CN106587701A - 一种混凝土抗裂修复剂及应用其的混凝土 - Google Patents

一种混凝土抗裂修复剂及应用其的混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑工程材料领域，尤其涉及一种混凝土抗裂修复剂及应用其的混凝土。所述修复剂由以下重量份的组分制成：硫铝酸钙20‑35份，硅灰15‑45份，膨润土10‑20份，氧化镁10‑15份，海泡石2‑6份，表面改性剂1‑5份，纤维0.5‑2份，组分简单；该混凝土抗裂修复剂能实现抗渗和对混凝土裂缝的自修复功能，能够与混凝土的强度相适应，性能稳定，掺杂后的混凝土的抗压强度、抗渗等级都有很大的提高，裂缝数量也有所下降。

Description

一种混凝土抗裂修复剂及应用其的混凝土
（一）技术领域
本发明涉及建筑工程材料领域，尤其涉及一种混凝土抗裂修复剂及应用其的混凝土。
（二）背景技术
混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，广泛应用于土木工程，目前是工程建设中应用最广的大宗建筑材料，已经广泛用于 建筑、农林和市政建设、路桥及海港等工程。混凝土的优点是，抗压强度高，取材容易，易成型价格低廉，可与其他材料结合制成各种承重固件。但是混凝土致命弱点是其内部存在大量的孔隙和微裂纹，抗拉强度低并且缺乏韧性，在外界因素，如荷载、温度应力、 碱集料反应或者地基沉降等的作用下，孔隙和微裂纹会不断的扩展、并集、聚合，就会形成宏观的裂缝，造成渗漏，从而降低混凝土结构的承载能力缩短使用寿命，成为各种灾难事故的隐患。
为了延长混凝土结构的耐久性和使用寿命，现有技术通常采用修补材料对宏观的裂缝进行修补，但是受到现有修复材料的限制，这些裂缝在修补后需要进行长时间的养护才能 完全修复，否则裂缝处仍会出现裂纹，进而直接影响其承重强度和耐久性。抗裂混凝土是改善混凝土受力性能的有效方法，但是长期以来人们较多的关注单一混凝土的增强效果，事实上不同种类的纤维材料对混凝土的增强效果不同，有些可以提高混凝土的初试开裂程度防止混凝土开裂，有些可以提高混凝土开裂后参与程度限制了裂缝宽度发展，有些有抗爆防火能力等，根据纤维材料理论通过不同的纤维材料他们之间可以互补从而产生正混杂效应，可以达到1加1大于二的效果，从而产生性能可靠且具有较好的经济社会效益的新型高性能纤维材料。
现有的抗裂混凝土材料抗拉强度低，抗折强度低抗冲击性能较差，混凝土抗裂剂对混凝土抗裂性能的提升以及实现自修复的功能仍旧较差，在外界因素的作用下，仍旧容易产生裂缝，因此我们需要提供一种新型混凝土抗裂修复剂，从而提升混凝土的韧性。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种能够显著提高混凝土的抗渗性能、自修复功能更加优良、性能稳定的混凝土抗裂修复剂，本发明还提供了应用所述修复剂的混凝土。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：一种混凝土抗裂修复剂，由以下重量份的组分制成：硫铝酸钙20-35份，硅灰15-45份，膨润土10-20份，氧化镁10-15份，海泡石2-6份，表面改性剂1-5份，纤维0.5-2份；所述膨润土为钠基膨润土，钠基膨润土的吸蓝量大于35g/100g，含水量小于10%；所述纤维由尺度为1-10 mm的纤维和10-19 mm的纤维混合而成。
所述硫铝酸钙中Al2O3 含量大于 35％，CaO 含量大于 33％，SO3 含量大于 9％。
所述硅灰的比表面积为 400-16000m2/kg，粒径为 0.5-60μm，二氧化硅含量大于50％。
所述氧化镁纯度大于95%。
所述海泡石的粒径为40-90 nm。
所述纤维是植物纤维、聚丙烯腈纤维、抗碱玻璃纤维中的一种或多种的组合。
一种混凝土抗裂修复剂的制备方法，包括如下步骤：
(1) 将特定重量份的膨润土与氧化钙混合，烘干，备用 ；
(2) 将步骤 (1) 制备得到的组分，与特定重量份的所述微硅粉、磷酸氢钙、碳酸锂、表面 改性剂和纤维混合搅拌均匀，得到产品。
本发明还提供一种混凝土，包括胶凝材料、粗骨料、细骨料、水、外加剂，所述混凝土还包括上述混凝土抗裂修复剂。
所述混凝土中所述 混凝土抗裂修复剂的掺杂质量为胶凝材料的 1 ～ 2％。
所述胶凝材料为水泥；所述粗骨料为石子；所述细骨料为砂；所述外加剂为减水剂、防水剂、膨胀剂中的一种或多种。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种混凝土抗裂修复剂，含有硫铝酸钙和氧化镁，它们可以提高这些未水化凝胶材料的反应活性，在一定条件下，这些未水化的凝胶材料与氧化镁以及水发生物理化学反应，形成凝胶材料水化物，实现对裂缝的自修复，同时由于本发明中添加的硅灰为轻质多孔材料，可以有效增强凝胶材料的反应活性，这样就使得所述修复剂具有优异的抗渗、裂缝自修复功能，在混凝土中应用时掺杂量仅需为胶凝材料质量的1-2%，掺杂量小，制备得到的混凝土强度较高，还有效降低了制备过程所需的能耗，且本发明中所述的修复剂原料简单易得、制造工艺简单，具有良好的经济价值。
本发明提供的一种混凝土抗裂修复剂，含有不同尺度和种类的混杂纤维，所述纤维是尺度为1-10mm的纤维，10-19mm的纤维的组合物，可以对尺度较小的发展初期的微裂纹和尺度较大、较为稳定的宏观裂纹同时起到抑制作用。
本发明提供的一种混凝土抗裂修复剂，产品适应性强，适用于不同强度等级的混凝土，同时增强了混凝土中后期的强度，能够显著提高混凝土的抗渗性能、自修复功能更加优良、性能稳定。
（四）具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
（1）按以下重量份称取原料：硫铝酸钙20份，硅灰45份，钠基膨润土20份，氧化镁15份，海泡石6份，表面改性剂聚萘甲醛磺酸钠盐5份，纤维1份，所述纤维为尺度为1-10mm的聚丙烯纤维和 10-19mm的聚丙烯纤维混合而成；
（2）将上述重量份的膨润土与氧化钙按比例混合并烘干，备用，然后加入微硅粉、磷酸氢钙、碳酸锂、表面改性剂和纤维混合搅拌均匀，得到产品。
所述混凝土抗裂修复剂可以配置强度等级为 C20、C30、C40、C50、C60 等的混凝土。
以强度等级为 C20 的现浇商品混凝土为例，本实施例所提供的混凝土抗裂修复剂 按胶凝材料总质量的1.2%，掺杂混凝土，混凝土试块的配比（Kg/m3）如下表所示：
实施例2
（1）按以下重量份称取原料：硫铝酸钙25份，硅灰35份，钠基膨润土18份，氧化镁13份，海泡石5份，表面改性剂聚萘甲醛磺酸钠盐4份，纤维1份，所述纤维为尺度为1-10mm的聚丙烯纤维和 10-19mm的聚丙烯纤维混合而成；
（2）将上述重量份的膨润土与氧化钙按比例混合并烘干，备用，然后加入微硅粉、磷酸氢钙、碳酸锂、表面改性剂和纤维混合搅拌均匀，得到产品。
所述混凝土抗裂修复剂可以配置强度等级为 C20、C30、C40、C50、C60 等的混凝土。
以强度等级为 C30 的现浇商品混凝土为例，本实施例所提供的混凝土抗裂修复剂 按胶凝材料总质量的1%，掺杂混凝土，混凝土试块的配比（Kg/m3）如下表所示：
实施例3
（1）按以下重量份称取原料：硫铝酸钙30份，硅灰30份，钠基膨润土15份，氧化镁12份，海泡石4份，表面改性剂聚萘甲醛磺酸钠盐3份，纤维2份，所述纤维为尺度为1-10mm的抗碱玻璃纤维和 10-19mm的抗碱玻璃纤维混合而成；
（2）将上述重量份的膨润土与氧化钙按比例混合并烘干，备用，然后加入微硅粉、磷酸氢钙、碳酸锂、表面改性剂和纤维混合搅拌均匀，得到产品。
所述混凝土抗裂修复剂可以配置强度等级为 C20、C30、C40、C50、C60 等的混凝土。
以强度等级为 C40 的现浇商品混凝土为例，本实施例所提供的混凝土抗裂修复剂 按胶凝材料总质量的1.5%，掺杂混凝土，混凝土试块的配比（Kg/m3）如下表所示：
实施例4
（1）按以下重量份称取原料：硫铝酸钙32份，硅灰25份，钠基膨润土12份，氧化镁11份，海泡石3份，表面改性剂聚萘甲醛磺酸钠盐2份，纤维2份，所述纤维为尺度为1-10mm的抗碱玻璃纤维和 10-19mm的抗碱玻璃纤维混合而成；
（2）将上述重量份的膨润土与氧化钙按比例混合并烘干，备用，然后加入微硅粉、磷酸氢钙、碳酸锂、表面改性剂和纤维混合搅拌均匀，得到产品。
所述混凝土抗裂修复剂可以配置强度等级为 C20、C30、C40、C50、C60 等的混凝土。
以强度等级为 C50 的现浇商品混凝土为例，本实施例所提供的混凝土抗裂修复剂 按胶凝材料总质量的2%，掺杂混凝土，混凝土试块的配比（Kg/m3）如下表所示：
实施例5
（1）按以下重量份称取原料：硫铝酸钙35份，硅灰15份，钠基膨润土10份，氧化镁10份，海泡石2份，表面改性剂聚萘甲醛磺酸钠盐1份，纤维0.5份，所述纤维为尺度为1-10mm的抗碱玻璃纤维和 10-19mm的抗碱玻璃纤维混合而成；
（2）将上述重量份的膨润土与氧化钙按比例混合并烘干，备用，然后加入微硅粉、磷酸氢钙、碳酸锂、表面改性剂和纤维混合搅拌均匀，得到产品。
所述混凝土抗裂修复剂可以配置强度等级为 C20、C30、C40、C50、C60 等的混凝土。
以强度等级为 C60 的现浇商品混凝土为例，本实施例所提供的混凝土抗裂修复剂 按胶凝材料总质量的2%，掺杂混凝土，混凝土试块的配比（Kg/m3）如下表所示：
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的几种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种混凝土抗裂修复剂，其特征在于，由以下重量份的组分制成：硫铝酸钙20-35份，硅灰15-45份，膨润土10-20份，氧化镁10-15份，海泡石2-6份，表面改性剂1-5份，纤维0.5-2份；所述膨润土为钠基膨润土，钠基膨润土的吸蓝量大于35g/100g，含水量小于10%；所述纤维由尺度为1-10 mm的纤维和10-19 mm的纤维混合而成。
2.根据权利要求1所述的混凝土抗裂修复剂，其特征在于：所述硫铝酸钙中Al2O3 含量大于35％，CaO 含量大于33％，SO3 含量大于 9％。
3.根据权利要求1所述的混凝土抗裂修复剂，其特征在于：所述硅灰的比表面积为400-16000m2/kg，粒径为 0.5-60μm，二氧化硅含量大于 50％。
4.根据权利要求1所述的混凝土抗裂修复剂，其特征在于：所述氧化镁纯度大于95%。
5.根据权利要求1所述的混凝土抗裂修复剂，其特征在于：所述海泡石的粒径为40-90nm。
6.根据权利要求1所述的混凝土抗裂修复剂，其特征在于：所述纤维是植物纤维、聚丙烯腈纤维、抗碱玻璃纤维中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1-6所述的混凝土抗裂修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1) 将特定重量份的膨润土与氧化钙混合，烘干，备用 ；
(2) 将步骤 (1) 制备得到的组分，与特定重量份的所述微硅粉、磷酸氢钙、碳酸锂、表面 改性剂和纤维混合搅拌均匀，得到产品。
8.一种混凝土，包括胶凝材料、粗骨料、细骨料、水、外加剂，其特征在于，所述混凝土还包括权利要求1-6任一所述的混凝土抗裂修复剂。
9.根据权利要求 8 所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土中所述 混凝土抗裂修复剂的掺杂质量为胶凝材料的1-2％。
10.根据权利要求 9 所述的混凝土，其特征在于，所述胶凝材料为水泥；所述粗骨料为石子；所述细骨料为砂；所述外加剂为减水剂、防水剂、膨胀剂中的一种或多种。
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