CN114105574A - 一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆 - Google Patents

一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆，由以下重量百分比的成分组成：硅酸盐水泥10‑15％、高铝水泥3‑8％、丙烯酸酯乳液10‑18％、改性环氧树脂2‑6％、多元胺固化剂3‑7％、混合早强剂1‑2％、固化促进剂0.5‑1.2％、聚丙烯纤维0.1‑0.2％、增塑剂0.5‑0.8％、增稠剂0.2‑0.3％和石英砂余量。其中加入氧化石墨烯改性环氧树脂可以显著提升砂浆的抗冻、抗冲磨等力学性能和耐久性能；而加入微量的稀土氧化物与硫酸钠、硫酸钙一起作为混合早强剂，具有非常好的早强作用和抗氯离子渗透性能。

Description

一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆
技术领域
本发明涉及聚合物修补砂浆技术领域，尤其涉及一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆。
背景技术
水工建筑物补强加固涉及和需要考虑的条件因素很多，它包括工程条件、工程环境条件、材料的适应性、修复质量和修复效果、综合造价等方面；通过实践证明，当考虑到多方面条件因素影响时，采用新技术、新工艺、性能优良材料对工程进行修复是十分必要和可行的。
本发明申请人针对水利水电工程建筑物补强加固、翻新改造而研发的新型材料，能够大幅提高建筑物的抗冻、抗渗、抗冲磨等力学性能和耐久性能。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆。
本发明的技术方案如下：
一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆，由以下重量百分比的成分组成：硅酸盐水泥10-15％、高铝水泥3-8％、丙烯酸酯乳液10-18％、改性环氧树脂2-6％、多元胺固化剂3-7％、混合早强剂1-2％、固化促进剂0.5-1.2％、聚丙烯纤维0.1-0.2％、增塑剂0.5-0.8％、增稠剂0.2-0.3％和石英砂余量。
优选的，所述的硅酸盐水泥为42.5或52.5硅酸盐水泥，所述的高铝水泥为CA-70或者CA-80高铝水泥。
优选的，所述的改性环氧树脂为氧化石墨烯改性环氧树脂。
进一步优选的，所述的氧化石墨烯改性环氧树脂的原料包括：接枝有三聚氰胺的氧化石墨烯、环氧树脂和固化剂。具体的制备方法参考中国发明专利CN109897165A的实施例1。
所述的多元胺固化剂为脂肪族多元胺固化剂，所述的固化促进剂为苄基二胺，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述的丙烯酸酯乳液的固含量为50-65％。
优选的，所述的混合早强剂为硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的混合物。
进一步优选的，所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化铕中的任意一种或多种的混合物。
进一步优选的，所述的稀土氧化物为氧化镧。
硫酸钠和硫酸钙是建筑领域常用的水泥早强剂，主要原理在于，碱金属硫酸盐能促进水泥水化，具有早强作用；一般来讲氯化钠的早强作用最好、价格也最低，但是由于氯离子对钢筋有非常强的腐蚀作用，故一般不采用氯化钠，而采用硫酸钠和硫酸钙等无机盐作为替代品，但是其早强效果比氯化钠差很多，本发明中加入少量的稀土氧化物有利于提升硫酸钠和硫酸钙的早强效果。
中国发明专利CN105236877A中公开了一种硫铁矿渣水泥桩及其制备方法，该水泥桩中添加了少量的稀土氧化物，可以使得制得的水泥桩胚体能够在更为宽泛地范围内养护以具有更为优异的力学性能；但其原理与早强剂的原理并不相同。另外，发明人在采用稀土氧化物的实验中，还意外的发现，加入稀土氧化物均有利于提升砂浆的抗氯离子渗透性能，尤其是单独加入氧化镧的条件下，对抗氯离子渗透性能的提升效果最佳。
优选的，所述的石英砂为20-40目、40-80目、120-200目的石英砂复配以(2-3)：(5-8)：1的质量比混合而成。
优选的，本发明所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆的使用方法，包括以下步骤：
A基础面处理：清除混凝土破损面的松动表层，采用高压水枪冲洗干净，达到基础表面没有松动物、油渍、灰尘；
B砂浆配置：按水料重量比0.1将聚合物修补砂浆粉料与水混合搅拌均匀至施工所需稠度使用即可，需在1h内使用，避免硬化，禁止添加其它外加剂和水泥、砂子等填料；
C施工方法：采用界面剂对混凝土表面进行底涂处理，待界面剂达到粘手状态时将配置好的修补砂浆涂抹在表面，找平抹实，超过10mm厚度涂抹需分层施工；
D养护方法：砂浆施工后，达到终凝后需覆盖塑料薄膜养护，防止水分损失过快影响施工质量。
进一步优选的，所述的界面剂为黑龙江省水利科学研究院生产的SB-JM型界面剂。
本发明的有益之处在于：本发明的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，由以下重量百分比的成分组成：硅酸盐水泥10-15％、高铝水泥3-8％、丙烯酸酯乳液10-18％、改性环氧树脂2-6％、多元胺固化剂3-7％、混合早强剂1-2％、固化促进剂0.5-1.2％、聚丙烯纤维0.1-0.2％、增塑剂0.5-0.8％、增稠剂0.2-0.3％和石英砂余量。其中加入氧化石墨烯改性环氧树脂可以显著提升砂浆的抗冻、抗冲磨等力学性能和耐久性能；而加入微量的稀土氧化物与硫酸钠、硫酸钙一起作为混合早强剂，具有非常好的早强作用和抗氯离子渗透性能。
具体实施方式
下述实施例中所用的试剂，如无特殊说明，可以从市场通过常规方式购买得到。以下实施例中的定量数据，均设置三次重复实验，结果取平均值。
实施例1
一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆，由以下重量百分比的成分组成：硅酸盐水泥12％、高铝水泥5％、丙烯酸酯乳液15％、改性环氧树脂3.5％、多元胺固化剂5.5％、混合早强剂1.8％、固化促进剂0.8％、聚丙烯纤维0.17％、增塑剂0.7％、增稠剂0.25％和石英砂余量。
所述的硅酸盐水泥为42.5硅酸盐水泥，所述的高铝水泥为CA-70。
所述的改性环氧树脂为氧化石墨烯改性环氧树脂。所述的氧化石墨烯改性环氧树脂的原料包括：接枝有三聚氰胺的氧化石墨烯、环氧树脂和固化剂。具体的制备方法参考中国发明专利CN109897165A的实施例1。
所述的多元胺固化剂为脂肪族多元胺固化剂，所述的固化促进剂为苄基二胺，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述的丙烯酸酯乳液的固含量为58％。
所述的混合早强剂为硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的混合物，其中，硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的质量比为100：70：4.5。
所述的稀土氧化物为氧化镧。
所述的石英砂为20-40目、40-80目、120-200目的石英砂复配以3：7：1的质量比混合而成。
实施例2
一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆，由以下重量百分比的成分组成：硅酸盐水泥15％、高铝水泥3％、丙烯酸酯乳液18％、改性环氧树脂2％、多元胺固化剂7％、混合早强剂1％、固化促进剂1.2％、聚丙烯纤维0.1％、增塑剂0.5％、增稠剂0.3％和石英砂余量。
所述的硅酸盐水泥为42.5硅酸盐水泥，所述的高铝水泥为CA-70。
所述的改性环氧树脂为氧化石墨烯改性环氧树脂。所述的氧化石墨烯改性环氧树脂的原料包括：接枝有三聚氰胺的氧化石墨烯、环氧树脂和固化剂。具体的制备方法参考中国发明专利CN109897165A的实施例1。
所述的多元胺固化剂为脂肪族多元胺固化剂，所述的固化促进剂为苄基二胺，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述的丙烯酸酯乳液的固含量为55％。
所述的混合早强剂为硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的混合物，其中，硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的质量比为100：50：5。
所述的稀土氧化物为氧化镧。
所述的石英砂为20-40目、40-80目、120-200目的石英砂复配以3：5：1的质量比混合而成。
实施例3
一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆，由以下重量百分比的成分组成：硅酸盐水泥10％、高铝水泥8％、丙烯酸酯乳液10％、改性环氧树脂6％、多元胺固化剂3％、混合早强剂2％、固化促进剂0.5％、聚丙烯纤维0.2％、增塑剂0.8％、增稠剂0.2％和石英砂余量。
所述的硅酸盐水泥为42.5硅酸盐水泥，所述的高铝水泥为CA-70高铝水泥。
所述的改性环氧树脂为氧化石墨烯改性环氧树脂。所述的氧化石墨烯改性环氧树脂的原料包括：接枝有三聚氰胺的氧化石墨烯、环氧树脂和固化剂。具体的制备方法参考中国发明专利CN109897165A的实施例1。
所述的多元胺固化剂为脂肪族多元胺固化剂，所述的固化促进剂为苄基二胺，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述的丙烯酸酯乳液的固含量为60.5％。
所述的混合早强剂为硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的混合物，其中，硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的质量比为100：75：3。
所述的稀土氧化物为氧化镧。
所述的石英砂为20-40目、40-80目、120-200目的石英砂复配以2.5：6.5：1的质量比混合而成。
实施例4
一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆，由以下重量百分比的成分组成：硅酸盐水泥11％、高铝水泥6％、丙烯酸酯乳液13％、改性环氧树脂4.5％、多元胺固化剂5.5％、混合早强剂1.7％、固化促进剂0.8％、聚丙烯纤维0.13％、增塑剂0.65％、增稠剂0.25％和石英砂余量。
所述的硅酸盐水泥为42.5硅酸盐水泥，所述的高铝水泥为CA-80高铝水泥。
所述的改性环氧树脂为氧化石墨烯改性环氧树脂。所述的氧化石墨烯改性环氧树脂的原料包括：接枝有三聚氰胺的氧化石墨烯、环氧树脂和固化剂。具体的制备方法参考中国发明专利CN109897165A的实施例1。
所述的多元胺固化剂为脂肪族多元胺固化剂，所述的固化促进剂为苄基二胺，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述的丙烯酸酯乳液的固含量为58.5％。
所述的混合早强剂为硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的混合物，其中，硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的质量比为100：55：3。
所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化铕质量比为1:2:4的混合物。
所述的石英砂为20-40目、40-80目、120-200目的石英砂复配以2.5：7.5：1的质量比混合而成。
实施例5
一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆，由以下重量百分比的成分组成：硅酸盐水泥11.5％、高铝水泥5.5％、丙烯酸酯乳液15％、改性环氧树脂3.8％、多元胺固化剂4.7％、混合早强剂1.5％、固化促进剂0.8％、聚丙烯纤维0.15％、增塑剂0.6％、增稠剂0.2％和石英砂余量。
所述的硅酸盐水泥为52.5硅酸盐水泥，所述的高铝水泥为CA-80高铝水泥。
所述的改性环氧树脂为氧化石墨烯改性环氧树脂。所述的氧化石墨烯改性环氧树脂的原料包括：接枝有三聚氰胺的氧化石墨烯、环氧树脂和固化剂。具体的制备方法参考中国发明专利CN109897165A的实施例1。
所述的多元胺固化剂为脂肪族多元胺固化剂，所述的固化促进剂为苄基二胺，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述的增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；所述的丙烯酸酯乳液的固含量为58％。
所述的混合早强剂为硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的混合物，其中，硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的质量比为100：75：3.5。
所述的稀土氧化物为氧化镧和氧化铕质量比为4:1的混合物。
所述的石英砂为20-40目、40-80目、120-200目的石英砂复配以3：6：1的质量比混合而成。
对比例1
将实施例1中的氧化镧替换为氧化铕，其余的原料配比和成分与实施例1完全相同。
对比例2
将实施例1中的氧化镧替换为氧化铈，其余的原料配比和成分与实施例1完全相同。
对比例3
将实施例1中的氧化镧替换为50％氧化镧+50％氧化铈(总质量不变)，其余的原料配比和成分与实施例1完全相同。
对比例4
将实施例1中的氧化镧替换为50％氧化镧+50％氧化铕(总质量不变)，其余的原料配比和成分与实施例1完全相同。
对比例5
将实施例1中的氧化镧替换为50％氧化铈+50％氧化铕(总质量不变)，其余的原料配比和成分与实施例1完全相同。
对比例6
将实施例1中的氧化镧替换为硫酸钠，其余的原料配比和成分与实施例1完全相同。
本发明所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆的使用方法，包括以下步骤：
A基础面处理：清除混凝土破损面的松动表层，采用高压水枪冲洗干净，达到基础表面没有松动物、油渍、灰尘；
B砂浆配置：按水料重量比0.1将聚合物修补砂浆粉料与水混合搅拌均匀至施工所需稠度使用即可，需在1h内使用，避免硬化，禁止添加其它外加剂和水泥、砂子等填料；
C施工方法：采用黑龙江省水利科学研究院生产的SB-JM型界面剂对混凝土表面进行底涂处理，待界面剂达到粘手状态时将配置好的修补砂浆涂抹在表面，找平抹实；
D养护方法：砂浆施工后，达到终凝后需覆盖塑料薄膜养护，防止水分损失过快影响施工质量。
对采用该使用方法制备的实施例1-5和对比例1-6的聚合物修补砂浆进行检测，检测方法参照JG/T336-2011，得到如下检测结果，具体检测结果见表1。
表1：实施例1-5和对比例1-6的砂浆物性检测结果；
Figure BDA0003428648380000091
对采用该使用方法制备的聚合物修补砂浆实施例1-5和对比例1-6进行抗冻等级(快冻法)、抗渗等级和抗氯离子渗透等级(RCM法)检测，检测方法和等级划分参照GB50164-2011，得到如下检测结果，具体检测结果见表2。
表2：实施例1-5和对比例1-6的砂浆长期性能和耐久性能检测结果；
抗冻等级 抗渗等级 抗氯离子渗透等级
实施例1 F300 P10 RCM-Ⅴ
实施例2 F300 P10 RCM-Ⅴ
实施例3 F300 P10 RCM-Ⅴ
实施例4 F300 P10 RCM-Ⅳ
实施例5 F300 P10 RCM-Ⅳ
对比例1 F300 P10 RCM-Ⅲ
对比例2 F300 P10 RCM-Ⅲ
对比例3 F300 P10 RCM-Ⅳ
对比例4 F300 P10 RCM-Ⅳ
对比例5 F300 P10 RCM-Ⅲ
对比例6 F300 P10 RCM-Ⅱ
由以上检测结果可以知道，本发明的聚合物修补砂浆具有非常好的力学性能、抗冻性能、抗渗性能和抗氯离子渗透性能；而将少量的稀土氧化物加入到早强剂中可以有效提升聚合物修补砂浆的抗氯离子渗透性能，尤其是单独加入氧化镧的条件下，对抗氯离子渗透性能的提升效果最佳。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：硅酸盐水泥10-15％、高铝水泥3-8％、丙烯酸酯乳液10-18％、改性环氧树脂2-6％、多元胺固化剂3-7％、混合早强剂1-2％、固化促进剂0.5-1.2％、聚丙烯纤维0.1-0.2％、增塑剂0.5-0.8％、增稠剂0.2-0.3％和石英砂余量。
2.如权利要求1所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，所述的硅酸盐水泥为42.5或52.5硅酸盐水泥，所述的高铝水泥为CA-70或者CA-80高铝水泥。
3.如权利要求1所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，所述的改性环氧树脂为氧化石墨烯改性环氧树脂。
4.如权利要求3所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，所述的氧化石墨烯改性环氧树脂的原料包括：接枝有三聚氰胺的氧化石墨烯、环氧树脂和固化剂。
5.如权利要求1所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，所述的混合早强剂为硫酸钠、硫酸钙和稀土氧化物的混合物。
6.如权利要求5所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化铈和氧化铕中的任意一种或多种的混合物。
7.如权利要求6所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，所述的稀土氧化物为氧化镧。
8.如权利要求1所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，所述的石英砂为20-40目、40-80目、120-200目的石英砂复配以(2-3)：(5-8)：1的质量比混合而成。
9.如权利要求1所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆的使用方法，包括以下步骤：
A基础面处理：清除混凝土破损面的松动表层，采用高压水枪冲洗干净，达到基础表面没有松动物、油渍、灰尘；
B砂浆配置：按水料重量比0.1将聚合物修补砂浆粉料与水混合搅拌均匀至施工所需稠度使用即可，需在1h内使用，避免硬化，禁止添加其它外加剂和水泥、砂子等填料；
C施工方法：采用界面剂对混凝土表面进行底涂处理，待界面剂达到粘手状态时将配置好的修补砂浆涂抹在表面，找平抹实，超过10mm厚度涂抹需分层施工；
D养护方法：砂浆施工后，达到终凝后需覆盖塑料薄膜养护，防止水分损失过快影响施工质量。
10.如权利要求9所述的抗冻抗渗聚合物修补砂浆，其特征在于，所述的界面剂为黑龙江省水利科学研究院生产的SB-JM型界面剂。
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