CN116789433A - 一种醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种醋酸乙烯‑乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料及其制备方法。所述地聚物修补材料包括：水30～40份、水玻璃10～20份、复合胶凝材料100份、河砂150～300份、醋酸乙烯‑乙烯共聚物乳液1～3份、减水剂0.2～1份、早强剂0.5～1.5份和缓凝剂0.1～0.5份；复合胶凝材料包括：高炉矿渣微粉30～70份、低温煅烧的拜耳法赤泥20～50份、铝酸钙水泥5～10份和脱硫石膏5～10份。本发明地聚物修补材料，主要用于常见混凝土结构的修补，具有较好的灌注性，3d抗压强度35‑45MPa，28d抗压强度45‑65MPa；7d膨胀率0.05％～0.20％，28d粘结强度2.0‑3.5MPa。
Description
技术领域
本发明属于混凝土修补材料技术领域，涉及一种醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料及其制备方法。
背景技术
混凝土一旦开裂，将严重影响其力学性能和耐久性。为了避免裂缝给混凝土结构带来的不利影响，需采用修补材料进行修补。常用的修补有聚合物修补材料、无机胶凝材料修补材料等。其中聚合物修补材料，有低粘度环氧灌浆材料、弹性聚氨酯灌浆材料、树脂基修补材料等，具有较好的粘结性，但存在易老化、成本高等缺点；无机胶凝材料修补材料有硅酸盐水泥基、硫铝酸盐水泥基、地聚物胶凝材料等，具有强度高、成本低等优点，但存在粘结强度低等缺点；地聚物胶凝材料具有强度高、可灌注性好、低碳环保的等优点，但同时存在易收缩开裂和脆性大等缺点。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
针对现有地聚物胶凝材料存在的易收缩开裂和脆性大等问题，本发明的目的是提供一种醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明提供一种醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水30～40份、水玻璃10～20份、复合胶凝材料100份、河砂150～300份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液1～3份、减水剂0.2～1份、早强剂0.5～1.5份和缓凝剂0.1～0.5份；
其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉30～70份、低温煅烧的拜耳法赤泥20～50份、铝酸钙水泥5～10份和脱硫石膏5～10份。
优选的，所述高炉矿渣微粉为S95级及以上的高炉矿渣微粉，所述高炉矿渣微粉的比表面积≥350m2/kg。
优选的，所述铝酸钙水泥符合国家标准《铝酸盐水泥》GB/T 201-2015；所述铝酸钙水泥的比表面积≥350m2/kg。
优选的，所述低温煅烧的拜耳法赤泥的制备方法为：将拜耳法赤泥采用微波加热至600～800℃，达到目标温度后，恒温煅烧1h，冷却后，粉磨至比表面积≥350m2/kg。
优选的，所述脱硫石膏为燃煤电厂收集二氧化硫所得固体废弃物；所述脱硫石膏的主要矿物组成为二水石膏，粒径≤75μm。
优选的，所述醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液的粘度为500-1000mPa·s，固含量为50～60％。
优选的，所述水玻璃的模数为1.5，波美度为40。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂粉剂，所述早强剂为硫酸钠，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
优选的，所述河砂为粒径≤2.5mm的天然砂。
本发明还提供一种地聚物修补材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按质量份称取各原料组分，备用；
(2)将高炉矿渣微粉、低温煅烧的拜耳法赤泥、铝酸钙水泥、脱硫石膏依次加入混料机中，搅拌至均匀，得复合胶凝材料；
(3)将水、水玻璃、复合胶凝材料、河砂、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液、减水剂、早强剂和缓凝剂依次加入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得。
有益效果：
1、本发明醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料力学强度高且耐久性好，克服了地聚物胶凝材料脆性大、收缩率高的缺点，通过掺加复合胶凝材料(如铝酸钙水泥、脱硫石膏)、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液等进行改性，在地聚物胶凝材料具有早强、耐腐蚀、耐水抗渗、耐高温、生产工艺简单、致密性好等特点的基础上，进一步提高地聚物胶凝材料的性能，通过优化配比设计，制备出绿色环保、强度高、粘结强度高、微膨胀的地聚物修补材料；所用原料来源广泛，易于获取，制备成本低，克服了现有技术中成本高昂的缺陷，适合工业化生产。
2、本发明以高炉矿渣微粉、低温煅烧的拜耳法赤泥、铝酸钙水泥、脱硫石膏等为主要原料，以工业废物利用为主，是一种环境友好的建筑材料。在地聚物胶凝材料存在问题的基础上，采用低温煅烧的拜耳法赤泥增大了其抗压强度，采用铝酸钙水泥和脱硫石膏减小了其收缩率，采用醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液提高了其粘结强度，采用减水剂、早强剂和缓凝剂确保了其施工性能。
3、本发明醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，主要用于常见混凝土结构的修补，具有较好的灌注性，在30min内，流动度≥250mm；3d抗压强度为35-45MPa，28d抗压强度为45-65MPa；7d膨胀率在0.05％～0.20％，28d粘结强度为2.0 -3.5MPa。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明针对目前地聚物胶凝材料存在的收缩率高或粘结强度低，难以有效的修补混凝土裂缝的问题，提供一种醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水30～40份(例如，30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份)、水玻璃10～20份(例如，10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份)、复合胶凝材料100份、河砂150～300份(例如，150份、160份、170份、180份、190份、200份、210份、220份、230份、240份、250份、260份、270份、280份、290份或300份)、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液1～3份(例如，1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2.0份、2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份、2.9份或3.0份)、减水剂0.2～1份(例如，0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.60份、0.7份、0.8份、0.9份或1.0份)、早强剂0.5～1.5份(例如，0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份或1.5份)和缓凝剂0.1～0.5份(例如，0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份)；
其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉30～70份(例如30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份或70份)、低温煅烧的拜耳法赤泥20～50份(例如20份、25份、30份、35份、40份、45份或50份)、铝酸钙水泥5～10份(例如5份、6份、7份、8份、9份或10份)和脱硫石膏5～10份(例如5份、6份、7份、8份、9份或10份)。
本发明优选实施例中，高炉矿渣微粉为S95级及以上的高炉矿渣微粉，所述高炉矿渣微粉的比表面积≥350m2/kg。
本发明优选实施例中，铝酸钙水泥符合国家标准《铝酸盐水泥》GB/T201-2015；所述铝酸钙水泥的比表面积≥350m2/kg。
本发明优选实施例中，低温煅烧的拜耳法赤泥的制备方法为：将拜耳法赤泥采用微波加热至600～800℃(例如，600℃、700℃或800℃)，达到目标温度后，恒温煅烧1h，快速冷却后，粉磨至比表面积≥350m2/kg。
本发明采用微波加热方法进行热激发，一是相比常规加热，微波加热具有加热速率快、能耗小等优点；二是通过将赤泥加热至600～800℃，在此温度范围时，赤泥中的氧化硅和氧化铝等组分的硅氧键和铝氧键打开，氧化物活性得到有效热激发，从而在该胶凝材料体系中发挥出较好的活性。
本发明采用低温煅烧的拜耳法赤泥，不仅利用了其主要矿物组分活性二氧化硅和氧化铝等，生成聚合度较高的水化硅铝矿物，而且利用了其碱组分，辅助水玻璃中的碱组分，从而在该胶凝材料体系中表现出较好的活性，提高其早期强度和后期强度。
本发明优选实施例中，脱硫石膏为燃煤电厂收集二氧化硫所得固体废弃物；所述脱硫石膏的主要矿物组成为二水石膏，粒径≤75μm。
本发明采用脱硫石膏，能与铝酸钙水泥生成钙矾石，从而产生膨胀效应，达到微膨胀的效果。
本发明优选实施例中，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液的粘度为500-1000mPa·s，固含量为50～60％。
本发明采用醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液，不仅填充在无定形胶凝物质间隙，而且与修补的混凝土表面有较好的粘结效果，硬化后形成网络结构，从而不仅增强了其粘结强度，减少了微裂缝的产生，而且同时延缓了基体内部水分的蒸发散失，降低收缩率。
本发明优选实施例中，水玻璃的模数为1.5，波美度为40。
本发明水玻璃模数为1.5，若水玻璃模数较大，其Na2O含量偏低，不利于矿粉等的活性激发；若水玻璃模数偏小，其Na2O含量过高，过高的钠离子对硬化体的结构形成不利，从而影响硬化体的力学性能。
本发明优选实施例中，减水剂为聚羧酸减水剂粉剂，早强剂为硫酸钠，缓凝剂为葡萄糖酸钠。
本发明优选实施例中，河砂为粒径≤2.5mm的天然砂。
本发明还提供一种地聚物修补材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按质量份称取各原料组分，备用；
(2)将高炉矿渣微粉、低温煅烧的拜耳法赤泥、铝酸钙水泥、脱硫石膏依次加入混料机中，搅拌至均匀，得复合胶凝材料；
(3)将水、水玻璃、复合胶凝材料、河砂、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液、减水剂、早强剂和缓凝剂依次加入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得。
下面通过具体实施例对本发明一种醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料进行详细说明。
下面实施例中所采用的原料：
高炉矿渣微粉：高炉矿渣微粉为中国建筑材料协会标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉质量等级评定》T/CBMF 74-2020、T/CCPA12-2020中规定的S95及以上的高炉矿渣微粉，比表面积≥350m2/kg。
低温煅烧的拜耳法赤泥：将拜耳法赤泥采用微波加热至700℃，达到目标温度后，恒温煅烧1h，快速冷却后，粉磨至比表面积≥350m2/kg，其主要矿物组成为活性二氧化硅、活性氧化铝等。
铝酸钙水泥：符合国家标准《铝酸盐水泥》GB/T 201-2015表1中要求的铝酸盐水泥，且比表面积≥350m2/kg。
脱硫石膏：燃煤电厂收集二氧化硫所得固体废弃物，其主要矿物组成为二水石膏，粒径≤75μm。
水玻璃：模数为1.5，波美度为40。
醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液：粘度为500-1000mPa·s，固含量为54.5％。
河砂：粒径≤2.5mm的天然砂。
减水剂：市售聚羧酸减水剂粉剂；早强剂：市售硫酸钠；缓凝剂：市售葡萄糖酸钠。
实施例1
本实施例的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水35份、水玻璃10～20份、复合胶凝材料100份、河砂200份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液2.0份、减水剂(聚羧酸减水剂粉剂)0.6份、早强剂(硫酸钠)1.0份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.3份；其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉50份、低温煅烧的拜耳法赤泥35份、铝酸钙水泥7.5份、脱硫石膏7.5份。
本实施例地聚物修补材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按质量份称取各原料组分，备用；
(2)将高炉矿渣微粉、低温煅烧的拜耳法赤泥、铝酸钙水泥、脱硫石膏依次加入混料机中，搅拌至均匀，得复合胶凝材料；
(3)将水、水玻璃、复合胶凝材料、河砂、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液、减水剂、早强剂、缓凝剂依次加入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得。
其中，水玻璃分别采用10份、12份、14份、16份、18份或20份，其他原料组分的用量不变，分别制备得到相应的地聚物修补材料，对应于下表1中的编号1、2、3、4、5、6。并对地聚物修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和7d的膨胀率进行测试，测试结果见表1：
表1水玻璃对地聚物修补材料性能的影响
从表1可以看出，随着水玻璃份数的增加，地聚物修补材料的流动度越来越大，从而对施工性能越来越有利，水玻璃增加之所以使流动度增大，是由于水玻璃中含有一定量的水分，从而使体系的水分增加，导致流动度增大；3d和28d的抗压强度均呈现先增大后减小的趋势，其中在质量份数为16份时最好，水玻璃一方面会激发矿粉和赤泥的活性，从而与之生成新的矿物，但过多，会增加体系中的钠离子含量，从而对硬化体不利；28d粘结强度也有相同的规律，水玻璃的增多，会使体系中的凝胶生成增多，但过多对强度不利；7d的膨胀率随着水玻璃质量分数的增加呈现逐渐减小的趋势，水玻璃的增多，生成产物中凝胶的占比增多，从而使体系的膨胀率逐渐减小。从以上分析可知，水玻璃在该体系中，一是为该体系提供活性激发的碱组分，从而使矿粉和赤泥表现出较好的活性；二是为该体系提供硅氧四面体，从而有利于硬化体结构的形成。
实施例2
本实施例的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水35份、水玻璃15份、复合胶凝材料100份、河砂200份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液2.0份、减水剂(聚羧酸减水剂粉剂)0.6份、早强剂(硫酸钠)1.0份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.3份；
其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：组1：高炉矿渣微粉30份、低温煅烧的拜耳法赤泥50份、铝酸钙水泥10份、脱硫石膏为10份；组2：高炉矿渣微粉40份、低温煅烧的拜耳法赤泥40份、铝酸钙水泥10份、脱硫石膏为10份；组3：高炉矿渣微粉50份、低温煅烧的拜耳法赤泥35份、铝酸钙水泥7.5份、脱硫石膏为7.5份；组4：高炉矿渣微粉60份、低温煅烧的拜耳法赤泥30份、铝酸钙水泥5份、脱硫石膏为5份；组5：高炉矿渣微粉70份、低温煅烧的拜耳法赤泥20份、铝酸钙水泥5份、脱硫石膏为5份。
本实施例地聚物修补材料的制备方法同实施例1。
其中，复合胶凝材料分别采用组1、组2、组3、组4或组5，其它原料组分的用量不变，分别制备得到相应的地聚物修补材料，对应于下表2中的编号1、2、3、4、5。并对地聚物修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和7d的膨胀率进行测试，测试结果见表2：
表2复合胶凝材料组分对地聚物修补材料性能的影响
从表2可以看出，随着高炉矿渣微粉质量份数的增加，低温煅烧的拜耳法赤泥份数、铝酸钙水泥份数和脱硫石膏份数的减少，一是初始流动度和30min流动度逐渐增大，但增大的幅度不大；二是3d和28d的抗压强度呈现先增大后减小的趋势，相应地28d的粘结强度也呈现先增大后减小的趋势；三是7d膨胀率呈现逐渐减小的趋势。从以上试验结果可知，铝酸钙水泥和脱硫石膏生成钙矾石，使该体系产生膨胀效应，从而随着二者比例的减少，7d的膨胀率逐渐减小；矿粉和赤泥则在碱激发的作用下相互协同，生成水化硅铝酸盐矿物，与铝酸钙水泥和脱硫石膏的水化产物，共同形成密实的结构体。
实施例3
本实施例的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水35份、水玻璃15份、复合胶凝材料100份、河砂150～300份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液2.0份、减水剂(聚羧酸减水剂粉剂)0.6份、早强剂(硫酸钠)1.0份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.3份；其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉50份、低温煅烧的拜耳法赤泥35份、铝酸钙水泥7.5份、脱硫石膏为7.5份。
本实施例地聚物修补材料的制备方法同实施例1。
其中，河砂分别采用150份、200份、250份或300份，其他原料组分的用量不变，分别制备得到相应的地聚物修补材料，对应于下表3中的编号1、2、3、4。并对地聚物修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和7d的膨胀率进行测试，测试结果见表3：
表3河砂份数对地聚物修补材料性能的影响
从表3可以看出，随着河砂份数的增加，一是地聚物修补材料的流动度越来越小；二是3d和28d的抗压强度先增大后减小，28d粘结强度也呈现先增大减小的趋势；三是7d膨胀率逐渐增大。从以上规律可知，随着河砂份数的增加，即浆骨比的减小，对修补材料的流动性不利，对硬化体的抗压强度和粘结强度则存在最佳值，此外，河砂份数的增加，可以较好的发挥骨料对硬化体的体积稳定性作用，从而表现为略微增加。
实施例4
本实施例的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水35份、水玻璃15份、复合胶凝材料100份、河砂200份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液1～3份、减水剂(聚羧酸减水剂粉剂)0.6份、早强剂(硫酸钠)1.0份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.3份；其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉50份、低温煅烧的拜耳法赤泥35份、铝酸钙水泥7.5份、脱硫石膏为7.5份。
本实施例地聚物修补材料的制备方法同实施例1。
其中，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液分别采用1份、1.5份、2.0份、2.5份或3.0份，其他原料组分的用量不变，分别制备得到相应的地聚物修补材料，对应于下表4中的编号1、2、3、4、5。并对地聚物修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和7d的膨胀率进行测试，测试结果见表4：
表4醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液份数对地聚物修补材料性能的影响
从表4可以看出，随着醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液份数的增加，一是地聚物修补材料的流动度越来越小；二是3d和28d的抗压强度逐渐减小，28d粘结强度则逐渐增大；三是7d膨胀率逐渐减小。从以上分析可知，醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液主要对粘结强度有利，对其它性能则不利。
实施例5
本实施例的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水35份、水玻璃15份、复合胶凝材料100份、河砂200份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液2.0份、减水剂(聚羧酸减水剂粉剂)0.2～1份、早强剂(硫酸钠)1.0份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.3份；其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉50份、低温煅烧的拜耳法赤泥35份、铝酸钙水泥7.5份、脱硫石膏为7.5份。
本实施例地聚物修补材料的制备方法同实施例1。
其中，减水剂分别采用0.2份、0.4份、0.6份、0.8份或1.0份，其他原料组分的用量不变，分别制备得到相应的地聚物修补材料，对应于下表5中的编号1、2、3、4、5。并对地聚物修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和7d的膨胀率进行测试，测试结果见表5：
表5减水剂份数对地聚物修补材料性能的影响
从表5可以看出，随着减水剂质量份数的增加，一是地聚物修补材料的流动度越来越大；二是3d和28d的抗压强度逐渐减小，28d粘结强度也逐渐减小，但减小的幅度均较小；三是对7d的膨胀率则基本上没有影响。因此，减水剂主要对浆体的流动性有利，对其它性能影响不大。
实施例6
本实施例的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水35份、水玻璃15份、复合胶凝材料100份、河砂200份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液2.0份、减水剂(聚羧酸减水剂粉剂)0.6份、早强剂(硫酸钠)0.5～1.5份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.3份；其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉50份、低温煅烧的拜耳法赤泥35份、铝酸钙水泥7.5份、脱硫石膏为7.5份。
本实施例地聚物修补材料的制备方法同实施例1。
其中，早强剂(硫酸钠)分别采用0.5份、1.0份或1.5份，其他原料组分的用量不变，分别制备得到相应的地聚物修补材料，对应于下表6中的编号1、2、3。并对地聚物修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和7d的膨胀率进行测试，测试结果见表6：
表6硫酸钠份数对修补材料性能的影响
从表6可以看出，随着硫酸钠质量份数的增加，一是地聚物修补材料的流动度越来越小，尤其是30min时的流动度；二是3d和28d的抗压强度逐渐减大，28d粘结强度也逐渐增大，但增大的幅度均较小；三是对7d的膨胀率则基本上没有影响。因此，早强剂在不影响浆体流动性的前提下，对早期抗压强度、粘结强度和膨胀率有利。
实施例7
本实施例的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水35份、水玻璃15份、复合胶凝材料100份、河砂200份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液2.0份、减水剂(聚羧酸减水剂粉剂)0.6份、早强剂(硫酸钠)1.0份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.1～0.5份；其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉50份、低温煅烧的拜耳法赤泥35份、铝酸钙水泥7.5份、脱硫石膏为7.5份。
本实施例地聚物修补材料的制备方法同实施例1。
其中，缓凝剂(葡萄糖酸钠)分别采用0.1份、0.3份或0.5份，其他原料组分的用量不变，分别制备得到相应的地聚物修补材料，对应于下表7中的编号1、2、3。并对地聚物修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和7d的膨胀率进行测试，测试结果见表7：
表7缓凝剂份数对地聚物修补材料性能的影响
从表7可以看出，随着缓凝剂质量份数的增加，一是地聚物修补材料的流动度越来越大，尤其是30min时的流动度；二是3d和28d的抗压强度逐渐减小，但减小的幅度均较小，28d粘结强度则基本上没有变化；三是对7d的膨胀率则基本上没有影响。因此，缓凝剂延缓了浆体早期的水化硬化速度，从而对初始和30min的流动性有利。
实施例8
本实施例的醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，包括下述质量份的组分：水30～40份、水玻璃15份、复合胶凝材料100份、河砂200份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液2.0份、减水剂(聚羧酸减水剂粉剂)0.6份、早强剂(硫酸钠)1.0份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.3份；其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉50份、低温煅烧的拜耳法赤泥35份、铝酸钙水泥7.5份、脱硫石膏为7.5份。
本实施例地聚物修补材料的制备方法同实施例1。
其中，水分别采用30份、35份或40份，其他原料组分的用量不变，分别制备得到相应的地聚物修补材料，对应于下表8中的编号1、2、3。并对地聚物修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和7d的膨胀率进行测试，测试结果见表8：
表8水份数对地聚物修补材料性能的影响
从表8可以看出，随着水份数的增加，地聚物修补材料的流动度越来越大；3d和28d的抗压强度呈现逐渐减小的趋势，28d粘结强度也有相同的规律；7d的膨胀率随着水质量分数的增加呈现逐渐减小的趋势。因此，水份数的增加，对浆体的流动性有利，但对硬化体的抗压强度、粘结强度和膨胀率不利。
对比例1
本对比例与实施例1中编号3的地聚物修补材料(下述简称为实施例1-3)的区别仅在于：水玻璃的份数为8，其余均与实施例1-3保持一致。
对比例2
本对比例与实施例2中编号3的地聚物修补材料(下述简称为实施例2-3)的区别仅在于：复合胶凝材料组成的质量份数不同，分别为：高炉矿渣微粉80份、低温煅烧的拜耳法赤泥15份、铝酸钙水泥2.5份、脱硫石膏为2.5份，其余均与实施例2-3保持一致。
对比例3
本对比例与实施例3中编号3的地聚物修补材料(下述简称为实施例3-3)的区别仅在于：河砂的质量份数为350份，其余均与实施例3-3保持一致。
对比例4
本对比例与实施例4中编号3的地聚物修补材料(下述简称为实施例4-3)的区别仅在于：醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液的质量份数为0.5份，其余均与实施例4-3保持一致。
对比例5
本对比例与实施例5中编号3的地聚物修补材料(下述简称为实施例5-3)的区别仅在于：减水剂的质量份数为0.1份，其余均与实施例5-3保持一致。
对比例6
本对比例与实施例6中编号2的地聚物修补材料(下述简称为实施例6-2)的区别仅在于：早强剂的份数为0份，其余均与实施例6-2保持一致。
对比例7
本对比例与实施例7中编号2的地聚物修补材料(下述简称为实施例7-2)的区别仅在于：缓凝剂的份数为0份，其余均与实施例7-2保持一致。
对比例8
本对比例与实施例8中编号2的地聚物修补材料(下述简称为实施例8-2)的区别仅在于：水的份数为25份，其余均与实施例8-2保持一致。
对比例9
本对比例与实施例2中编号3的地聚物修补材料(下述简称为实施例2-3)的区别仅在于：所采用的拜耳法赤泥未经低温煅烧。
对比例10
本对比例与实施例1的地聚物修补材料的区别仅在于：只含有高炉矿渣微粉这一种胶凝材料，其包括下述质量份的组分：
水35份、水玻璃15份、高炉矿渣微粉100份、河砂200份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液2.0份、减水剂(聚羧酸减水剂粉剂)0.6份、早强剂(硫酸钠)1.0份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.3份。
对对比例1-10所得的修补材料的性能进行测试，并与相应的实施例进行对比，结果如下表9所示：
表9对比例1-10所得修补材料的性能数据
从表9中的数据可以看出，对比例1说明水玻璃的份数变化，对流动度和抗压强度均有较大的影响；对比例2说明复合胶凝材料组分变化时，对抗压强度、膨胀率均有不利的影响；对比例3说明河砂的份数过多，对流动度、抗压强度、粘结强度均产生不利的影响，尤其是对流动度和粘结强度；对比例4说明醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液的份数过少，对粘结强度产生不利的影响；对比例5说明聚羧酸减水剂过少，对流动度产生明显不利的影响，但对其它性能影响不大；对比例6说明不掺加早强剂硫酸钠时，对3d的抗压强度影响较大，表现为减小；对比例7说明若不掺加缓凝剂，则30min时的流动度损失明显增大，但对其它性能影响较小；对比例8说明水的份数较少时，虽然有利于力学性能，但使流动度明显减小。对比例9说明，由于未经煅烧的拜耳法赤泥活性较差，其抗压强度明显小于采用煅烧的拜耳法赤泥。对比例10说明，如果胶凝组分仅为高炉矿渣微粉，则不仅抗压强度比采用复合胶凝材料的小，而且膨胀率为负值，即表现为收缩。
备注：上表1-9中的流动度、抗压强度均参照中华人民共和国建筑工业行业标准《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T 408-2019进行；
28d粘结强度由粘结抗折试验给出，实验预准备普通硅酸盐水泥成型的砂浆试块，养护至28d时用电锯将试块锯成相同的两部分，并将截面刻槽，深度为2-3mm，增加粘结面的咬合力，再浇筑该修补材料，在标养室养护至规定龄期后，在抗折试验机上测试抗折强度，通过粘结两个破碎试块的抗折强度来作为粘结强度的判断。
7d膨胀率测试，参照中国建筑材料协会标准《混凝土用氧化镁膨胀剂》(T/CBMF19-2017)中的附录A进行。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液改性的地聚物修补材料，其特征在于，包括下述质量份的组分：水30～40份、水玻璃10～20份、复合胶凝材料100份、河砂150～300份、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液1～3份、减水剂0.2～1份、早强剂0.5～1.5份和缓凝剂0.1～0.5份；
其中复合胶凝材料包括下述质量份的组分：高炉矿渣微粉30～70份、低温煅烧的拜耳法赤泥20～50份、铝酸钙水泥5～10份和脱硫石膏5～10份。
2.根据权利要求1所述的地聚物修补材料，其特征在于，所述高炉矿渣微粉为S95级及以上的高炉矿渣微粉，所述高炉矿渣微粉的比表面积≥350m2/kg。
3.根据权利要求1所述的地聚物修补材料，其特征在于，所述铝酸钙水泥符合国家标准《铝酸盐水泥》GB/T 201-2015；所述铝酸钙水泥的比表面积≥350m2/kg。
4.根据权利要求1所述的地聚物修补材料，其特征在于，所述低温煅烧的拜耳法赤泥的制备方法为：将拜耳法赤泥采用微波加热至600～800℃，达到目标温度后，恒温煅烧1h，冷却后，粉磨至比表面积≥350m2/kg。
5.根据权利要求1所述的地聚物修补材料，其特征在于，所述脱硫石膏为燃煤电厂收集二氧化硫所得固体废弃物；所述脱硫石膏的主要矿物组成为二水石膏，粒径≤75μm。
6.根据权利要求1所述的地聚物修补材料，其特征在于，所述醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液的粘度为500-1000mPa·s，固含量为50～60％。
7.根据权利要求1所述的地聚物修补材料，其特征在于，所述水玻璃的模数为1.5，波美度为40。
8.根据权利要求1所述的地聚物修补材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂粉剂，所述早强剂为硫酸钠，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。
9.根据权利要求1所述的地聚物修补材料，其特征在于，所述河砂为粒径≤2.5mm的天然砂。
10.如权利要求1-9任一项所述的地聚物修补材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)按质量份称取各原料组分，备用；
(2)将高炉矿渣微粉、低温煅烧的拜耳法赤泥、铝酸钙水泥、脱硫石膏依次加入混料机中，搅拌至均匀，得复合胶凝材料；
(3)将水、水玻璃、复合胶凝材料、河砂、醋酸乙烯-乙烯共聚物乳液、减水剂、早强剂和缓凝剂依次加入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得。
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