CN117105629A - 一种历史建筑防水修复砂浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种历史建筑防水修复砂浆材料及其制备方法，砂浆材料包括混合凝胶材料、骨料、添加剂和水；混合凝胶材料包括熟石灰、白水泥、石灰石粉、硅灰和矿粉；骨料包括河砂；添加剂包括桐油、硅烷、早强助剂、抗泥剂和膨胀剂。混合凝胶材料包括熟石灰，白水泥，重钙粉，硅灰，矿粉。本发明的历史建筑修复砂浆材料属于人造水硬性石灰砂浆修复材料，材料粘结强度适中，早期强度发展较快，与历史建筑兼容性较好，外观接近，且拥有良好的防水效果，耐久性好，服役寿命长的修复材料。适用于历史建筑的勾缝修复和抹灰修复，应用于历史建筑修复中不会对历史建筑造成二次破坏，满足历史建筑“可逆性”要求。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种历史建筑防水修复砂浆材料及其制备方法。
背景技术
历史建筑历经百年、千年的自然风化侵蚀或人为破坏，其外观及结构完整性常遭受不同程度的损坏。近年来，历史建筑遗址修复工作成为极为重要的工作之一。然而，修复材料在应用过程中，经常会出现与原建筑相同或类似的病害特征，在保证历史建筑修缮材料工作性能的同时，最大程度上还原历史建筑外观样貌，实现历史建筑观赏价值的研究也变得及其必要。历史建筑直接暴露于环境中，尤其是沿海城市，最直接的是受到湿环境因素的影响，使砖石历史建筑自身以及后期的修缮材料极易受环境影响而产生病害，从而损害历史建筑应有的历史文物价值，因此应根据建筑自身所处环境特点找到合适的修复材料。
和历史建筑兼容性较好的修复材料以水硬性石灰修复材料为主，然而，大多数水硬性石灰修复材料主要以外观和适应的机械强度为主，适用于砖石历史建筑的内部材料，如用作粘结材料等。应用于勾缝、抹灰等外部材料时，效果并不理想，建筑仍易受湿环境影响，导致建筑原材料和修复材料的提前破坏。
目前，历史建筑修复材料大多以天然水硬性石灰为主，通过烧制和消化粘土质石灰岩或硅质石灰岩获得，但尽数依赖进口，制作工艺繁琐，成本高。人造水硬性石灰是在石灰中掺入火山灰材料或具有水硬性成分的混合材料，价格实惠。大多数修复材料，满足了材料的物理力学性能，却忽略了材料的防水性能，大大降低了材料的耐久性能。
因此，结合砖石历史建筑外观以及建筑所处的环境特点，研发一种外观接近，防水性好，服役寿命长的修复材料极为必要。
发明内容
本发明提供了一种历史建筑防水修复砂浆材料及其制备方法，以解决现有历史建筑修复材料存在的防水性能差，与历史建筑外观差异大、兼容性差的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明提供了一种历史建筑修复砂浆材料，包括如下组份：混合凝胶材料、骨料、添加剂和水；所述混合凝胶材料包括熟石灰、白水泥、石灰石粉、硅灰和矿粉；所述骨料包括河砂；所述添加剂包括桐油、硅烷、早强助剂、抗泥剂和膨胀剂。
所述混合凝胶材料包括熟石灰20-70份，白水泥20-50份，石灰石粉10-40份，硅灰3-12份，矿粉5-20份。
熟石灰中Ca(OH)2含量在90wt％以上，白水泥为标号P.W32.5的白水泥，石灰石粉中CaCO3含量大于85wt％，硅灰中SiO2含量大于90wt％；矿粉的活性指数为S105。
所述混合凝胶材料和所述河砂的质量比为1：(1-3)，所述河砂的粒径≤0.5mm。
所述混合胶凝材料和所述桐油质量比为1:(0.02-0.08)，所述混合胶凝材料和所述硅烷质量比为1:(0.005-0.02)，所述混合胶凝材料和所述早强助剂质量比为1:(0.01-0.04)，所述混合胶凝材料和所述抗泥剂质量比1:(0.003-0.02)，所述混合胶凝材料和所述膨胀剂质量比为1:(0.01-0.03)，所述混合胶凝材料和水的质量比为1:(0.4-0.7)。
所述桐油为熟桐油。
所述硅烷为异丁基三乙氧基硅烷，纯度为99％。
所述早强助剂6.0≤PH值≤7.0，45.9≤有效固体含量≤50.5。
所述抗泥剂为抗泥剂PKC832，浅紫色粘稠液体，1.0≤PH值≤2.0，固含量为60％-70％。
所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂，主要成分包括氧化镁、矿渣、硅酸钠和硫酸钠。
本发明还提供了所述的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，所述方法包括：
(1)将桐油、硅烷、早强助剂、抗泥剂、膨胀剂与水混合，得到添加剂水溶液；
(2)将混合胶凝材料与添加剂水溶液混合，得到混合胶凝材料净浆；
(3)将河砂与混合胶凝材料净浆混合，得到所述的历史建筑修复砂浆材料。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
(1)本发明的历史建筑修复砂浆材料防水性能好，服役寿命长。
(2)本发明的历史建筑修复砂浆材料用水量少，工作性能好，使用方便；凝结时间短，提高了施工效率；力学强度适中，满足历史建筑“可逆性”的要求；改善了材料含泥量的影响，强度发展稳定；收缩小，提高了材料的抗裂性能；耐久性好，大大提升了砂浆材料的服役寿命。
(3)本发明所使用的原材料以及材料凝结生成的产物不含侵蚀性元素或有害元素，与历史建筑兼容性良好、色差小、外观接近、服役时间长，可以对历史建筑实现良好的修复，且不会对历史建筑自身造成二次破坏，且所使用的原材料来源广泛、方便获取、固废环保、成本低。
(4)材料外观与建筑所使用的原材料外观颜色接近，色差小，整体外观协调，大大提升了历史建筑的观赏价值。
(5)本发明的历史建筑修复砂浆材料制作工艺简单，通过混合搅拌即可获得，且施工性好，凝结较快，使用方便、施工效率更高。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明桐油对砂浆材料的吸水率影响规律图；
图2是本发明桐油对砂浆材料的接触角影响规律图；
图3是本发明实施例1的砂浆材料的SEM图；
图4是本发明对比例1的砂浆材料的SEM图；
图5是在冻融循环下，硅灰、矿粉和桐油对砂浆材料质量损失率的影响分析图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合实施例，对本发明作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明提供了一种历史建筑修复砂浆材料，包括如下组份：混合凝胶材料、骨料和添加剂；混合凝胶材料包括熟石灰、白水泥、石灰石粉、硅灰和矿粉；骨料包括河砂；添加剂包括桐油、硅烷、早强助剂、抗泥剂和膨胀剂。
本发明以熟石灰、白水泥、石灰石粉、硅灰和矿粉为混合凝胶材料，以河砂为骨料，以桐油、硅烷、早强助剂、抗泥剂和膨胀剂为添加剂，得到的砂浆材料与砖石砌体具有良好的兼容性，服役时间长，可以对历史建筑实现良好的修复，且不会对历史建筑自身造成二次破坏。在此基础上，修复砂浆的吸水率小，服役寿命大大增长。与传统石灰修复砂浆相比，本发明的砂浆材料凝结硬化快，强度、粘结力明显提高，特别是防水效果明显提升，具有良好的耐候性，非常适用于砖石历史建筑的修复，避免了频繁的复修工作。
本发明的历史建筑修复砂浆材料以熟石灰、白水泥为主要原料，在熟石灰中掺入一定量的水硬性材料，能够在一定程度上避免因石灰材料收缩变形大而带来的建筑风险，并能够提高修复材料的力学性能，获得适宜的机械强度，满足历史建筑修复的“可逆性”要求，并能够明显改善修复砂浆的耐久性能，提高服役寿命。
石灰石粉可以降低砂浆用水量，改善砂浆的工作性能，缩短砂浆的凝结时间，提高施工效率。石灰石粉能够提高砂浆的流动度，改善砂浆的工作性能，主要是因为：一方面，石灰石粉取代了石灰，改善了熟石灰需水量较大的缺点，降低用水量；另一方面，石灰石粉具有填充效应和润滑作用，能够减少细砂间的相互摩擦。适量的石灰石粉能够缩短材料的凝结时间，有利于胶凝材料前期的凝结硬化。主要是因为：石灰石粉具有填充作用，能够填充材料内部空隙，使得材料结构更加致密，有利于凝结硬化。
硅灰和矿粉可以提升砂浆的抗折、抗压性能，提升砂浆的粘结强度，并且粘结强度适中。在一定掺量范围内，矿粉能够增大材料的抗压强度，主要有两方面原因：一方面，矿粉通过和石灰发生直接反应来提高材料强度；另一方面，矿粉通过消耗氢氧化钙，促进材料二次水化来提供强度。
桐油可以优化材料的内部结构，使材料具有良好的防水效果，控制水分进出，大大增强了材料的抗冻融循环性能，以及干湿循环+硫酸盐双因素耦合作用下的抵抗能力，对材料的服役寿命有了大幅度的提升。具体的，桐油是一种油性物质，具有疏水效果，能够起到防水作用。桐油分子填充于砂浆颗粒之间，或包裹住砂浆颗粒，形成一层疏水的分子油膜。在试件干燥后，仍能存在于分子颗粒周围后颗粒之间，这层分子油膜的存在，使得砂浆具备了部分疏水特性，阻挡水分的进出，从而使得砂浆材料具有良好的防水效果，使得砂浆材料的吸水率降低。水分子不易透过砂浆材料，这种阻挡水分进出的作用效果，增大了砂浆材料的抗渗透能力，延长砂浆材料的使用寿命，保护历史建筑。
湿环境往往是造成砂浆材料耐久性降低的主要因素，水分子进入砂浆材料，遇冷膨胀，会使得砂浆材料内部应力增大，从而产生胀裂破坏。同时，水又是携带硫酸盐进入砂浆材料内部以及化学反应的主要介质，硫酸盐进入砂浆材料内部，饱和后将溶解砂浆材料中的钙、铝和硅等成分，形成硫铝酸盐，而硫铝酸盐是一种具有腐蚀性的物质，会破坏砂浆材料的内部结构。加入桐油后会使得两种破坏程度大大降低，延长砂浆材料的服役寿命。
早强助剂优选为早强助剂PE205，是一种早强型聚羧酸减水剂，分子结构中的酰胺基能促进铝酸三钙的水化，加快钙矾石和CSH凝胶的生成，从而具有加快水泥早期水化的作用效果，可以明显缩短砂浆的凝结时间，提高施工效率。
抗泥剂可以降低砂浆材料含泥量的影响，保证砂浆材料的强度稳定发展。
膨胀剂可以减少砂浆材料收缩，提高了砂浆材料的抗裂性能。
桐油和硅烷相配合可以明显降低材料的吸水率，提升砂浆材料的抗渗性能，延长材料的服役寿命。硅烷是与砂浆材料中的水分反应生成憎水硅树脂，与砂浆材料牢固结合，形成防水层，也使得砂浆材料具备了一定的疏水效果，提高了抗冻融和干湿循环+硫酸盐双因素耦合的抵抗能力(机理与桐油相同)，能够延长砂浆材料的服役寿命。
混合凝胶材料包括如下重量份数的组份：
熟石灰为20-70份，优选为25-40份。白水泥为20-60份，优选为30-40份。熟石灰和白水泥作为砂浆材料的主要原料，与其他组份相互协调配合，可以使得砂浆材料具备优异的力学性能。
石灰石粉为10-40份，优选为20-30份；可以保证石灰石粉起到最佳的降低砂浆用水量的作用，最大程度的改善砂浆的工作性能、缩短砂浆的凝结时间，最大程度的提高施工效率。
硅灰为3-12份，优选为6-9份；可以保证硅灰起到最佳的提升砂浆的抗折和抗压性能的作用，最大程度的提升砂浆的粘结强度，可以满足历史建筑“可逆性”的要求。
矿粉为5-20份，优选为10-20份；可以保证矿粉起到最佳的提升砂浆的抗折和抗压性能的作用，最大程度的提升砂浆的粘结强度，可以满足历史建筑“可逆性”的要求。
熟石灰为气硬性材料，熟石灰中Ca(OH)2含量为93.46wt％以上，200目通过率为96.14％，可以和历史建筑有着很好的兼容性。
白水泥为标号P.W32.5的白水泥，白水泥为水硬性材料，其成分主要以硅酸盐为主，能够提高砂浆材料的前期强度，缩短砂浆材料的凝结时间，提高施工效率。
石灰石粉为惰性材料，石灰石粉材料中CaCO3含量为90.36wt％，目数为325目，能有效降低水胶比，缩短砂浆材料的凝结时间，提高施工效率。
硅灰为火山灰材料，硅灰材料中SiO2含量大于90wt％，目数为325目，能够有效提升砂浆材料的力学性能。
矿粉的活性指数为S105，目数为325目，活性物质SiO2和Al2O3的总含量为51.64wt％，能够进一步提升砂浆材料的力学性能，使砂浆材料内部结构更加致密，增加砂浆材料的耐久性。
混合凝胶材料和河砂的质量比为1：(1-3)，优选为1：(1.5-2.5)，河砂的粒径≤0.5mm。
混合胶凝材料和桐油质量比为1:(0.02-0.08)，优选为1:(0.04-0.06)；桐油为熟桐油；桐油能够明显提升砂浆材料的抗渗性能，降低吸水率，最大程度的提高砂浆材料的耐久性和使用寿命。
混合胶凝材料和硅烷质量比为1:(0.005-0.02)，优选为1:(0.01-0.015)；硅烷为异丁基三乙氧基硅烷，纯度为99％；可以使得硅烷起到最佳的提升砂浆材料的抗渗性能的作用，最大程度的提高砂浆材料的耐久性和使用寿命。
混合胶凝材料和早强助剂质量比为1:(0.01-0.04)，优选为1:(0.02-0.03)；早强助剂固含量为50.2％；早强助剂可以明显缩短砂浆的凝结时间，提高修复施工效率。
混合胶凝材料和抗泥剂质量比为1:(0.003-0.02)，优选为1:(0.008-0.012)；抗泥剂为抗泥剂PKC832，浅紫色粘稠液体，1.0≤PH值≤2.0，固含量为64.27％；可以使得抗泥剂起到最佳的降低砂浆材料含泥量的影响的作用，有效保证砂浆材料的强度稳定发展。
混合胶凝材料和膨胀剂质量比为1:(0.01-0.03)，优选为1:(0.01-0.02)；膨胀剂为氧化镁膨胀剂，主要成分包括氧化镁、矿渣、硅酸钠和硫酸钠，其中氧化镁含量为86.75％，表面积为211.46m2/kg；可以使得膨胀剂起到最佳的减少砂浆材料收缩的作用，有效提高砂浆材料的抗裂性能。
混合胶凝材料和水的质量比为1:(0.4-0.7)，可以和其他组份有效的协同配合，可以使得砂浆材料具备优异的力学性能。
历史建筑修复砂浆材料的制备方法包括：
(1)按相应比例依次称量桐油、硅烷、早强助剂、抗泥剂以及膨胀剂，并按照相应比例与水混合，搅拌均匀，得到添加剂水溶液，并倒入搅拌锅中；
(2)按相应比例依次称量熟石灰、白水泥、石灰石粉、硅灰以及矿粉，按照相应比例混合，得到混合胶凝材料，并倒入上述添加剂水溶液中，得到混合胶凝材料净浆；
(3)将盛有混合胶凝材料净浆的搅拌锅置于搅拌机上并进行固定，启动搅拌机低速(自转140±2r/min，公转60±2r/min)搅拌30秒左右后加入河砂，此过程应边搅拌边加河沙(30s内完成加砂)，加砂完毕后继续低速搅拌30秒左右，切换成快速档(自转185±3r/min，公转125±3r/min)继续搅拌30秒左右，停止搅拌，将搅拌锅内壁以及搅拌叶上粘住的混合料刮净，重新置于锅内(此过程约90s)，然后继续快速搅拌，60秒后结束，得到历史建筑修复砂浆材料。
实施例1
本实施例的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按相应比例依次称量桐油4份，硅烷1份，早强助剂2份，抗泥剂1.2份，膨胀剂1份以及水52份，混合并搅拌均匀，得到外加剂水溶液，倒入搅拌锅中；
(2)按相应比例依次称量石灰30份，水泥34份，石灰石粉20份，硅灰6份以及矿粉10份，得到混合胶凝材料，并倒入上述添加剂水溶液中，得到混合胶凝材料净浆；
(3)将盛有混合胶凝材料净浆的搅拌锅置于搅拌机上并进行固定，启动搅拌机低速(自转140±2r/min，公转60±2r/min)搅拌30秒左右后加入河砂200份，此过程应边搅拌边加河沙(30s内完成加砂)，加砂完毕后继续低速搅拌30秒左右，切换成快速档(自转185±3r/min，公转125±3r/min)继续搅拌30秒后停止搅拌，将搅拌锅内壁以及搅拌叶上粘住的混合料刮净，重新置于锅内(此过程控制在90s内结束)，然后继续快速搅拌，60秒后结束，得到历史建筑修复砂浆材料。
实施例2
本实施例的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按相应比例依次称量桐油6份，硅烷1份，早强助剂3份，抗泥剂1.5份，膨胀剂1.5份以及水52份，混合并搅拌均匀，得到外加剂水溶液，倒入搅拌锅中；
(2)按相应比例依次称量石灰30份，水泥34份，石灰石粉20份，硅灰6份以及矿粉10份，得到混合胶凝材料，并倒入上述添加剂水溶液中，得到混合胶凝材料净浆；
(3)将盛有混合胶凝材料净浆的搅拌锅置于搅拌机上并进行固定，启动搅拌机低速(自转140±2r/min，公转60±2r/min)搅拌30秒左右后加入河砂200份，此过程应边搅拌边加河沙(30s内完成加砂)，加砂完毕后继续低速搅拌30秒左右，切换成快速档(自转185±3r/min，公转125±3r/min)继续搅拌30秒后停止搅拌，将搅拌锅内壁以及搅拌叶上粘住的混合料刮净，重新置于锅内(此过程控制在90s内结束)，然后继续快速搅拌，60秒后结束，得到历史建筑修复砂浆材料。
实施例3
本实施例的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按相应比例依次称量桐油6份，硅烷1份，早强助剂3份，抗泥剂1.5份，膨胀剂1份以及水52份，混合并搅拌均匀，得到外加剂水溶液，倒入搅拌锅中；
(2)按相应比例依次称量石灰26份，水泥30份，石灰石粉20份，硅灰9份以及矿粉15份，得到混合胶凝材料，并倒入上述添加剂水溶液中，得到混合胶凝材料净浆；
(3)将盛有混合胶凝材料净浆的搅拌锅置于搅拌机上并进行固定，启动搅拌机低速(自转140±2r/min，公转60±2r/min)搅拌30秒左右后加入河砂200份，此过程应边搅拌边加河沙(30s内完成加砂)，加砂完毕后继续低速搅拌30秒左右，切换成快速档(自转185±3r/min，公转125±3r/min)继续搅拌30秒后停止搅拌，将搅拌锅内壁以及搅拌叶上粘住的混合料刮净，重新置于锅内(此过程控制在90s内结束)，然后继续快速搅拌，60秒后结束，得到历史建筑修复砂浆材料。
对比例1
本对比例的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按相应比例称量水52份，倒入搅拌锅中；
(2)按相应比例依次称量石灰30份，水泥34份，石灰石粉20份，硅灰6份以及矿粉10份，得到混合胶凝材料，并倒入上述添加剂水溶液中，得到混合胶凝材料净浆；
(3)将盛有混合胶凝材料净浆的搅拌锅置于搅拌机上并进行固定，启动搅拌机低速(自转140±2r/min，公转60±2r/min)搅拌30秒左右后加入河砂200份，此过程应边搅拌边加河沙(30s内完成加砂)，加砂完毕后继续低速搅拌30秒左右，切换成快速档(自转185±3r/min，公转125±3r/min)继续搅拌30秒后停止搅拌，将搅拌锅内壁以及搅拌叶上粘住的混合料刮净，重新置于锅内(此过程控制在90s内结束)，然后继续快速搅拌，60秒后结束，得到历史建筑修复砂浆材料。
对比例2
本对比例的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按相应比例称量水52份，倒入搅拌锅中；
(2)按相应比例依次称量石灰35份，水泥40份，石灰石粉25份，得到混合胶凝材料，并倒入上述添加剂水溶液中，得到混合胶凝材料净浆；
(3)将盛有混合胶凝材料净浆的搅拌锅置于搅拌机上并进行固定，启动搅拌机低速(自转140±2r/min，公转60±2r/min)搅拌30秒左右后加入河砂200份，此过程应边搅拌边加河沙(30s内完成加砂)，加砂完毕后继续低速搅拌30秒左右，切换成快速档(自转185±3r/min，公转125±3r/min)继续搅拌30秒后停止搅拌，将搅拌锅内壁以及搅拌叶上粘住的混合料刮净，重新置于锅内(此过程控制在90s内结束)，然后继续快速搅拌，60秒后结束，得到历史建筑修复砂浆材料。
对比例3
本对比例的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按相应比例依次称量桐油6份，硅烷1份以及水52份，混合并搅拌均匀，得到外加剂水溶液，倒入搅拌锅中；
(2)按相应比例依次称量石灰26份，水泥30份，石灰石粉20份，硅灰9份以及矿粉15份，得到混合胶凝材料，并倒入上述添加剂水溶液中，得到混合胶凝材料净浆；
(3)将盛有混合胶凝材料净浆的搅拌锅置于搅拌机上并进行固定，启动搅拌机低速(自转140±2r/min，公转60±2r/min)搅拌30秒左右后加入河砂200份，此过程应边搅拌边加河沙(30s内完成加砂)，加砂完毕后继续低速搅拌30秒左右，切换成快速档(自转185±3r/min，公转125±3r/min)继续搅拌30秒后停止搅拌，将搅拌锅内壁以及搅拌叶上粘住的混合料刮净，重新置于锅内(此过程控制在90s内结束)，然后继续快速搅拌，60秒后结束，得到历史建筑修复砂浆材料。
表1混合砂浆具体组成和各组分的重量份数
表2砂浆材料各性能检测结果
表3砂浆材料耐久性检测结果
流动度：使用NLD-3型水泥胶砂流动度测定仪进行流动度试验。
净浆凝结时间：使用维卡仪测定初凝时间与终凝时间。
抗折抗压强度：利用DYE-300压力试验机测试试件的抗折、抗压强度。
粘结强度：利用饰面砖粘结强度检测仪对试件与砖之间的拉伸粘结强度。
综合实施例和对比例可以得出，合理的调节胶凝材料中各成分的比例，可以得到工作性能优异的修复砂浆，本实施例的修复砂浆的性能比对比例的砂浆的性能优异。
本发明的修复砂浆满足或接近于欧洲EN-459《Building Lime》标准中定义的流动度—(185±3)mm的标准流动度要求，本发明实施例的修复砂浆的流动度大于对比例的砂浆的流动度。
相较于普通石灰砂浆(初凝时间一般大于12h)和普通石灰水泥混合砂浆(终凝时间398min)，本发明的修复砂浆凝结硬化时间短，且满足欧洲标准EN459-2中要求水硬性石灰(初凝时间必须≥1h，终凝≤15h)的要求，本发明实施例的修复砂浆的初凝时间以及终凝时间均小于对比例的砂浆的初凝时间和终凝时间。
欧洲标准EN459中要求HL5的28天抗压强度要达到5-15MPa，本发明的修复砂浆的3天抗压强度即将满足标准中的最低要求，且28天强度接近于标准中的15MPa，具有早期强度发展快，后期强度适中的优点，本发明实施例的修复砂浆的抗压强度以及粘结强度均小于对比例的砂浆的抗压强度和粘结强度。本发明的修复砂浆的28d粘结强度大于0.4MPa，并且在粘结试验过程中，历史建筑砖上的少量残余的修复材料容易清理，清理效果较好，不会对原历史建筑砖产生损伤，且使用的原材料以及材料凝结生成的产物不含侵蚀性元素或有害元素，与历史建筑兼容性良好，满足历史建筑修复的“可逆性”要求。
本发明实施例的修复砂浆的收缩率小于0.50％，对比例的修复砂浆的收缩率大于0.50％。与传统石灰砂浆(收缩率＞3％)相比，本发明实施例的修复砂浆具有收缩率小的优点。
本发明的修复砂浆的习吸水率在3％左右，相较于对比例水泥石灰砂浆的吸水率(13％左右)有了明显的降低，并且在接触角试验过程中，材料表现出疏水特性，可有效抵挡湿环境带来的危害，大大增长了修复砂浆的服役寿命。
图1显示为桐油掺量对砂浆材料的吸水率影响规律，说明桐油能够明显降低砂浆的吸水率。
图2显示为桐油掺量对砂浆材料接触角的影响，说明桐油能够明显增大砂浆与水的接触角度，使砂浆接近于疏水特性。
图3为实施例1的砂浆材料SEM微观图，图4为对比例1的砂浆材料SEM微观图，由图3和图4对比分析可知，桐油能够在材料内部形成分子油膜，或存在于分子颗粒之间，或包裹颗粒，具有一定的疏水作用效果，这也正解释了砂浆吸水率明显降低和接触角度大大提升的原因。
图5为砂浆材料在150次冻融循环下的质量损失率结果，其中，L为纯石灰砂浆，LPSF表示砂浆材料包括石灰、水泥、石灰石粉和硅灰，石灰、水泥、石灰石粉、硅灰的质量比为33:38:20:9。LPSFK表示砂浆材料包括石灰、水泥、石灰石粉、硅灰和矿粉，石灰、水泥、石灰石粉、硅灰和矿粉的质量比30:34:20:6:10。LP-T表示在LPSFK基础上添加桐油，LP-T2、LP-T4、LP-T6分别表示桐油的掺量为2％、4％和6％。
结果显示，硅灰、矿粉对砂浆抗冻融性能有一定的提升作用，其主要是通过消耗材料中的Ca(OH)2以及与石灰发生直接反应，来提升砂浆的力学性能，增加砂浆的内部抗力，抵抗冻融对砂浆施加的冻胀作用力，降低冻融循环的破坏作用影响。桐油对砂浆的质量损失率起到了更为明显的抑制作用，由砂浆吸水率和砂浆接触角试验结果可知，加入桐油可以使得砂浆吸水率明显降低，试件含水率降低，因此，冻融循环对砂浆耐久性能的影响明显降低，起到了延长服役寿命的效果。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种历史建筑修复砂浆材料，其特征在于，包括如下组份：
混合凝胶材料、骨料、添加剂和水；
所述混合凝胶材料包括熟石灰、白水泥、石灰石粉、硅灰和矿粉；
所述骨料包括河砂；
所述添加剂包括桐油、硅烷、早强助剂、抗泥剂和膨胀剂。
2.如权利要求1所述的历史建筑修复砂浆材料，其特征在于，
所述混合凝胶材料包括熟石灰20-70份，白水泥20-50份，石灰石粉10-40份，硅灰3-12份，矿粉5-20份。
3.如权利要求1所述的历史建筑修复砂浆材料，其特征在于，
熟石灰中Ca(OH)2含量在90wt%以上，白水泥为标号P.W32.5的白水泥，石灰石粉中CaCO3含量大于85 wt %，硅灰中SiO2含量大于90 wt %，矿粉的活性指数为S105。
4.如权利要求1所述的历史建筑修复砂浆材料，其特征在于，
所述混合凝胶材料和所述河砂的质量比为1：（1-3），所述河砂的粒径≤0.5mm。
5.如权利要求1所述的历史建筑修复砂浆材料，其特征在于，
所述混合胶凝材料和所述桐油质量比为1:(0.02-0.08)，
所述混合胶凝材料和所述硅烷质量比为1:(0.005-0.02)，
所述混合胶凝材料和所述早强助剂质量比为1:(0.01-0.04)，
所述混合胶凝材料和所述抗泥剂质量比为1:(0.003-0.02)，
所述混合胶凝材料和所述膨胀剂质量比为1:(0.01-0.03)，
所述混合胶凝材料和水的质量比为1:(0.4-0.7)。
6.根据权利要求1所述的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，其特征在于，
所述桐油为熟桐油。
7.根据权利要求1所述的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，其特征在于，
所述硅烷为异丁基三乙氧基硅烷，纯度为99%。
8.根据权利要求1所述的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，其特征在于，
所述早强助剂，无色至淡黄色粘稠液体，6.0≤PH值≤7.0，45.9≤有效固体含量≤50.5。
9.根据权利要求1所述的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，其特征在于，
所述抗泥剂为抗泥剂PKC832，浅紫色粘稠液体，1.0≤PH值≤2.0，固含量为60%-70%；
所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂，主要成分包括氧化镁、矿渣、硅酸钠和硫酸钠。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的历史建筑修复砂浆材料的制备方法，其特征在于，
所述方法包括：
（1）将桐油、硅烷、早强助剂、抗泥剂、膨胀剂与水混合，得到添加剂水溶液；
（2）将混合胶凝材料与添加剂水溶液混合，得到混合胶凝材料净浆；
（3）将河砂与混合胶凝材料净浆混合，得到所述的历史建筑修复砂浆材料。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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