CN101235673A - 用高强耐磨玄武岩纤维砂浆修复混凝土表面创伤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用高强耐磨玄武岩纤维砂浆修复混凝土表面创伤的方法，其修复步骤为：首先对修复面进行凿毛、清理、养护保湿，然后在修复面上刷粘结剂、待稍干后再粉刷玄武岩纤维砂浆，最后进行养护。本发明首次提出将短切玄武岩纤维配制高强耐磨玄武岩纤维砂浆用于修复水工建筑物如船闸、大坝、桥梁等表面混凝土老化、碳化、剥落开裂等大面积创伤的方法。试验表明，经修复后的水土建筑物表面混凝土具有良好的力学性能、抗冲磨性能及优异的抗渗、抗冻等耐久性能，且粘结性能良好，可满足抗高速夹砂水流磨蚀及受船舶碰撞等技术要求，该修复方法工艺简单、成本低、效果好。

Description

用高强耐磨玄武岩纤维砂浆修复混凝土表面创伤的方法
技术领域
本发明涉及水土建筑物表面混凝土的修复方法，具体是涉及船闸、大坝、桥梁等水工建筑物表面混凝土老化、碳化、剥落开裂的修复方法。
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查发现，严重破坏已废弃不用的有3座，运行仅8～10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查结果表明，使用10～30年的水工建筑物有近60％出现钢筋锈蚀破坏，使用7～25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，但也存在价格高，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用高强耐磨玄武岩纤维砂浆修复混凝土表面创伤的方法。
用高强耐磨玄武岩纤维砂浆修复混凝土表面创伤的方法，其特征在于修复方法的步骤如下：
1、修复面的处理：
(1)表面凿毛处理：采用人工或机械的方法对修复面进行凿毛处理，有利于增强粘结力；
(2)表面清理：首先采用高压气体吹一遍，然后浇水清洗将表层清理干净；
(3)养护保湿：修复面浇水养护24h保湿；
2、配制高强耐磨玄武岩纤维砂浆，水泥、砂、水、高效减水剂及玄武岩纤维按以下重量配比制成：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，重量单位为克或千克。
将水泥、砂、水、高效减水剂及玄武岩纤维按在以上配合比范围内配制好，充分搅拌均匀，待用；
3、刷粘接剂：加粘结剂可增加修复层粘结强度，首先在粘结层上均匀涂刷粘结剂，稍干后再粉刷上述配制的高强耐磨玄武岩纤维砂浆；
4、粉刷与养护：粉刷修复砂浆的步骤可以概括为：“一涂二平三压光”，即1块墙面修复完成后，在5小时内要进行1～3次抹压平收光工作，粉刷以后用喷雾或复盖塑料薄膜的方法进行养护，然后按同样方法修复其余的墙面。
上述步骤2中所述的砂为坚硬的粗石英砂，其细度模数为3.7～3.1，筛除其中大于5mm的颗粒。
上述步骤2中所述的高效减水剂为萘磺酸甲醛缩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％。
上述步骤2中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93.1～110Gpa、断裂延伸率3.2％、吸水性＜0.5。
上述步骤3中所述的粘结剂为丙乳净浆或硅粉净浆。其中丙乳净浆的重量配比为丙乳∶水泥＝1∶2.5；硅粉净浆的重量配为水泥∶硅粉∶水＝0.34∶0.056∶1。
有益效果
新型玄武岩纤维(Basalt Fiber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修复砂浆配制高强耐磨玄武岩纤维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砂浆能够有效降低砂浆的干缩性能，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。此修复砂浆的高耐磨、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，为船闸、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，提供一种工艺简单、成本低的修复方法。
具体实施方式：
实施例1用高强耐磨玄武岩纤维砂浆修复混凝土表面创伤的方法，其方法步骤如下：
对船闸闸室墙表面混凝土剥落修复的处理：
1、用机械方法将修复面进行凿毛处理，然后用高压气体吹一遍，再用水将表面冲洗干净，最后将修复面喷水保湿养护24小时；
2、配制高强耐磨玄武岩纤维砂浆：将700kg水泥、1050kg砂、182kg水、4.9kg高效减水剂β-萘磺酸甲醛缩合物及1.06kg玄武岩纤维进行充分混合后，经充分搅拌均匀制成；
3、刷粘结剂：首先用丙乳净浆粘结剂粉刷修复面，在粘结层上用漆刷把粘结剂均匀刷上，稍干后再粉刷上述配制的玄武岩纤维砂浆修复混凝土表面。
4、粉刷与养护，粉刷步骤为一涂二平三压光，修复完后在5小时内抹压收光3次，最后用薄膜复盖进行养护。
实施例2
1、原材料
水泥采用425号水泥；
砂为粗石英砂，细度模数为3.7～3.1，筛除其中大于5mm的颗粒；
高效减水剂为β-萘磺酸盐甲醛缩合物
玄武岩纤维性能：
表1玄武岩连续纤维的性能参数
Figure S2008100192896D00041
2、玄武岩纤维砂浆性能指标
玄武岩纤维砂浆及其空白样试验性能见表2：
表2玄武岩纤维砂浆试验性能
 性能   空白样   玄武岩纤维砂浆
 28d抗压强度(MPa)   68.2   81.1
 28d抗折强度(MPa)   10.2   14.3
 收缩率×10-4(％)   1d   3.886   2.121
  28d   8.215   7.684
 28d抗拉强度(MPa)   4.78   5.75
 28d与老砂浆粘结强度(Mpa)   3.10   4.32
 28d与混凝土劈裂粘结强度(Mpa)   1.27   2.10
 抗冲磨性   磨损率(％)   4.37   3.01
  抗冲磨强度(h/kg/m2)   10.3   17.8
 抗渗性(mm)(1.5MPa水压，恒压6h)   10.0   1.5
 碳化深度(mm)(20％CO2碳化28天)   2.1   0
 冻融170个循环后强度损失率   抗压强度损失率(5)   9.6   4.0
  抗折强度损失率(％)   22.8   14.3
以上玄武岩纤维砂浆及其空白样的配合比见表3：
表3玄武岩纤维砂浆及其空白样试验配合比
  砂浆种类   水泥(g)  砂(g)   拌合水(g)   减水剂(g)   玄武岩纤维(g)   灰砂比
  空白样   700  1050   217   /   /   1∶1.5
  玄武岩纤维砂浆   700  1050   182   4.9   1.06   1∶1.5
实施例3
对船闸闸室墙表面混凝土剥落修复的处理：
1、用机械方法将修复面进行凿毛处理，然后用高压气体吹一遍，再用水将表面冲洗干净，最后将修复面喷水保湿养护24小时；
2、配制高强耐磨玄武岩纤维砂浆：将425号水泥700kg、1050kg砂、182kg水、4.9kg β-萘磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂及1.06kg玄武岩纤维进行充分混合后，经充分搅拌均匀制成，待用；
3、刷粘结剂：首先用丙乳净浆粘结剂粉刷修复面，在粘结层上用漆刷把粘结剂均匀刷上，稍干后再粉刷上述配制的玄武岩纤维砂浆修复混凝土表面。
4、粉刷与养护，粉刷步骤为一涂二平三压光，修复完后在5小时内抹压收光3次，最后用薄膜覆盖进行养护。
现场测试结果：
1、抗冲击性能：修复工程竣工验收时，对玄武岩高强砂浆修复面上用8kg的大锤连续猛击30次未见砂浆开裂和剥落
2、粘结性能：表4为玄武岩高强修复砂浆现场拉拔粘结强度与混凝土抗拉强度的对比：
表4玄武岩纤维修复砂浆与混凝土抗拉粘结强度对比
Figure S2008100192896D00051
3、经济效益比较
采用玄武岩纤维砂浆修复与传统的采用钢板、CP材料修复船闸闸室墙表面对比情况如表5所示：
表5三种材料修复情况对比表
  修复方式   单价(元/m2)   韧性   抗撞性能   与旧墙粘结性能   防腐性能
  钢板   520   -   局   差   差
  玄武岩纤维砂浆   100   较好   局   好   好
  CP材料   110   较好   中   一般   好

Claims (5)

1、一种用高强耐磨玄武岩纤维砂浆修复混凝土表面创伤的方法，其特征在于修复方法步骤如下：
(1)、修复面的处理：
a、表面凿毛处理：采用人工或机械的方法对修复面进行凿毛处理，有利于增强粘结力；
b、表面清理：首先采用高压气体吹一遍，然后浇水清洗将表层清理干净；
c、养护保湿：修复面浇水养护24h；
(2)、配制高强耐磨玄武岩纤维砂浆，水泥、砂、水、高效减水剂及玄武岩纤维按以下重量配比制成：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，重量单位为克或千克；
将水泥、砂、水、高效减水剂及玄武岩纤维按以上配比范围内配制好，充分搅拌均匀，待用；
(3)、涂刷粘结剂：加粘结剂增加修复层粘结强度，首先在粘结层上均匀涂刷粘结剂，稍干后再粉刷上述配制的高强耐磨玄武岩纤维砂浆；
(4)、粉刷与养护：粉刷的步骤可以概括为：“一涂二平三压光”，即1块墙面修复完成后，在5小时内要进行1～3次抹压平收光工作，粉刷以后用喷雾或复盖塑料薄膜的方法进行养护，然后按同样方法修复其余的墙面。
2、根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于上述步骤(2)中所述的砂为坚硬的粗石英砂，其细度模数为3.7～3.1，筛除其中大于5mm的颗粒。
3、根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于上述步骤(2)中所述的高效减水剂为萘磺酸甲醛缩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所述的修复方法，其特征在于上述步骤(2)中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93.1～110Gpa、断裂延伸率3.2％、吸水性＜0.5。
5、根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于上述步骤(3)中所述的粘结剂为丙乳净浆或硅粉净浆，其中丙乳净浆的重量配比为丙乳∶水泥＝1∶2.5；硅粉净浆的重量配比为水泥∶硅粉∶水＝0.34∶0.056∶1。
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