专利名称：：高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆的制作方法
技术领域：
：本发明涉及水工建筑物修复材料，具体地说是涉及水工建筑物混凝土表面大面积创伤的修复材料一高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆。建国以来，我国进行了大量船闸、大坝、桥梁等基础设施的建设，经过多年的运行，现大都进入修复期，普遍出现表面混凝土老化、碳化严重、混凝土剥落、交通桥梁裂缝丛生等问题，并已经影响到了水工建筑物的安全运行及使用寿命。因此研究具有高强、高耐磨、高抗渗性及粘结良好的针对受高速含沙水流冲蚀水工建筑物混凝土表面的修复材料具有重要的实际意义及广泛的应用前景。
背景技术：
：混凝土结构是土木工程领域中应用最为广泛的结构形式之一。但由于混凝土材料本身的缺陷及其配合比、养护、施工环境和使用因素等综合影响，造成很多水泥基材料性能下降，严重影响到其使用性能和寿命。而水工混凝土结构由于长期受水流冲蚀及含沙水流的冲刷，所遭受的破坏更为显著1984年浙江22座沿海水工建筑物调査发现，严重破坏已废弃不用的有3座，运行仅810年，损害严重急需大修的有8座，局部损坏的有8座；河海大学等单位80年代对国内水工建筑物、港口码头等的使用情况的调査结果表明，使用1030年的水工建筑物有近60%出现钢筋锈蚀破坏，使用725年的海港码头有近90%出现了钢筋锈蚀破坏；最近出版的《中国腐蚀调查报告》一书表明我国的年腐蚀损失约为5000亿元(600亿美元)占GDP的6。/。。由于混凝土耐久性问题造成的结构破坏严重并带来巨大的经济损失，因此研究性能优良的修复材料，进行混凝土结构的裂缝修补、冻融剥蚀修补、钢筋锚固、抗冲刷结构保护层等的修复和改善工作是十分有意义的。对于已建混凝土结构的修复与改善工作人们已经进行了大量的研究工作，但针对水工建筑物长期受高速含沙水流冲蚀等特性，关于其高强高性能(耐磨耐撞)、高抗渗且与旧墙粘结牢固的修复材料的专门研究不多。如由于自然碳化及高速含沙水流冲蚀等原因，运行多年的船闸、大坝大多会出现表面混凝土剥落、大面积自然碳化、底板及廊道受水流冲蚀造成露石等受损现象，已严重影响到船闸水工建筑物的安全和使用寿命，交通和水利部门多年来一直在探索混凝土墙面修补加固技术，迄今尚无较完善的处理方法。由于纤维具有良好的增韧、抗裂、抗磨作用，将短切纤维用于增强砂浆混凝土中，纤维通过桥接裂缝可提高水泥基体的韧性、抗拉强度和抗弯强度，使水泥混凝土制品所固有的脆性问题得到极大的改善。目前纤维混凝土中研究较多的有钢纤维、聚丙烯纤维等。但钢纤维的造价较高，比重大、不易于分散、不宜于在常规的水泥增强制品中作用。聚丙烯纤维虽然能够均匀分散在混凝土中，化学性质稳定、施工简单，伹也存在价格高，强度和模量低，与水泥基体粘结性差等缺陷。
发明内容本发明的目的在于提供一种高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆。新型纤维——玄武岩纤维(BasaltFibre简称CBF或BF)是用火山爆发形成的一种玻璃态的玄武岩矿石，经高温熔融后快速拉制而成的纤维。具有抗拉强度高、弹性模量大，耐高温、耐酸碱性能强、耐化学性能好和热稳定性优越等优点，与有机聚丙烯纤维相比，玄武岩纤维的弹性模量、拉伸强度、分散性和砂浆、混凝土的亲和力都具有明显的优点，并且价格低廉，来源广泛，在土木工程中必将有广阔的应用前景。本发明首次将短切玄武岩纤维用于修复砂浆以充分发挥其增韧、抗裂、抗磨作用，同时结合高效减水剂的减水及塑化作用提高砂浆的粘结性能，并选用大颗粒、坚硬的石英砂以起到骨架支撑作用提高其耐磨耐冲击能力，配制了高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆，通过以上复合作用使修复砂浆具有低收縮、高强高性能(耐磨耐撞)且与旧墙粘结牢固(新旧结合好)等特性以适应于船闸等水工建筑物混凝土表面大面积创伤的修复材料。高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆，其特征在于它是由水泥、砂、水、高效减水剂及玄武岩纤维按如下重量比配合制成水泥100、砂120150、高效减水剂0.61.0、玄武岩纤维0.10.2、水2030，重量单位为g或kg。上述的砂为坚硬的粗石砂，其细度模数为3.73.1，筛除其中大于5mm的颗粒。上述的高效减水剂为萘磺酸甲醛縮合物或三聚氰胺磺酸盐甲醛縮聚物，减水剂的减水率为20%~25%。上述的玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，其密度2.6~2.8g/cm3、动弹模量93.1110Gpa、断裂延伸率3.2%、吸水性<0.5。有益效果新型玄武岩纤维(BasaltFiber简称BF)材料具有抗拉强度高、弹性模量大、耐腐蚀和化学稳定性好等优良特性。本发明首次将短切玄武岩纤维用于配制高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆以充分发挥其增韧、抗裂、抗磨作用。试验证明高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆能够有效降低砂浆的干縮性能，具有良好的抗拉、抗弯等力学性能及优良的抗冲磨性、抗渗、抗冻等耐久性，并且粘结性能良好。此修复砂桨的高耐磨、高抗冲击性可满足抗高速挟砂水流磨蚀及受船舶碰撞等技术要求，适用于船闸、泻洪坝、溢洪道、桥梁等水工建筑物表面混凝土剥落、大面积碳化受损及其受损露石的底板及廊道等的修复材料。具体实施方式实施例1高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆由下列重量配比的原料配制而成425号水泥700g、砂1050g、拌合水182g、高效减水剂P—萘磺酸甲醛縮合物(FDN)4.9g、玄武岩纤维1.06g;或425号水泥100kg、石英砂150kg、拌合水30kg、三聚氰胺磺酸盐甲醛縮聚物1kg、玄武岩纤维0.2kg。实施例2高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆的制备及使用砂浆的制备将水泥、砂、水、高效减水剂及玄武岩纤维按实施例1的重量配比混合后，经搅拌均匀，制得高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆；粘结层的处理采用人工凿毛处理或机械凿毛将旧墙面处理，用毛刷将表层清理干净，然后浇水清洗、保湿养护24h;粉刷与养护粉刷玄武岩纤维修复砂浆，粉刷的步骤可以概括为"一涂二平三压光"，1块墙面修复完成后，5小时内要进行13次压平收光工作，粉刷以后采用喷雾方法进行养护。实施例3高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆性能的测定首先配制玄武岩纤维砂浆及其空白样(1)空白样，425号水泥700g、砂1050g、拌和水217g进行混合，充分搅拌均匀制成(空白样的加水量以以下高强耐磨玄武岩纤维修复砂桨的流动度为控制标准)。(2)高强耐磨玄武岩纤维修复砂桨(简称玄武岩修复砂浆)，采用425号水泥按实施例l重量配比混合，搅拌制成；然后测定两种砂浆的主要技术性能如下l.干縮性能砂浆干縮性能试验依据《水工混凝土试验规程》(DL/T5150-2001)中的砂桨干縮试验进行表l两种砂浆各龄期平均干縮率序试样名称各龄期平均干縮率(X10"4)号ld3d7d21d28d1空白样3.8865.6477.2197.9048.2152玄武岩修复砂浆2.1214.1246扁7.1027.684试验结果表明高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆对抵抗砂浆收縮尤其是抵抗早期收縮有显著的效果。2.力学性能①抗压、抗折强度抗压、抗折试验依据GB177-85方法进行，标准养护后的试件分别在EHDC300-03压力试验机和DKZ-5000型电动抗折试验机上进行抗压、抗折强度测试。表2两种不同砂桨抗压、抗折试验结果序试件名称抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)号3d7d28d3m6m3d7d28d3m6m1空白样7.49.310.212.313.639.159.468.282.186.82玄武岩修复砂桨9.711.214.317.217.855.372.681.1卯.392.7按以上技术方案中配比的高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆相比于空白样，28d抗压、抗折强度分别提高了18.9%和41.2%。②抗拉强度表3两种砂桨试件抗拉试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>相比于空白样，玄武岩修复砂浆3d及28d抗拉强度分别提高了42.1%和20.3%。3、粘结性能①"8"字模抗拉粘结强度依据《水工混凝土实验规程》DL/T5150-2001中的水泥砂浆粘结强度试验进行"8"字模的直接拉伸抗拉粘结强度。表4两种不同砂浆"8"字试件抗拉粘结强度试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>②新老砂浆与混凝土劈裂粘结强度:表5两种砂浆在C20混凝土基面上的劈裂粘结强度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4.抗冲磨性能抗冲磨试验依据《水工混凝土试验规程DL/T5150-2001》中的水下钢球法进行。表6两种砂浆抗冲磨试验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>5.耐久性能研究了砂桨的抗碳化、抗冻性及抗渗性，试验分别根据《水工混凝土试验规程DL/T5150-2001》进行。抗碳化性玄武岩纤维修复砂浆28天抗碳化深度为0，相当于在自然环境下50年的碳化效果；空白样28天抗碳化深度为2.1mm。抗冻性两种砂浆冻融170个循环后与对照组抗压、抗折强度结果如表7所示表7两种砂浆抗冻性能试验结果序号砂浆名称对照组强度(MPa)冻融后强度(MPa)试件强度损失率(％)抗压抗折抗压抗折抗压抗折1空白样80.110.572.48.19.622.82玄武岩修复砂浆93.014.689.212.54.014.3抗渗性:表8两种砂抗渗性试验结果序修复砂浆种类渗水高度(mm)(1.5MPa水压，恒压6小时)号未渗水渗水1空白样10.0/2玄武岩修复砂浆1.5/权利要求1、一种高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆，其特征在于它是由水泥、砂、水、高效减水剂及玄武岩纤维按如下重量比配合制成水泥100、砂120～150、高效减水剂0.6～1.0、玄武岩纤维0.1～0.2、水20～30，重量单位为g或kg。2、根据权利要求1所述的修复砂浆，其特征在于所述的砂为坚硬的粗石英砂，其细度模数为3.73丄筛除其中大于5mm的颗粒。3、根据权利要求1所述的修复砂浆，其特征在于所述的高效减水剂为萘磺酸盐甲醛縮合物或三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物，减水剂的减水率为20%~25%。4、根据权利要求1所述的修复砂浆，其特征在于所述的玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，其密度2.6~2.8g/cm3、动弹模量93.1110Gpa、断裂延伸率3.2%、吸水性<0.5。全文摘要本发明公开了一种高强耐磨玄武岩纤维修复砂浆，它是由水泥、砂、水、高效减水剂及玄武岩纤维按一定重量配比混合后，搅拌均匀制成。其中的玄武岩纤维具有抗拉强度高、弹性模量大、耐高温、耐腐蚀和热稳定性好的优点，同时结合高效减水剂的减水及塑化作用提高砂浆的粘结性能，并选用大颗粒、坚硬的石英砂以起骨架支撑作用提高其耐磨耐冲击能力，由此，配制成的修复砂浆具有低收缩，高强高性能(耐磨耐撞)且与旧墙粘结牢固(新旧结合好)等特性，从而成为船闸、大坝、桥梁等水工建筑物表面混凝土剥落、大面积碳化受损、裂缝等修复用的理想材料。文档编号C04B28/02GK101215131SQ200810019288公开日2008年7月9日申请日期2008年1月18日优先权日2008年1月18日发明者玮张,江朝华,达陈申请人:河海大学