混凝土修补用改性水泥浆料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水泥浆料及其制备方法，尤其涉及一种混凝土修补用改性水泥浆 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 混凝土建筑物和构件在使用期间受腐蚀而产生破损的现象屡见不鲜。许多在潮湿 环境或工业环境下的混凝土正在呈现出受腐蚀破坏的迹象。在有色冶金、化学、造纸等工业 企业中，20 %~70 %的混凝土构筑物受到各种腐蚀性介质的作用而引起结构材料腐蚀，受 腐蚀构筑物的重建是耗资巨大的工程.它不但要耗用大量的资金.而且还将因建筑物的 停用造成生产或生活方面的巨大经济损失：有关资料报导，此项经济损失约占国民收入的 1. 25%。如美国混凝土工程的维修费和重建费高达数千亿美元。
[0003] 而对受腐蚀混凝土进行局部修补不仅可以事半功倍，还不影响建筑物的正常使 用。因此在世界范围对混凝土修补材料及混凝土修补技术的研宄已日益为人们所重视。而 普通硷（砂浆）与混凝土界面粘结力低、耐腐蚀性能差，因此不能用于受腐蚀混凝土结构的 修补。比如传统的修补方法用环氧树脂砂浆或树脂混凝土对受腐蚀破坏的混凝土进行修 复。这种修补材料可以在混凝土界面提供足够的粘结力并可以防止旧混凝土进一步受腐 蚀，但其不足在于树脂砂浆或混凝土的造价太高，较大面积的修补或非极为重要的建筑物 一般难以承受。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种混凝土修补用改性水泥浆料及其制备方 法，能够加快水泥浆体的初凝，提高砂浆的减水率，使新拌砂浆的容重减小；并明显提高砂 浆的折压比和粘结强度，使得快速修补后的混凝土的耐久性更好。
[0005] 本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种混凝土修补用改性水 泥浆料，包含如下组分：水泥、集料、粉煤灰、丁苯乳液、消泡剂和早强剂。
[0006] 上述的混凝土修补用改性水泥浆料，其中，所述改性水泥浆料中各组分的重量百 分含量如下：
[0007] 水泥 30~70%; 集料 12. 5~52. 5%; 粉煤灰 12~15%; 丁苯乳液 5~15%; 早强剂 0? 25~5. 5%; 消泡剂 0.25~1%。
[0008] 上述的混凝土修补用改性水泥浆料，其中，所述改性水泥浆料中还包含膨胀剂 和增稠剂，所述膨胀剂的重量百分含量为〇~2. 5%，所述增稠剂的重量百分含量为0~ 2. 5 %;所述膨胀剂为ZY型膨胀剂，所述增稠剂为钠基膨润土和甲基羟丙基纤维素醚复合增 稠剂，所述羟丙基甲基纤维素和钠基膨润土的重量之比为1 :1〇。
[0009] 上述的混凝土修补用改性水泥浆料，其中，所述改性水泥浆料中还包含稻壳灰，所 述水泥为硫铝酸盐水泥，所述集料为粒径小于4. 75毫米的天然砂，所述粉煤灰为I级粉煤 灰，所述水泥、集料和稻壳灰的重量比为4:2:1。
[0010] 上述的混凝土修补用改性水泥浆料，其中，所述改性水泥浆料中各组分的重量百 分含量如下：水泥40%;集料20%;粉煤灰15%;丁苯乳液5%;早强剂5%;消泡剂0. 5%; 膨胀剂2 %;增稠剂2. 5 %;稻壳灰10%。
[0011] 本发明为解决上述技术问题还提供一种上述混凝土修补用改性水泥浆料的制备 方法，其中，包括如下步骤：a)选用预定量的水泥、集料和粉煤灰进行混合；b)在自来水中 加入预定量的丁苯乳液、消泡剂和早强剂，然后和步骤a)中的混合料进行拌和；c)控制砂 浆的流动度在140±5mm范围内，再分别测定新拌砂浆的跳桌流动度、容重，确定新拌砂浆 的跳桌流动度、容重与待修补混凝土大致相同时，浇注成型进行修补。
[0012] 上述的混凝土修补用改性水泥浆料的制备方法，其中，所述步骤a)中还添加有稻 壳灰，所述稻壳灰由稻壳在530°C~580°C温度下燃烧后粉磨而成，所述步骤b)中还添加有 膨胀剂和增稠剂，各组分的预定重量百分含量控制如下：水泥40%;集料20%;粉煤灰15%; 丁苯乳液5%;早强剂5%;消泡剂0. 5%;膨胀剂2%;增稠剂2. 5%;稻壳灰10%。
[0013] 上述的混凝土修补用改性水泥浆料的制备方法，其中，所述丁苯乳液的固含量为 50%-52%，？11值为7.8-10，密度1.01 8/〇113，平均粒径15011111，玻璃化温度为13°〇。
[0014] 上述的混凝土修补用改性水泥浆料的制备方法，其中，所述早强剂为碳酸锂、甲酸 钙、脱硫石膏和亚硝酸钠复合早强剂，所述碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠的重量之 比为 〇? 1:0. 5:2. 5:2. 5。
[0015] 上述的混凝土修补用改性水泥浆料的制备方法，其中，所述消泡剂为液态液氢化 合物，聚乙二醇和非结晶性二氧化硅的混合物，所述液态液氢化合物，聚乙二醇和非结晶性 二氧化硅的重量之比为0. 5:2. 5:2. 5。
[0016] 本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的混凝土修补用改性水泥浆 料及其制备方法，能够加快水泥浆体的初凝，提高砂浆的减水率，使新拌砂浆的容重减小； 并明显提高砂浆的折压比和粘结强度，使得快速修补后的混凝土的耐久性更好。
【附图说明】
[0017]图1为本发明水泥浆体初凝时间随聚合物掺量百分比的趋势图；
[0018]图2为本发明水泥浆体终凝时间随聚合物掺量百分比的趋势图；
[0019] 图3为本发明聚合物对水泥砂浆的减水作用示意图；
[0020] 图4为本发明聚合物及其消泡剂对水泥砂浆容重的影响示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0022] 本发明提供的混凝土修补用改性水泥浆料，包含如下组分：水泥、集料、粉煤灰、丁 苯乳液、消泡剂和早强剂；所述改性水泥浆料中各组分的重量百分含量如下：
[0023] 水泥 30~70%; 集料 12. 5~52. 5%; 粉煤灰 12~15%; 1苯乳液 5~15%; 早强剂 0? 25~5. 5%; 消泡剂 0. 25~1%。
[0024] 本发明提供的混凝土修补用改性水泥浆料，所述改性水泥浆料中还包含膨胀剂 和增稠剂，所述膨胀剂的重量百分含量为〇~2. 5%，所述增稠剂的重量百分含量为0~ 2. 5 %;所述膨胀剂为ZY型膨胀剂，所述增稠剂为钠基膨润土和甲基羟丙基纤维素醚复合增 稠剂，所述羟丙基甲基纤维素和钠基膨润土的重量之比优选为1 :1〇,可以较为方便地调节 灌浆料的粘稠度，从而使得浆体具有更好的流动性。
[0025] 本发明提供的混凝土修补用改性水泥浆料，所述水泥优选为硫铝酸盐水泥；所述 集料优选为粒径小于4. 75毫米的天然砂；所述粉煤灰优选为鸭河口I级粉煤灰，45微米筛 余率6. 56%，密度2. 32g/cm3;所述乳胶粉优选为聚醋酸乙烯酯可再分散乳胶粉RE5044N。 本发明的改性水泥浆料中还可包含稻壳灰，稻壳灰中Si02含量很高，煅烧良好的无定形稻 壳灰具有很高的活性，稻壳灰由纳米尺度的Si02凝胶粒子（约50nm)疏松地粘而成。稻壳 灰结构中除了以往报道的微米尺度的蜂窝孔（约l〇ym)外，还含大量由Si02凝胶粒子非 紧密粘聚而形成的纳米尺度孔隙（<50nm)，纳米尺度的Si02粒子和纳米尺度的大量孔隙使 得稻壳灰具有较大的比表面，水泥、集料和稻壳灰的重量比优选为4:2:1，以便充分利用各 组分粒子之间的空间大小，改善水泥和混凝土的性能。各组分的预定重量百分含量控制如 下：水泥40% ;集料20% ;粉煤灰15% ;丁苯乳液5% ;早强剂5% ;消泡剂0. 5% ;膨胀剂 2% ;增稠剂2. 5 % ;稻壳灰10%。
[0026] 本发明还提供一种上述混凝土修补用改性水泥浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0027] a)选用预定量的水泥、集料和粉煤灰进行混合；
[0028]b)在自来水中加入预定量的丁苯乳液、消泡剂和早强剂，然后和步骤a)中的混合 料水进行拌和；各组分的预定重量百分含量控制如下：水泥30~70%;集料12. 5~52. 5%; 粉煤灰12~15% ;丁苯乳液5~15% ;早强剂0. 25~5. 5% ;消泡剂0. 25~1% ;
[0029]c)控制砂浆的流动度在140±5mm范围内，再分别测定新拌砂浆的跳桌流动度、容 重，确定新拌砂浆的跳桌流动度、容重与待修补混凝土大致相同时，浇注成型进行修补。
[0030] 本发明的混凝土修补用改性水泥浆料的制备方法，所述步骤a)中还添加有稻壳 灰，所述步骤b)中还添加有膨胀剂和增稠剂，各组分的预定重量百分含量控制如下：水泥 40% ;集料20% ;粉煤灰15% ;丁苯乳液5% ;早强剂5% ;消泡剂
[0031] 0. 5%;膨胀剂2%;增稠剂2. 5%;稻壳灰10%。所述丁苯乳液的固含量为50% - 52%，PH值为7. 8 - 10,密度1. 01g/cm3,平均粒径150nm，玻璃化温度为13°C。所述早强 剂为碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚硝酸钠复合早强剂，所述碳酸锂、甲酸钙、脱硫石膏和亚 硝酸钠的重量之比优选为0. 1:0. 5:2. 5:2. 5。
[0032] 在稻壳加热过程中，100°C以后由于内在水的蒸发，稻壳开始发生重量损失。在 350°C，挥发物开始燃烧，重量损失加剧，从400°C到500°C，残余的碳发生氧化反应，生成二 氧化碳逸出，重量损失主要发生在此阶段，灰分中的二氧化硅以非晶态形式存在，在600°C 以后，在某些情况下可以发现晶态的石英生成。随着温度的升高，逐渐出现二氧化硅的其他 结晶形式，首先是方石英的形成，然后在更高温度下，形成鳞石英。在900°C以后长时间加热 生成的稻壳灰都是晶态的二氧化硅。由于稻壳的热敏性比较高，想要获取大比表面积的稻 壳灰必须严格控制燃烧温度。为了获得燃烧完全而非晶态二氧化硅含量高的稻壳灰，所述 稻壳灰最好由稻壳在530°C~580°C温度下燃烧后粉磨而成。
[0033] 实验例
[0034] 1、原材料
[0035] 水泥：试验采用超早强硫铝酸盐水泥。
[0036] 集料：胶砂试验用的标准砂。
[0037]粉煤灰：鸭河口I级粉煤灰，45微米筛余率6. 56%，需水率92%，密度2. 32g/c