CN106495579A - 一种双组分水泥基修补砂浆的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双组分水泥基修补砂浆的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明首先将玉米秸秆粉碎，再与二沉池活性污泥、黄沙等混匀，无氧发酵后收集滤饼，再将滤饼与水泥、滑石粉与氯化钙溶液按比例混合制得A组分，再将稻壳发酵后于高温条件下煅烧，将煅烧后的稻壳灰溶解于氢氧化钠溶液中，过滤除去杂质后，旋蒸浓缩制得B组分，使用时，将A组分与B组分按比例混合，即得双组分水泥基修补砂浆。本发明所得修补砂浆与旧混凝土界面相容性好，粘结牢固，可充分渗入孔隙中，提高混凝土的强度和使用寿命。

Description

一种双组分水泥基修补砂浆的制备方法
技术领域
本发明公开了一种双组分水泥基修补砂浆的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
混凝土修补、保护和加固行业是由混凝土结构的退化、破坏和缺陷所推动的。美国每年有超过5亿立方英码的混凝土被改造。而这些混凝土大都是利用当地的不同品质原材料所建造。另外，设计不规范以及为赶工期而不顾施工质量问题都是存在的。那么修补就在所难免。每年美国业主为修补、防护和加固方面的花费约在120亿到180亿美元之间。
目前，我国诸多大型基础设施的建设都相继完工并投入使用，在今后的一段时期内我国建筑行业将完成由现在的以新建基础工程设施为主到修补和翻新这些基础工程设施为主的战略性转变。所以未来几十年我国的建筑行业将面临保护、加固和维修工程设施的巨大压力。目前，迫在眉睫的是我国20世纪80年代以前修建的工业和民用建筑中很大一部分正处在加固和维修时期，而现在在建的一些民用及工程建筑物在施工和使用过程中也经常遇到混凝土质量问题，如蜂窝麻面、空洞、大面积损坏等，在道路桥梁方面，这一现象更加明显，据不完全统计，现有的水泥混凝土路面将有20～30%都面临着修补和改善。
目前，传统的修补方法是采用普通混凝土或砂浆作为修补材料，但普通混凝土或砂浆都存在一个共同的特点，即脆性大而韧性不足，主要表现为抗压强度高，抗拉强度和粘结强度低，弹性模量高而变形能力差，若将其用于混凝土修补，容易造成界面粘结不牢、开裂而导致混凝土再度损坏等质量问题，在使用中受到限制。聚合物改性水泥砂浆是近年来发展起来的一类新型修补材料，它是将少量有机聚合物掺入水泥砂浆中，借以改善水泥砂浆各项性能的复合胶凝材料，与普通水泥砂浆相比，它抗拉强度高、弹性模量低、耐磨、耐腐蚀、抗渗、抗冻性能优异，适用于因碳化、气蚀、冻融破坏及化学腐蚀而引起的混凝土表层开裂、表面剥蚀破坏的修补，但是在使用过程中，含气量难以控制，且聚合物生产过程中对环境也造成污染，聚合物成本较高，造成无法大面积使用，另外一个缺点是和路面的相容性差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统水泥及修补砂浆在制备和使用过程中出现的，与旧混凝土界面的相容性差，粘结不牢，使用后易开裂导致混凝土再度损坏的问题，提供了一种双组分水泥基修补砂浆的制备方法，本发明首先将玉米秸秆粉碎，再与二沉池活性污泥、黄沙等混匀，无氧发酵后收集滤饼，再将滤饼与水泥、滑石粉与氯化钙溶液按比例混合制得A组分，再将稻壳发酵后于高温条件下煅烧，将煅烧后的稻壳灰溶解于氢氧化钠溶液中，过滤除去杂质后，旋蒸浓缩制得B组分，使用时，将A组分与B组分按比例混合，即得双组分水泥基修补砂浆。本发明所得修补砂浆与旧混凝土界面相容性好，粘结牢固，可充分渗入孔隙中，提高混凝土的强度和使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取2～4kg玉米秸秆，加入秸秆粉碎机中，粉碎15～20min，将所得秸秆粉末倒入盛有4～6L去离子水的发酵罐中，再加入0.6～0.8kg二沉池活性污泥，6～8kg黄沙，再以3～5mL/min速率向发酵罐内通入氮气，直至置换出所有空气，随后于转速为180～200r/min，温度为35～40℃条件下，无氧密闭发酵5～7天，待发酵结束，加热升温至90～95℃，保温15～20min，趁热抽滤，除去滤液，得混合发酵物滤饼；
（2）称取4～6kg水泥，600～800g滑石粉，2～3kg上述所得混合物发酵物滤饼，加入盛有4～6L质量分数为20～25%氯化钙溶液的塑料桶中，用木棍搅拌混合10～15min，得水泥基修补砂浆A组分；
（3）量取沼气液2～3L，过滤，除去滤渣，将所得滤液加入发酵罐中，再加入2～3kg稻壳，于温度为35～40℃，转速为180～200r/min条件下，恒温密闭发酵3～5天，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼3～5次，随后将滤饼转入烘箱中，于105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入马弗炉，以6～8℃/min速率升温至600～680℃，保温煅烧45～60min，随炉冷却至室温，得稻壳灰；
（4）称取600～800g上述所得稻壳灰，倒入盛有2～4L质量分数为40%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，以200～300W功率超生分散15～20min，过滤，除去滤渣，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为75～80℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/4，待自然冷却至室温，得水泥基修补砂浆B组分，使用时将所得A组分和B组分按质量比为1：1混合均匀，即可使用。
经检测，本发明所得双组分水泥基修补砂浆使用2h后，抗压强度可达35.6～36.8MPa，抗折强度可达6.0～6.2MPa，使用1天后，抗压强度可达58.9～62.6MPa，抗折强度可达6.8～7.0MPa，使用1个月后，抗压强度可达98.9～100.2MPa，抗折强度可达9.8～10.6MPa。
本发明的有益效果是：
（1）本发明所得水泥基修补砂浆具有早强快硬、体积稳定、粘结性能好等特点，修补后24h即可开放交通，施工方便，养护简单，可与大部分硅酸盐水泥混合使用；
（2）本发明所得修补砂浆结构致密，与普通水泥基材料相比具有优异的抗腐蚀性、干缩性和抗渗性能，同时抗冲击性能良好，可大规模推广使用。
具体实施方式
称取2～4kg玉米秸秆，加入秸秆粉碎机中，粉碎15～20min，将所得秸秆粉末倒入盛有4～6L去离子水的发酵罐中，再加入0.6～0.8kg二沉池活性污泥，6～8kg黄沙，再以3～5mL/min速率向发酵罐内通入氮气，直至置换出所有空气，随后于转速为180～200r/min，温度为35～40℃条件下，无氧密闭发酵5～7天，待发酵结束，加热升温至90～95℃，保温15～20min，趁热抽滤，除去滤液，得混合发酵物滤饼；称取4～6kg水泥，600～800g滑石粉，2～3kg上述所得混合物发酵物滤饼，加入盛有4～6L质量分数为20～25%氯化钙溶液的塑料桶中，用木棍搅拌混合10～15min，得水泥基修补砂浆A组分；量取沼气液2～3L，过滤，除去滤渣，将所得滤液加入发酵罐中，再加入2～3kg稻壳，于温度为35～40℃，转速为180～200r/min条件下，恒温密闭发酵3～5天，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼3～5次，随后将滤饼转入烘箱中，于105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入马弗炉，以6～8℃/min速率升温至600～680℃，保温煅烧45～60min，随炉冷却至室温，得稻壳灰；称取600～800g上述所得稻壳灰，倒入盛有2～4L质量分数为40%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，以200～300W功率超生分散15～20min，过滤，除去滤渣，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为75～80℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/4，待自然冷却至室温，得水泥基修补砂浆B组分，使用时将所得A组分和B组分按质量比为1：1混合均匀，即可使用。
实例1
称取2kg玉米秸秆，加入秸秆粉碎机中，粉碎15min，将所得秸秆粉末倒入盛有4L去离子水的发酵罐中，再加入0.6kg二沉池活性污泥，6kg黄沙，再以3mL/min速率向发酵罐内通入氮气，直至置换出所有空气，随后于转速为180r/min，温度为35℃条件下，无氧密闭发酵5天，待发酵结束，加热升温至90℃，保温15min，趁热抽滤，除去滤液，得混合发酵物滤饼；称取4kg水泥，600g滑石粉，2kg上述所得混合物发酵物滤饼，加入盛有4L质量分数为20%氯化钙溶液的塑料桶中，用木棍搅拌混合10min，得水泥基修补砂浆A组分；量取沼气液2L，过滤，除去滤渣，将所得滤液加入发酵罐中，再加入2kg稻壳，于温度为35℃，转速为180r/min条件下，恒温密闭发酵3天，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼3次，随后将滤饼转入烘箱中，于105℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入马弗炉，以6℃/min速率升温至600℃，保温煅烧45min，随炉冷却至室温，得稻壳灰；称取600g上述所得稻壳灰，倒入盛有2L质量分数为40%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，以200W功率超生分散15min，过滤，除去滤渣，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为75℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/4，待自然冷却至室温，得水泥基修补砂浆B组分，使用时将所得A组分和B组分按质量比为1：1混合均匀，即可使用。
经检测，本发明所得双组分水泥基修补砂浆使用2h后，抗压强度可达35.6MPa，抗折强度可达6.0MPa，使用1天后，抗压强度可达58.9MPa，抗折强度可达6.8MPa，使用1个月后，抗压强度可达98.9MPa，抗折强度可达9.8MPa。
实例2
称取3kg玉米秸秆，加入秸秆粉碎机中，粉碎18min，将所得秸秆粉末倒入盛有5L去离子水的发酵罐中，再加入0.7kg二沉池活性污泥，7kg黄沙，再以4mL/min速率向发酵罐内通入氮气，直至置换出所有空气，随后于转速为190r/min，温度为38℃条件下，无氧密闭发酵6天，待发酵结束，加热升温至92℃，保温18min，趁热抽滤，除去滤液，得混合发酵物滤饼；称取5kg水泥，700g滑石粉，2.5kg上述所得混合物发酵物滤饼，加入盛有5L质量分数为22%氯化钙溶液的塑料桶中，用木棍搅拌混合12min，得水泥基修补砂浆A组分；量取沼气液2.5L，过滤，除去滤渣，将所得滤液加入发酵罐中，再加入2.5kg稻壳，于温度为38℃，转速为190r/min条件下，恒温密闭发酵4天，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼4次，随后将滤饼转入烘箱中，于108℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入马弗炉，以7℃/min速率升温至660℃，保温煅烧50min，随炉冷却至室温，得稻壳灰；称取700g上述所得稻壳灰，倒入盛有3L质量分数为40%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，以250W功率超生分散18min，过滤，除去滤渣，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为78℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/4，待自然冷却至室温，得水泥基修补砂浆B组分，使用时将所得A组分和B组分按质量比为1：1混合均匀，即可使用。
经检测，本发明所得双组分水泥基修补砂浆使用2h后，抗压强度可达36.2MPa，抗折强度可达6.1MPa，使用1天后，抗压强度可达60.6MPa，抗折强度可达6.9MPa，使用1个月后，抗压强度可达99.8MPa，抗折强度可达10.2MPa。
实例3
称取4kg玉米秸秆，加入秸秆粉碎机中，粉碎20min，将所得秸秆粉末倒入盛有6L去离子水的发酵罐中，再加入0.8kg二沉池活性污泥，8kg黄沙，再以5mL/min速率向发酵罐内通入氮气，直至置换出所有空气，随后于转速为200r/min，温度为40℃条件下，无氧密闭发酵7天，待发酵结束，加热升温至95℃，保温20min，趁热抽滤，除去滤液，得混合发酵物滤饼；称取6kg水泥，800g滑石粉，3kg上述所得混合物发酵物滤饼，加入盛有6L质量分数为25%氯化钙溶液的塑料桶中，用木棍搅拌混合15min，得水泥基修补砂浆A组分；量取沼气液3L，过滤，除去滤渣，将所得滤液加入发酵罐中，再加入3kg稻壳，于温度为40℃，转速为200r/min条件下，恒温密闭发酵5天，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼5次，随后将滤饼转入烘箱中，于110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入马弗炉，以8℃/min速率升温至680℃，保温煅烧60min，随炉冷却至室温，得稻壳灰；称取800g上述所得稻壳灰，倒入盛有4L质量分数为40%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，以300W功率超生分散20min，过滤，除去滤渣，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为80℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/4，待自然冷却至室温，得水泥基修补砂浆B组分，使用时将所得A组分和B组分按质量比为1：1混合均匀，即可使用。
经检测，本发明所得双组分水泥基修补砂浆使用2h后，抗压强度可达36.8MPa，抗折强度可达6.2MPa，使用1天后，抗压强度可达62.6MPa，抗折强度可达7.0MPa，使用1个月后，抗压强度可达100.2MPa，抗折强度可达10.6MPa。

Claims (1)

1.一种双组分水泥基修补砂浆的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取2～4kg玉米秸秆，加入秸秆粉碎机中，粉碎15～20min，将所得秸秆粉末倒入盛有4～6L去离子水的发酵罐中，再加入0.6～0.8kg二沉池活性污泥，6～8kg黄沙，再以3～5mL/min速率向发酵罐内通入氮气，直至置换出所有空气，随后于转速为180～200r/min，温度为35～40℃条件下，无氧密闭发酵5～7天，待发酵结束，加热升温至90～95℃，保温15～20min，趁热抽滤，除去滤液，得混合物发酵物滤饼；
（2）称取4～6kg水泥，600～800g滑石粉，2～3kg上述所得混合物发酵物滤饼，加入盛有4～6L质量分数为20～25%氯化钙溶液的塑料桶中，用木棍搅拌混合10～15min，得水泥基修补砂浆A组分；
（3）量取沼气液2～3L，过滤，除去滤渣，将所得滤液加入发酵罐中，再加入2～3kg稻壳，于温度为35～40℃，转速为180～200r/min条件下，恒温密闭发酵3～5天，过滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼3～5次，随后将滤饼转入烘箱中，于105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的滤饼转入马弗炉，以6～8℃/min速率升温至600～680℃，保温煅烧45～60min，随炉冷却至室温，得稻壳灰；
（4）称取600～800g上述所得稻壳灰，倒入盛有2～4L质量分数为40%氢氧化钠溶液的烧杯中，再将烧杯转入超声振荡仪，以200～300W功率超生分散15～20min，过滤，除去滤渣，收集滤液，并将滤液转入旋转蒸发仪中，于温度为75～80℃条件下旋蒸浓缩至原体积的1/4，待自然冷却至室温，得水泥基修补砂浆B组分，使用时将所得A组分和B组分按质量比为1：1混合均匀，即可使用。
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