常由有机二卤化物和碱金属的多硫化物缩合而成,有固态、液态聚硫橡胶两类，聚硫橡胶两端具有硫醇基,(-sH)的聚硫橡胶是一种低分子量聚合物,它具有低温柔顺性、耐溶剂性、应力松弛等优异性能。本发明优选使用液体聚硫橡胶，液体聚硫橡胶指低分子量的聚硫橡胶，几乎是无气味的粘稠状液体，具有耐油、耐溶剂、耐氧和臭氧、耐水、耐高低温等优良性能。本发明通过在硫磺中添加液体聚硫橡胶，能够提升硫磺胶泥的活性，使硫磺胶泥与混凝土芯样的粘结性得到提高，并且成膜性会比较好，因此可以使混凝土芯样的端面补平后的平整度和光滑度都较好，进而满足万能试验机对混凝土试样的检测条件要求。另外，本发明还添加了炭黑，辅助提升聚硫橡胶与硫磺的反应活性，使硫磺胶泥的成膜性和粘结性都得到进一步提升。苯乙烯的添加可以提升硫磺胶泥的强度，在万能试验机压合的过程中，端面能保持平整度和光滑度，不轻易出现裂纹，提高检测结果的准确度。

进一步优选的，所述填料由皂石粉、石英粉和石灰粉中的一种或多种组成。填料的主要作用是调整硫磺胶泥的粘稠度，与现有技术中的砂和水泥的作用相似，本发明的填料选择皂石粉、石英粉和石灰粉的一种或多种的混合，上述物料都是粉末状，颗粒粒径较少，能够跟硫磺和聚硫橡胶等实现较好的融合状态，得到的硫磺胶泥端面平整度和光滑度都比较高，进而提升检测结果的准确度。

进一步的，所述填料中包括以下重量份的原料：

皂石粉 15-30份

石英粉 30-55份

石灰粉 1-5份。

皂石是属于蒙皂石类层状硅酸盐矿物中的一种，属于2:1(TOT)型结构的硅酸盐矿物，每层由二片硅氧四面体夹一片镁氧八面体构成，它的结构单元层是由两层Si-O四面体片夹一层Mg-O(OH)八面体片构成。其四面体片中存在Al3+→Si4+的置换，导致皂石片层带有多余的负电荷，因此，其层间往往存在一定量的可交换阳离子(如Na+、Ca2+等)以平衡皂石结构层所带的负电荷。皂石除了具有粒径小、比表面积大、层间离子可交换等粘土矿物所共有的特性外，还具有高表面酸性、高热稳定性和强胶体性能，在本发明中还可以提升硫磺胶泥的粘结强度和热稳定性，同时提升硫磺胶泥后期的存放稳定性。

石英粉是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的矿物，其主要矿物成分是石英，其主要化学成分是SiO2，粒度过120目筛，加入本发明的硫磺胶泥中，还可以提升胶泥的强度和粘结性。石灰粉是以碳酸钙为主要成分的粉末状物质，同时也是可以提高硫磺胶泥的粘结性和平面的平整性。

作为优选的，本发明硫磺胶泥还包括3-8重量份的双环戊二烯。双环戊二烯的添加可以进一步提升整体硫磺胶泥的粘性，最终提升硫磺胶泥与混凝土芯样的粘结强度，在检测的时候保持端面胶泥膜的平整性和光滑性。

进一步的，所述炭黑和聚硫橡胶的重量比为(2-3)：1。炭黑可以进一步提升聚硫橡胶的活性，进而提升硫磺胶泥的整体粘结性和端面的平整度，通过特定的配比，其活性提高的效果最佳。

进一步的，所述苯乙烯和双环戊二烯的重量比为1:1。双环戊二烯可以进一步提高硫磺胶泥的强度，与苯乙烯共同作用，提升硫磺橡胶粘性的同时增强成膜后的端面平整度和光滑性，能够满足检测时端面受到高压的强度要求，进而提升混凝土芯样的抗压强度的检测准确率。

本发明的另一目的是提供一种用于混凝土芯样补平硫磺胶泥的制备方法，其制备得到的硫磺胶泥能提高混凝土芯样端面的平整度和粘结强度，可以提高混凝土芯样的抗压强度检测结果，并且制备方法简单易行，得到的硫磺胶泥常温下是固体块状结构，质量稳定，存储方便。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于混凝土芯样补平硫磺胶泥的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按重量份将硫磺、炭黑和填料加入反应釜中边搅拌混合边加热到120-130℃直至硫磺全部融化并且与炭黑和填料混合均匀；

步骤2：按重量份加入聚硫橡胶搅拌混合均匀后，再加入苯乙烯反应2.5-3小时，倒出胶泥料，冷却后形成固态的胶泥块。

先将粉末状的炭黑和填料与硫磺进行加热熔融混合均匀后，再添加液体状的苯乙烯进行反应，能够使原料混合效果好，反应更加充分完全，最后制备得到的硫磺胶泥自然冷却之后，会自动凝固成固体块状结构，便于长时间储存，需要使用时，只需要根据使用量的要求切取对应量的硫磺胶泥固体快即可进行熔解使用。

进一步的，所述步骤2在加入苯乙烯之后，再通入二氧化碳进行反应。在反应中通入二氧化碳进行反应，可以进一步提升硫磺胶泥的活性，使反应更加充分，各物质之间的粘结性得到增强，最终提升硫磺胶泥的粘结性和强度。

本发明的另一发明目的是提供一种上述硫磺胶泥的混凝土芯样补平方法，具有方便快捷、补平效果好，处理效率高的优点。

具体操作是将制备凝固后备用的硫磺胶泥加热至105-108℃熔化后，将混凝土芯样固定在补平器上，对准模具，要求混凝土芯样端面与模具表面接触要保持平衡使整个芯样垂直，然后将硫磺胶泥溶液用小勺子倒在模具中加以压平，涂覆厚度为0.8-1.5mm，然后等待30-60s端面即可形成光滑平整的胶泥膜，待冷却后换另一个端面用同样的方法进行补平，补平后的混凝土芯样等待4-8小时之后即可进行抗压强检测。

利用本发明的硫磺胶泥进行混凝土芯样补平时，将硫磺胶泥进行低温加热熔化后，即可涂抹到混凝土芯样的端面样，大概30-60s即可自动干燥凝固，即可平常放置，大幅度提升芯样补充的效率，尤其是是对于批量的芯样补平，效率提升更加显著。补充后的芯样放置4小时左右，如果环境湿度较大，可以稍微延长一点时间，但一般都不会超过8小时，硫磺胶泥与芯样端面即可完全干燥结合，然后就可以放入万能试验机进行抗压检测，与传统水泥补平端面一般需要养护7天才可以进行检测的方法相比，本发明的芯样补平效率大幅度提升，而与现有技术中的硫磺胶泥相比，干燥的速度也得到的提升，更重要的是，利用本发明的硫磺胶泥补平后的芯样端面，平整度和光滑度大幅度提高，进而提高检测结果的准确性。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.本发明的硫磺胶泥通过在硫磺中添加聚硫橡胶提高硫磺的活性，并且添加炭黑进一步提升活性，添加苯乙烯提高硫磺胶泥的强度，填料采用分粉末状的原料，得到的硫磺胶泥粘结性强，强度比较高，补平后的端面平整度好，光滑性也比较好，可以有效提升万能试验机的检测混凝土芯样的抗压强度结果的准确率，减少重复检测的资源浪费，节约社会资源。

2.本发明的硫磺胶泥的制备方法简单易行，生产效率高，制备得到的硫磺胶泥呈固体状，可以根据需要导入模具中形成各种形状的结构进行储存，使用时切取适量熔解即可，因此可以实现工业化批量生产和长时间储存。

3.利用本发明的硫磺胶泥进行混凝土芯样补平的方法操作便利，补平效率快，待检测的等待时间短，可以有效提升检测的整体效率。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

本发明所采用的所有原料均由市购所得，皂石粉、石英粉、炭黑和石灰粉均为粉末状，苯乙烯、聚硫橡胶和双环戊二烯均为液体状，制备方法中用到的反应釜等设备均为本领域常规使用设备。

为了方便对比，本实施例采用以下表1表示每个实施例的物料添加量，为了统一标准，实施例中均采用kg作为计量单位。

制备方法均采用以下制备工艺：

步骤1：按重量份将硫磺、炭黑和填料(具体填料的物质和含量依据上表)加入反应釜中边搅拌混合边加热到120℃直至硫磺全部融化并且与炭黑和填料混合均匀；

步骤2：按重量份加入聚硫橡胶搅拌混合均匀后，再加入苯乙烯，具体实施例中有双环戊二烯的，苯乙烯和双环戊二烯同时添加，然后通入二氧化碳反应2.5小时，倒出胶泥料，冷却后形成固态的胶泥块。

实施例11

在具体实施例4的基础上，不通入二氧化碳。

实施例12

具体制备方法与实施例5的区别是步骤1的加热温度为130℃，反应时间为3小时。

检测试验：

按照《混凝土结构设计规范》制备一批强度等级为C50的混凝土样本，再根据钻芯法钻取一批数量为100个的相同质量的混凝土芯样样本，经过相同的处理手段进行磨平处理，根据实施例1-12制备硫磺胶泥，每个实施例制备得到的硫磺胶泥对应随机抽取5个芯样进行补平处理再分类放置，具体的补平方法如下：每个实施例制备的硫磺胶泥单独进行加热(加热温度为105℃左右)熔化后，将混凝土芯样固定在补平器上，对准模具，要求混凝土芯样端面与模具表面接触要保持平衡使整个芯样垂直，然后将硫磺胶泥溶液用小勺子倒在模具中加以压平，，硫磺胶泥补平面的厚度约为1mm，待补平面自然干燥凝固认为可放置时记录其干燥的时间，补充后的所有芯样全部放置4小时之后对上述芯样样品进行抗压试验，记录其结果。

对比例1，抽取5个与上述同批量的混凝土芯样，采用纯硫磺作为补平剂，记录端面补平时的干燥时间及最后的抗压试验结果。

对比例2，抽取5个与上述同批量的混凝土芯样，采用根据发明专利申请CN106145828A所公开方法制备得到的硫磺胶泥进行补平剂，因为该方法中具有水泥和砂的关系，无法提前制备完成再进行加热熔化处理，只能现场制备直接进行补平，补平的方式相同，记录补平端面干燥的时间和最后的抗压试验结果。

试验方法根据CECS03-2007钻芯法检测混凝土强度技术规范进行操作，按照GB50010-2010《混凝土结构设计规范》测定其抗压强度值，同时人工肉眼和通过手部触摸干燥后混凝土芯样端面的平整性和光滑度，实施例1-12所制备得到的补平端面的平整度与对比例1单纯使用硫磺进行补平的端面相似，但从触感上，实施例1-12的补平端面的光滑度和硬度要比对比例1的提升很多，而对比例2所得到的补平端面的硬度较高，但表面会存在一定的颗粒感，平滑度较差。将每个实施例和对比例所得到的干燥时间和抗压强度值都取平均值记录如下表2所示，

结果分析：

结合表1和表2所示可以对比看出，本实施例5的抗压强度相较于别的实施例的破坏荷载要相对更高，说明当苯乙烯和双环戊二烯进行1:1配合时，能够较大提升补平端面的强度，因此能进一步提升其检测的抗压强度表示值，以真实体现混凝土的真实质量。实施例5-12的破坏荷载数据要比实施例1-4的数据稍微高一点，说明填料的复配可以进一步提升检测结果的准确率。实施例11和实施例5相比，在制备过程中，没有通入二氧化碳进行反应，从而整体的反应活性提升较低，最终得到的数据也会出现一定的差异。

对比例1是采用纯硫磺进行补平，在实际应用中，即便是根据C50等级设计的混凝土样本，在检测的时候，由于其端面的不平整性，最终会对使检测结果没办法真实反映出混凝土的质量。

根据专利公开文本CN106145828A所公开的方法所制备得到的硫磺胶泥，放置4小时即进行检测，由于端面没有干燥完全，因此检测的时候，端面发生了破裂，检测的数据更加低。该端面需要放置至少24小时左右，才能进行正常的检测。相比于纯硫磺在一定程度上提升了其检测的准确度，能够更加贴合等级的数据要求范围，但实际上依然存在一定的偏差，检测结果是没有达到既定要求的。

通过上述的检测对比可以看出，即便真实符合要求的混凝土在送检的时候，会存在检测不合格的状况，而该检测结果对于实际的验收通过有着非常重要的影响，一旦发现真的不合格，是需要重新拆除处理的，影响严重，因此本发明所制备得到的硫磺胶泥，目的是提高检测结果与混凝土本身质量的真实性，以真实反映出实际的混凝土质量。而本发明所制备得到的硫磺胶泥，无论在补平后的端面平整度和光滑度角度，还是在补平效率，都具有优异的效果。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于混凝土芯样补平的硫磺胶泥，其特征在于：由以下重量份的原料制备而成：

硫磺 150-250份

炭黑 2-3份

聚硫橡胶 0.5-2份

苯乙烯 2-8份

填料 46-80份

双环戊二烯 3-8份，

所述填料由以下重量份的原料组成：

皂石粉 15-30份

石英粉 30-55份

石灰粉 1-5份；

所述硫磺胶泥经过以下步骤制备而成：

步骤1：按重量份将硫磺、炭黑和填料加入反应釜中边搅拌混合边加热到120-130℃直至硫磺全部融化并且与炭黑和填料混合均匀；

步骤2：按重量份加入聚硫橡胶搅拌混合均匀后，再加入苯乙烯反应2.5-3小时，倒出胶泥料，冷却后形成固态的胶泥块。

2.根据权利要求1所述的一种用于混凝土芯样补平的硫磺胶泥，其特征在于：所述炭黑和聚硫橡胶的重量比为（2-3）：1。

3.根据权利要求1所述的一种用于混凝土芯样补平的硫磺胶泥，其特征在于：所述苯乙烯和双环戊二烯的重量比为1:1。

4.根据权利要求1所述的一种用于混凝土芯样补平硫磺胶泥，其特征在于：所述步骤2在加入苯乙烯之后，再通入二氧化碳进行反应。

5.一种利用权利要求1-4任一项所述的硫磺胶泥的混凝土芯样补平方法，其特征在于：将硫磺胶泥加热至105-108℃熔化后，利用补平模具对混凝土芯样的两个端面进行补平，补平面厚度为0.8-1.5mm，然后等待30-60s端面即可形成光滑平整的胶泥膜，补平后的混凝土芯样等待4小时之后即可进行抗压强检测。