CN102471155A - 用于混凝土修补的黄麻纤维增强组合物 - Google Patents

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Abstract

公开了一种混凝土修补组合物，所述组合物包含集料、粘合剂和纤维增强物，其中所述纤维增加物包括平均厚度为65至75μm且平均长度为3至6mm的黄麻纤维。用于增强的黄麻纤维在混合时具有优异的分散性和粘合性。此外，黄麻纤维具有高保水能力，因此该混凝土修补组合物在固化的过程中可保持其中的水，从而防止由混凝土迅速硬化导致的假凝问题。

Description

用于混凝土修补的黄麻纤维增强组合物
发明背景
技术领域
本发明涉及混凝土修补组合物，其包含集料、粘合剂和纤维增强物。
相关技术描述
混凝土结构是主要由水泥制成的结构，所述水泥是与水水合产生稳定材料的水硬性材料。该水合反应产生相当于水泥量的约1/3的氢氧化钙量。氢氧化钙是pH为约12至13的强碱，并且在嵌入混凝土结构中的钢筋上形成钝化膜以阻止钢筋腐蚀，从而维持混凝土结构的强度。
然而，在初始固化的过程中，混凝土结构的性质导致细小的裂纹。当水渗透进入所述裂纹中时，混凝土结构中的裂纹可因为水的反复冻结和融化(取决于温度变化)而扩大，这可显著地降低混凝土结构的耐久性。
特别地，当其水平因空气污染而增加的空气中的盐分或酸性物质(例如二氧化碳)渗透到混凝土结构中时，混凝土结构可遭受氯诱导的腐蚀和碳化。所述腐蚀可被嵌入混凝土结构中以保持混凝土结构强度的钢筋所加速。换句话说，当酸性物质与混凝土中的水合物(尤其是氢氧化钙)反应时，混凝土结构的pH值降至低于10，伴有钢筋上钝化膜的破坏，这导致混凝土结构因这样的钢筋腐蚀而劣化。由于钢筋腐蚀，体积增加，其进而向混凝土结构的表面施加张力。因此，混凝土结构表面的裂纹可扩大，从而降低混凝土结构的强度。
如上文所述，混凝土劣化在物理和化学环境下可能会发展。因此，需要广泛修补。
已使用多种修补组合物来修补混凝土。其中有水泥砂浆，所述水泥砂浆包含集料(例如，硅砂)、粘合剂(例如，水泥)和纤维增强物(例如，玻璃纤维或碳纤维)。然而，水泥砂浆具有在由界面结合不良导致的初始固化或分层期间开裂的缺点。
修补混凝土时最常见的缺陷之一是，由于在浇筑、抹灰、喷涂之后旧的干燥混凝土吸收新混凝土的湿分，所以固化时在新混凝土和劣化的旧混凝土之间的界面处产生缺陷。这导致假凝问题，即，水泥快速硬化，使得水泥仅以松散粉末的形式存在，无法发挥粘合剂的作用。结果，新混凝土和旧混凝土之间的界面接合降低，导致接合强度降低、建筑缺陷(例如分层)等。
为了解决上述问题，连续地尝试开发具有良好性能(例如，强度、耐碱性、抗碳化性或拒水性)的混凝土修补组合物。
发明内容
技术问题
本发明设计用于解决上述问题，因此，本发明的一个目的是提供用于混凝土修补的纤维增强组合物，以防止水泥快速硬化导致的假凝。
此外，本发明的一个目的是提供性能(例如，强度、耐碱性、抗碳化性或拒水性)改善的混凝土修补组合物。
技术方案
为实现本发明的目的，混凝土修补组合物可包含集料、粘合剂和纤维增强物，其中所述纤维增强物可包括平均厚度为65至75μm和平均长度为3至6mm的黄麻纤维。
根据本发明，所述混凝土修补组合物可包含：
(a)30至40重量份的1型普通硅酸盐水泥(Ordinary PortlandCement Type 1)；
(b)2至6重量份的铝酸钙水泥；
(c)2至5重量份的高铝水泥；
(d)2至5重量份的磺酸钙；
(e)5至10重量份的平均粒度为0.1至0.2mm的硅砂；
(f)25至35重量份的平均粒度为0.3至0.6mm的硅砂；
(g)16至20重量份的平均粒度为0.7至1.2mm的硅砂；
(h)5至10重量份的火山灰粉末；
(i)0.4至0.8重量份的烷基烷氧基硅烷；和
(j)0.1至0.3重量份的平均厚度为65至75μm且平均长度为3至6mm的黄麻纤维。
优选地，所述混凝土修补组合物还可包含(k)0.1至0.5重量份的酒石酸，和(l)0.3至0.6重量份的碳酸锂。
有益效果
根据本发明的一个方面，用于修补混凝土的纤维增强组合物使用黄麻纤维进行增强，其在混合时具有优异的分散性和粘合性。此外，黄麻纤维具有高保水能力，因此，该组合物可在固化过程中保持其中的水，从而防止由水泥快速硬化导致的假凝问题。
根据本发明的另一方面，用于修补混凝土的纤维增强组合物具有改善的性能(例如，强度、耐碱性、抗碳化性或拒水性)，并因此在修补劣化的混凝土方面非常有用。
优选实施方案的描述
下文中将详细地说明本发明优选的实施方案。在说明之前，应当理解，本说明书和所附权利要求书中使用的术语不应被解释为限于一般的和字典中的含义，而应当基于允许发明人适当地定义术语最佳解释的原则，根据本发明所对应的技术方面的含义和概念来解释。
本发明的混凝土修补组合物可包含集料、粘合剂和纤维增强物，并且所述纤维增强物可包含平均厚度为65至75μm且平均长度为3至6mm的黄麻纤维。
黄麻纤维获自双子叶植物纲、锦葵亚纲、椴树科的多年生的植物。黄麻纤维是亲水性天然纤维素纤维，并且在混合时具有优异的分散性，由此在修补混凝土时避免由材料的分离所导致的纤维聚集。此外，与现有技术中常规使用的疏水性人造纤维相比，黄麻纤维具有较大的表面粗糙度，并因此具有更好的增强性能。作为常规增强物的人造纤维具有光滑的表面，并因此具有低粘合性能，导致纤维从混凝土修补组合物的基质中拉出。结果，在新混凝土和旧混凝土之间的界面处的接合强度降低。显然，人造纤维可与黄麻纤维一起使用，以提高粘合性能和增强性能(例如，强度)。
黄麻纤维具有高的保水能力(10-10％)以防止在修补混凝土时固化期间经常发生的新混凝土和旧混凝土之间的界面处的缺陷产生。如上文所述，当使用按常规使用的亲水性人造纤维来增强时，旧的干燥混凝土吸收新混凝土的湿分。这导致假凝问题，即水泥快速固化，使得水泥仅以松散粉末的形式存在，无法发挥粘合剂的作用。结果，新混凝土和旧混凝土之间的界面接合降低，导致接合强度降低、建筑缺陷(例如分层)等。根据本发明，黄麻纤维在混合期间吸收大量的水，并随后向混凝土提供水以使其在固化期间保持湿润，从而赋予其良好的固化特性。
本发明中，用于增强的黄麻纤维具有65至75μm的平均厚度和3至6mm的平均长度。测试结果证明，这些范围导致优异的分散性和可使用性。
除了黄麻纤维之外，本发明的混凝土修补组合物包含作为基本组分的集料(例如，硅砂)和粘合剂(例如，水泥)，并可根据常规方法在与水混合之后用于混凝土修补。
为了改善混凝土的性能(例如，强度、耐碱性、抗碳化性或拒水性)，包含黄麻纤维的混凝土修补组合物可优选包含如下组分：
(a)30至40重量份的1型普通硅酸盐水泥
(b)2至6重量份的铝酸钙水泥；
(c)2至5重量份的高铝水泥；
(d)2至5重量份的磺酸钙；
(e)5至10重量份的平均粒度为0.1至0.2mm的硅砂；
(f)25至35重量份的平均粒度为0.3至0.6mm的硅砂；
(g)16至20重量份的平均粒度为0.7至1.2mm的硅砂；
(h)5至10重量份的火山灰粉末；
(i)0.4至0.8重量份的烷基烷氧基硅烷；和
(j)0.1至0.3重量份的平均厚度为65至75μm且平均长度为3至6mm的黄麻纤维。
下文中，将详细地描述这些组分。
粘合剂
本发明的混凝土修补组合物使用复合矿物粘合剂体系作为粘合剂，所述粘合剂体系包含(a)30至40重量份的1型普通硅酸盐水泥、(b)2至6重量份的铝酸钙水泥、(c)2至5重量份的高铝水泥和(d)2至5重量份的磺酸钙。在上述预定含量范围之内，这些组分在凝固时间、强度、最小化材料性能(例如，收缩和扩张)变化等方面表现出了作为粘合剂的优异特性。
集料
本发明的混凝土修补组合物包含以下作为集料：(e)5至10重量份的平均粒度为0.1至0.2mm的硅砂、(f)25至35重量份的平均粒度为0.3至0.6mm的硅砂、(g)16至20重量份的平均粒度为0.7至1.2mm的硅砂。
已发现，具有不同粒度之硅沙的该混合物有助于构建之后的稳定集料结构和孔隙度调节。
功能性材料
本发明的混凝土修补组合物包含以下作为提供特异性功能的功能性材料：(h)5至10重量份的火山灰粉末、(i)0.4至0.8重量份的烷基烷氧基硅烷和(j)0.1至0.3重量份的平均厚度为65至75μm且平均长度为3至6mm的黄麻纤维。
在上述含量范围内，在固化期间的硬化之后，火山灰粉末通过水合过程促进钙矾石的形成，以改善混凝土的初始强度和长期强度。
烷基烷氧基硅烷是具有烃基(例如，甲基)或酚基的化合物。水解的烷氧基被混凝土修补组合物中的水或湿分水解产生硅醇，所述硅醇偶连至无机组分的表面形成噁烷键，以使混凝土表面存在的孔或毛细管硅烷化，以阻止水和空气的渗入。
上文中已经描述了黄麻纤维，因此略去它的详细说明。
优选地，本发明的混凝土修补组合物还可包含(k)0.1至0.5重量份的酒石酸和(l)0.3至0.6重量份的碳酸锂。
在上述含量范围内，当通过水合过程来硬化高铝水泥或1型普通硅酸盐水泥时，酒石酸适当地延迟初始凝固时间，由此改进可使用性。此外，在上述含量范围内添加碳酸锂加速在混凝土表面上处理的本发明混凝土修补组合物的凝固，以协助形成牢固的涂层。
除了上述组分(a)至(l)之外，本发明的混凝土修补组合物还可包含用在用于混凝土修补的基于水泥的组合物中的树脂、基于Melment的超增塑剂、增稠稳定剂等。
为了更好地理解，下文中将详细地描述本发明的各优选实施例。然而，可以以各种方式修改本发明的实施例，并且其不应当被解释为限定本发明的范围。提供本发明的实施例以使本领域技术人员能够更好地理解本发明。
<实施例>
通过混合35重量份的1型普通硅酸盐水泥、2重量份的铝酸钙水泥、2重量份的高铝水泥、3重量份的磺酸钙、8重量份的硅砂(平均粒度为0.1mm)、30.2重量份的硅砂(平均粒度为0.4mm)、18重量份的硅砂(平均粒度为1.0mm)、7重量份的火山灰粉末(320至340目)、0.6重量份的乙基三甲氧基硅烷、0.2重量份的平均厚度为70μm且平均长度为5mm的黄麻纤维、0.1重量份的酒石酸、0.3重量份的碳酸锂、0.2重量份的基于Melment的超增塑剂、0.1重量份的增稠稳定剂和2.0重量份的WAKER聚合物(RE5010N)来制备本发明的混凝土修补组合物。
为了测试其性能，在按每100重量份的所述组合物添加16重量份的水并固化之后，按测试方法KSF4042来评价多种特性。结果见下表1。
表1
Figure BDA0000132976650000071
参照表1，发现本实施例的混凝土修补组合物具有优异的特性。

Claims (3)

1.一种混凝土修补组合物，其包含集料、粘合剂和纤维增强物，
其中所述纤维增强物包括平均厚度为65至75μm且平均长度为3至6mm的黄麻纤维。
2.一种混凝土修补组合物，其包含：
(a)30至40重量份的1型普通硅酸盐水泥；
(b)2至6重量份的铝酸钙水泥；
(c)2至5重量份的高铝水泥；
(d)2至5重量份的磺酸钙；
(e)5至10重量份的平均粒度为0.1至0.2mm的硅砂；
(f)25至35重量份的平均粒度为0.3至0.6mm的硅砂；
(g)16至20重量份的平均粒度为0.7至1.2mm的硅砂；
(h)5至10重量份的火山灰粉末；
(i)0.4至0.8重量份的烷基烷氧基硅烷；和
(j)0.1至0.3重量份的平均厚度为65至75μm且平均长度为3至6mm的黄麻纤维。
3.根据权利要求1的混凝土修补组合物，
其中所述混凝土修补组合物还包含0.1至0.5重量份的酒石酸和0.3至0.6重量份的碳酸锂。
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