CN116332576A - 一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，包括如下步骤，步骤一、制备充磁液；步骤二、制备磁性集料，将陶粒放置在密闭容器中，注浆管和气管分别与高压注射装置和真空抽吸装置连接，将充磁液注入密闭容器中；步骤三、充磁；步骤四、制备磁性混凝土，将充磁磁性集料与水泥、砂和水混合，制成磁性混凝土，对混凝土构件容易产生裂隙的部位进行磁性混凝土浇筑；步骤五、将油性环氧树脂、固化剂、磁粉、粉煤灰、活性稀释剂以及偶联剂进行混合制备磁性浆液，当产生裂隙时，将磁性浆液注入裂隙中。该方法在易产生裂隙的位置进行磁性混凝土浇筑，产生裂隙后进行磁性浆液修补，实现定向修复，克服了传统修复浆液大量浪费且修复效果无法保障的难题。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土制备及施工领域，特别涉及一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺。
背景技术
由于混凝土的徐变、周围温度及湿度的改变、钢筋受力拉伸、建筑物的不均匀沉降等情况往往导致钢筋混凝土构件产生大小不一的裂隙，裂隙的开展多数会影响混凝土构件的正常使用甚至引起更大的事故。如桥梁伸缩缝是公路桥梁中一个重要且易受损的节点装置，其损坏的过程可以概括为：首先出现破坏的是位于伸缩缝装置与桥面结构之间的过渡区混凝土。损坏的原因主要有:结构的不均匀沉降及过渡区混凝土断裂韧性不足、内部缺陷、抗冲击性能不足以及自身的收缩与徐变等，过渡区混凝土一旦破坏，如果不及时进行修补，由于车辆荷载的反复冲击，会进一步导致伸缩缝装置自身的破坏，进而威胁桥梁结构的安全，同时也影响行车安全，造成不良的社会效应。目前，传统的裂隙修复方法如表面处理法、填充法以及灌浆法等，对修复混凝土微裂隙具有一定的局限性，修复的成本巨大。此外，修复效果不佳，在修复的过程中会浪费大量浆液，不能实现精准修复。磁性混凝土裂缝修复技术是基于磁场的吸附力，能实现精准修复，相比于其他修复方式，修复过程不会浪费大量浆液，施工工艺简单，劳动成本低，在未来具有很大的应用潜力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，在易产生裂隙的位置进行磁性混凝土浇筑，产生裂隙后进行磁性浆液修补，实现定向精准修复，克服了传统修复浆液大量浪费且修复效果无法保障的难题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，包括如下步骤，
步骤一、制备充磁液，将钕铁硼粉、水、水泥混合均匀制成充磁液；
步骤二、制备磁性集料，将陶粒放置在密闭容器中，密闭容器开设分别与注浆管和气管连接的安装孔，注浆管和气管分别与高压注射装置和真空抽吸装置连接，通过高压注射装置将步骤一制备的充磁液注入密闭容器中，同时开启真空抽吸装置进行抽真空操作；
步骤三、充磁，通过充磁机对磁性集料进行充磁；
步骤四、制备磁性混凝土，将步骤三制备的充磁磁性集料与水泥、砂和水混合，经过搅拌、成型、养护制成磁性混凝土，对混凝土构件容易产生裂隙的部位进行磁性混凝土浇筑；
步骤五、制备磁性浆液，将油性环氧树脂、固化剂、磁粉、粉煤灰、活性稀释剂以及偶联剂进行混合制备磁性浆液，当步骤四浇筑的混凝土结构产生裂隙时，将磁性浆液通过注浆管注入裂隙中。
优选的方案中，所述步骤一中，充磁液的各组分的质量份数为：钕铁硼粉3~5份，水1份，水泥1份。
优选的方案中，所述步骤一中，钕铁硼粉和水泥加入容器中进行搅拌混合，然后加入水进行再次搅拌。
优选的方案中，所述步骤四中，充磁磁性集料与水泥、砂以及水的质量配比为：2.72：1：1.11：0.38。
优选的方案中，所述步骤五中，各组分的重量份数为：油性环氧树脂100份、固化剂50份、磁粉80~100份、粉煤灰80~100份、活性稀释剂9~12份、偶联剂1.5份。
优选的方案中，所述步骤五中，制备磁性混凝土时，首先加入粉煤灰和磁粉进行搅拌混合，然后再依次加入油性环氧树脂、固化剂、活性稀释剂和偶联剂，用搅拌棒进行同方向搅拌。
本发明提供的一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，具有以下有益效果：
1、本发明制备的磁性混凝土采用的磁性集料带有磁性，在进行裂隙修复时，磁性混凝土能产生磁场，可以吸附磁性浆液，不会浪费大量磁性浆液。
2、本工艺为传统工艺不能修复的裂隙提供了可行性，与传统修复工艺相比，能实现精准修复；裂隙修补工艺更加简便、劳动强度低、人工成本低。
3、本发明可实现利用磁性混凝土产生的磁场修复混凝土结构产生的裂隙。在磁场的吸附作用下，即使是微小的裂隙，磁性浆液也能沿着裂隙渗入混凝土构件内部。
4、本发明所采用的集料带有磁性，所充的磁场强度能满足吸附磁性砂浆的要求，不会使集料吸附成团，可在磁性混凝土中均匀分布。使用磁性砂浆修补裂隙时，由于集料带有磁场，能吸附磁性浆液，可实现定向精准修复，克服了传统修复浆液大量浪费且修复效果无法保障的难题，提高了裂隙的修补率。
5、本发明所采用的磁性浆液有很强的耐化学腐蚀性，力学强度很高，而且可以在水下、低温、高温等环境条件下固化，收缩性小于2%，能避免在固化时由于体积收缩变化而对混凝土裂隙产生不利的影响。同时，磁性浆液可以在相当宽泛的温度范围内固化，可以在大部分环境中发挥作用。
6、本发明所采用的磁性浆液有很强的抗分散性，普通砂浆在水下进行裂隙修复时会浑水，但磁性浆液克服了这个缺点，在水下进行裂隙修复时不会浑水，可以应用于水下裂隙修补。
7、本发明所采用的油性环氧树脂密实性好、力学性能高、具有很强的内聚力，分子结构致密、具有很高的粘附力、能与水下损伤的结构物形成良好的粘接包裹。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的整体工艺图；
图2为本发明待充磁陶粒制备过程示意图；
图3为本发明磁性混凝土桥梁（柱/梁）裂隙修复示意图；
图4为本发明磁性混凝土桥梁（柱/梁）裂隙修复效果示意图；
图中：密闭容器1，注浆管2，气管3，高压注射装置4，真空抽吸装置5，充磁液6，充磁机7，磁性混凝土8，磁性浆液9，陶粒10。
具体实施方式
一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，其特征在于，包括如下步骤，
步骤一、制备充磁液，将钕铁硼粉、水、水泥混合均匀制成充磁液。
钕铁硼粉、水、水泥的质量配比为3:1:1，钕铁硼粉和水泥加入容器中进行搅拌混合，然后加入水进行再次搅拌。
由于加入了由钕铁硼粉使得充磁液带有磁性，钕铁硼粉是由钕(Nd）、铁（Fe）、硼（B）形成的四方晶系晶体，是以金属间化合物Nd2Fe14B为基础的永磁材料。钕铁硼磁铁是现今磁性仅次于绝对零度钬磁铁的永久磁铁，同时还具有高饱和磁化强度，高的单轴各向异性和高的居里温度。
步骤二、制备磁性集料，将陶粒放置在密闭容器中，密闭容器开设分别与注浆管和气管连接的安装孔，注浆管和气管分别与高压注射装置和真空抽吸装置连接，通过高压注射装置将步骤一制备的充磁液注入密闭容器中，同时开启真空抽吸装置进行抽真空操作。
陶粒内部结构特征呈细密蜂窝状微孔且内部多孔，正是由于陶粒内部的这种结构特征使得充磁液能够被真空抽吸装置和高压注射装置压入陶粒的孔隙中，且陶粒具一定强度、坚固性、质轻、耐腐蚀、抗冻、抗震和良好的隔绝性等多功能特点。同时，采用陶粒作为集料成本低，能降低造价。
步骤三、充磁，通过充磁机对磁性集料进行充磁。通过充磁机充磁之后，磁性集料带有弱磁场，且所充磁场强度满足磁性集料不会吸附聚团的要求。
步骤四、制备磁性混凝土，将步骤三制备的充磁磁性集料与水泥、砂和水混合，充磁磁性集料与水泥、砂和水按照2.72：1：1.11：0.38的质量比例混合，经过搅拌、成型、养护制成磁性混凝土，对混凝土构件容易产生裂隙的部位进行磁性混凝土浇筑。如混凝土梁应该布置在跨中部位，混凝土柱和桥梁应该布置在柱的节点位置与中间位置。
步骤五、制备磁性浆液，将油性环氧树脂、固化剂、磁粉、粉煤灰、活性稀释剂以及偶联剂进行混合制备磁性浆液，当步骤四浇筑的混凝土结构产生裂隙时，将磁性浆液通过注浆管注入裂隙中。磁性浆液在磁性混凝土的磁场作用下，能渗入微裂缝，进入混凝土构件内部，定向修补裂隙。
油性环氧树脂、固化剂、磁粉、粉煤灰、活性稀释剂以及偶联剂的质量比为100：50：100：100：9：1.5。
磁性浆液有很强的耐化学腐蚀性、力学强度很高、具有一定可吸附的磁性和良好的流动性。同时，磁性浆液可以在水下、低温、高温等环境条件下固化，收缩性小于2%，能避免在固化时由于体积收缩变化而对混凝土裂隙产生不利的影响。
油性环氧树脂（抗腐蚀性好、密实性好、拥有天然的憎水性，环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键，使其具有很高的粘附力，能与水下损伤的结构物形成良好的粘接包裹，可隔绝钕铁硼粉与外界海水、空气接触，增强磁性浆液的抗腐蚀性能。
磁粉为Fe3O4粉末，具有磁性，是一种常用磁性材料。正是因为有磁粉的存在才使得磁性浆液带有磁性，在修补裂隙时，能被磁性混凝土产生的磁场吸附，使磁性浆液能趋向性流入裂隙、修补缝隙，达到定向修复效果。
活性稀释剂为丁基缩水甘油醚，由于油性环氧树脂黏度高、溶体流动性，在修补裂缝时不利于充满整个微裂缝，通常采用加入活性稀释剂来降低油性环氧树脂黏度。活性稀释剂不仅可以降低环氧树脂的黏度，而且由于具有环氧基团，可以直接参与油性环氧树脂的固化反应，从而减少固化收缩率，确保了环氧树脂固化物的稳定性和长效性。
固化剂为高渗透环氧树脂灌浆液。固化剂的作用在于与油性环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，使得环氧树脂流态化合物成型为固化物，同时，把复合材料骨材包络在网状体之中，发挥环氧树脂的强度。
偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，是提高浆液和待修补界面粘合强度的助剂。偶联剂的一种基团能与环氧树脂发生反应，从而能使混凝土与环氧树脂联结更紧密。
在制备磁性混凝土时，首先加入粉煤灰和磁粉进行搅拌混合，然后再依次加入油性环氧树脂、固化剂、活性稀释剂和偶联剂，用搅拌棒进行同方向搅拌。
Claims (6)
1.一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，其特征在于，包括如下步骤，
步骤一、制备充磁液，将钕铁硼粉、水、水泥混合均匀制成充磁液；
步骤二、制备磁性集料，将陶粒放置在密闭容器中，密闭容器开设分别与注浆管和气管连接的安装孔，注浆管和气管分别与高压注射装置和真空抽吸装置连接，通过高压注射装置将步骤一制备的充磁液注入密闭容器中，同时开启真空抽吸装置进行抽真空操作；
步骤三、充磁，通过充磁机对磁性集料进行充磁；
步骤四、制备磁性混凝土，将步骤三制备的充磁磁性集料与水泥、砂和水混合，经过搅拌、成型、养护制成磁性混凝土，对混凝土构件容易产生裂隙的部位进行磁性混凝土浇筑；
步骤五、制备磁性浆液，将油性环氧树脂、固化剂、磁粉、粉煤灰、活性稀释剂以及偶联剂进行混合制备磁性浆液，当步骤四浇筑的混凝土结构产生裂隙时，将磁性浆液通过注浆管注入裂隙中。
2.根据权利要求1所述的一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，其特征在于，所述步骤一中，充磁液的各组分的质量份数为：钕铁硼粉3~5份，水1份，水泥1份。
3.根据权利要求1所述的一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，其特征在于，所述步骤一中，钕铁硼粉和水泥加入容器中进行搅拌混合，然后加入水进行再次搅拌。
4.根据权利要求1所述的一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，其特征在于，所述步骤四中，充磁磁性集料与水泥、砂以及水的质量配比为：2.72：1：1.11：0.38。
5.根据权利要求1所述的一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，其特征在于，所述步骤五中，各组分的重量份数为：油性环氧树脂100份、固化剂50份、磁粉80~100份、粉煤灰80~100份、活性稀释剂9~12份、偶联剂1.5份。
6.根据权利要求1所述的一种磁性混凝土制备及其裂隙修复工艺，其特征在于，所述步骤五中，制备磁性混凝土时，首先加入粉煤灰和磁粉进行搅拌混合，然后再依次加入油性环氧树脂、固化剂、活性稀释剂和偶联剂，用搅拌棒进行同方向搅拌。
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