CN106746836B - 一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂及应用，包括以下重量份的原料制成：纤维0.02～0.1份、颗粒超细型活性矿物掺合料60～93份、化学外加剂5～30份和纳米级活性激发剂2～10份。本发明的界面处理剂不但具有超强的粘结力，可显著增强新老混凝土界面处的粘结力，且新老混凝土粘结后的抗腐蚀显著提高，可有效减少病害工程安全隐患，提高混凝土结构安全度，保证结构完整性，延长工程使用寿命，节约工程维修成本，具有较好的经济效益、社会效益和生态效益。

Description

一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂及应用
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域, 涉及一种混凝土界面处理剂，具体涉及一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂及应用。
背景技术
沿海地区的混凝土结构，由于受到海盐侵蚀、钢筋腐蚀、水浪冲击、冻融损坏等外界因素的影响，沿海水工建筑物(挡潮闸、桥闸、渡槽、海堤)大多运行30～40 年,有的使用年限甚至更短就已基本失去设计使用功能，因此需对沿海混凝土结构进行补强加固。混凝土界面处理剂是新老混凝土粘结的过渡层，可以有效改善新老混凝土的粘结微观结构，提高粘结强度，保证新老混凝土的整体性，因此广泛应用于混凝土工程修补、加固等。
国内外常用的混凝土界面处理剂有无机界面剂、有机界面剂和有机改性界面剂：（1）无机界面剂，主要是水泥净浆或无机（粉煤灰、硅灰、矿渣等）改性水泥浆；（2）有机类，有机类界面剂主要有环氧树脂、环氧胶泥、聚合物等；（3）有机改性界面剂，是在无机界面剂基础上加入有机聚合物进行改性的界面剂。以上方法虽不同程度提高了新老混凝土粘结强度，但存在不足之处：无机界面剂早期收缩较大、早期强度较低、耐久性差；有机界面剂操作复杂、环境影响较大，且价格昂贵，推广应用成本较高；有机改性界面剂单一提高其粘结性能，忽视了界面剂的粘结耐久性能，不适合用于沿海腐蚀环境下混凝土结构的修补。因此，一种既具有优良粘结性能又具有高抗腐蚀性能的混凝土界面处理剂的研发具有实际意义和价值。
发明内容
针对现有混凝土界面处理剂的不足，本发明旨在开发一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂及应用，该界面处理剂不但具有超强的粘结力，可显著增强新老混凝土界面处的粘结力，且新老混凝土粘结后的抗腐蚀显著提高，可有效减少病害工程安全隐患，提高混凝土结构安全度，保证结构完整性，延长工程使用寿命，节约工程维修成本，直接间接经济效益均较为显著。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂，包括以下重量份的原料制成：纤维0.02～0.1份、活性矿物掺合料60～93份、化学外加剂5～30份和活性激发剂2～10份；
优选的，以上所述纤维包括聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯纤维、碳纤维中的一种以上；
优选的，以上所述化学外加剂包括膨胀剂、减缩剂、减水剂中的一种以上的混合物；
优选的，以上所述活性矿物掺合料包括粉煤灰、偏高岭土、矿渣、硅灰、赤泥中两种以上的颗粒超细型混合物；
优选的，以上所述激发剂包括纳米硅酸钠、纳米硫酸钠、纳米苛性钠中的一种以上；
优选的，以上所述膨胀剂包括硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙膨胀剂、氧化镁膨胀剂中的一种以上；
优选的，以上所述减缩剂包括聚亚丙基二醇、环氧乙烷甲醇附加物、甲醚基聚合物中的一种以上；
优选的，以上所述减水剂包括改性碱木素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂、芳香族氨基磺酸盐聚合物、聚丙烯酸酯中的一种以上。
以上所述高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂的应用方法，包括以下步骤：
（1）老混凝土表面处理：对基层老混凝土表面进行糙化处理，粘结面粗糙度控制在3～5mm，采用毛刷沾水刷两遍糙化后老混凝土粘结面，使其表面湿润；
（2）配浆及施工：以界面处理剂:水泥:水=1:0.9～1:7的重量比备料，先将界面处理剂和水泥混合，再加入水制成水泥浆或再加入水和砂制成水泥砂浆，将界面处理剂水泥浆或水泥砂浆涂刷于经表面处理的老混凝土表面，界面处理剂水泥浆或水泥砂浆涂刷的厚度1.5～3mm；
（3）涂刷界面剂水泥浆或水泥砂浆后，立刻进行新混凝土浇筑。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
1、本发明的超细矿物掺合料，能改善界面剂拌合物性能，提高界面剂均匀性，减小其施工难度。
2、本发明的活性矿物掺合料与水泥水化产物中的氢氧化钙、钙矾石反映生成水化硅酸钙使得新老混凝土粘结区更加密实，从而提高新老混凝土粘结强度和抗腐蚀性能；另一方面，活性矿物掺合料还可以起到固化侵入氯离子作用，进一步提高新老混凝土粘结抗腐蚀性能。
3、本发明的纳米硅酸钠、纳米硫酸钠、纳米苛性钠激发剂，纳米激发剂主要特点是颗粒更细，具有更高的表面活性，不但可进一步提高新老混凝土粘结界面密实性，还可以激发水泥及矿物掺合料的早期活性，提高新老混凝土早期粘结强度。
4、本发明选用膨胀剂是通过生成钙矾石和氢氧化钙等膨胀型晶体来补偿收缩、减缩剂是通过减小水的表面张力来减小收缩，从而减少新老混凝土界面粘结处干缩裂缝的产生，提高新老混凝土粘结效果。
5、本发明选用的合成纤维，能够进一步减少新老混凝土界面处收缩，减小与老混凝土收缩差，提高新老混凝土粘结后整体性。
6、本发明的界面处理剂不但具有超强的粘结力，可显著增强新老混凝土界面处的粘结力，且新老混凝土粘结后的抗腐蚀显著提高，可有效减少病害工程安全隐患，提高混凝土结构安全度，保证结构完整性，延长工程使用寿命，节约工程维修成本，具有较好的经济效益、社会效益和生态效益。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进一步说明，但不限于本发明的保护范围。
术语解释：1、无界面剂：在对老混凝土修补前，老混凝土粘结面只刷水湿润，不涂刷界面剂直接浇筑新混凝土；2、水泥净浆界面剂：界面剂成分只有水和水泥组成的水泥净浆；3、水泥膨浆界面剂：加入膨胀剂的水泥净浆界面剂；4、老混凝土：被修补混凝土；5、新混凝土：修补混凝土。
实施例所使用老混凝土强度等级为C20，成型标准立方体试块标准养护28d、自然养护5个月后劈裂所得，粘结面粗糙度为3～5mm；新混凝土强度等级为C25；老混凝土进行糙化处理，去除粘结面松动混凝土，然后用毛刷沾水刷两遍糙化后老混凝土粘结面，使其表面湿润；涂刷一层1.5～3mm界面处理剂水泥浆或水泥砂浆，侧向浇筑新混凝土进行修复，养护28d，测定新老混凝土粘结后劈裂抗拉强度以反映新老混凝土粘结强度，测定新老混凝土粘结后抗氯离子渗透性能以反映新老混凝土粘结抗腐蚀性能。
实施例1
一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂，由以下重量原料制成：颗粒超细型矿物掺合料80.88%（含60%的粉煤灰和40%的硅灰）、纤维0.02%（聚丙烯纤维）、化学外加剂16.1%（含3.6%的聚羧酸减水剂和96.4%的硫铝酸钙膨胀剂）、激发剂3%（含70%纳米硅酸钠和30%纳米硫酸钠）。配制方法：以高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂:水泥:水=1:2:1.2的比例备料，混合制成高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理水泥浆。
实施例2
一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂，由以下重量原料制成：颗粒超细型矿物掺合料75.88%（含60%的粉煤灰和40%的矿渣）、纤维0.02%（聚丙烯纤维）、化学外加剂16.1%（含3.6%的聚羧酸减水剂和96.4%的硫铝酸钙膨胀剂）、激发剂3%（含70%纳米硅酸钠和30%纳米硫酸钠）。配制方法：以高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂:水泥:水=1:2:1.2的比例备料，混合制成高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理水泥浆。
实施例3
一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂，由以下重量原料制成：颗粒超细型矿物掺合料75.88%（含60%的粉煤灰和40%的偏高岭土）、纤维0.02%（聚丙烯纤维）、化学外加剂16.1%（含3.6%的聚羧酸减水剂和96.4%的硫铝酸钙膨胀剂）、激发剂8%（含70%纳米硅酸钠和20%纳米硫酸钠和10%纳米苛性钠）。配制方法：以高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂:水泥:水=1:2:1.2的比例备料，混合制成高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理水泥浆。
实施例4
一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂，由以下重量原料制成：颗粒超细型矿物掺合料75.8%（含60%的粉煤灰、20%的硅灰和20%的矿渣）、纤维0.1%（聚丙烯纤维）、化学外加剂16.1%（含3.6%的聚羧酸减水剂和96.4%的硫铝酸钙膨胀剂）、激发剂8%（含70%纳米硅酸钠和20%纳米硫酸钠和10%纳米苛性钠）。配制方法：以高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂:水泥:水=1:2:1.2的比例备料，混合制成高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理水泥浆。
实施例5
一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂，由以下重量原料制成：颗粒超细型矿物掺合料75.8%（含55%的粉煤灰、15%的硅灰、15%的矿渣和15%的偏高岭土）、纤维0.1%（聚丙烯纤维）、化学外加剂16.1%（含3.6%的聚羧酸减水剂和96.4%的硫铝酸钙膨胀剂）、激发剂8%（含70%纳米硅酸钠、20%纳米硫酸钠和10%纳米苛性钠）。配制方法：以高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂:水泥:水=1:2:1.2的比例备料，混合制成高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理混合制成水泥浆。
对照例1
无界面剂：在浇筑新混凝土前，用毛刷沾水润湿老混凝土粘结面后直接浇筑新混凝土。
对照例2
水泥净浆界面剂：在浇筑新混凝土前，用毛刷沾水润湿老混凝土粘结面，然后涂刷水泥净浆界面处理剂，再浇筑新混凝土，其中水泥净浆界面剂配方为：水:水泥=0.4:1。
对照例3
在浇筑新混凝土前，用毛刷沾水润湿老混凝土粘结面，然后涂刷水泥膨浆界面处理剂，水泥膨浆界面剂配方为：水:水泥:硫铝酸钙膨胀剂=0.4:0.95:0.05。
对照例4
整体新混凝土：对比用整体新混凝土试块。
上述各例的抗裂抗腐蚀混凝土外加剂应用效果见下表。
高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂作用效果比较表
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从测试结果可知，本发明生产的高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂，用于新老混凝土粘结，28d粘结强度强度能达到整体新混凝土的85%以上，比不涂界面剂提高65%以上，比常用界面剂提高25%以上；28d试件6h电通量比不涂界面剂降低20%以上，略高于整体新混凝土试块，具有高粘结、抗腐蚀等优点。

Claims (2)

1.一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂的应用，其特征在于，由以下重量份的原料：纤维0.02-0.1份、活性矿物掺合料60-93份、化学外加剂5-30份和活性激发剂2-10份制成；
所述纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、碳纤维中的一种以上；
所述活性矿物掺合料为粉煤灰、偏高岭土、矿渣、硅灰中两种以上的颗粒超细型混合物；
所述激发剂为纳米硅酸钠、纳米硫酸钠、纳米苛性钠中的二种以上的混合物；
所述化学外加剂为聚羧酸减水剂和硫铝酸钙膨胀剂；
应用方法：
(1) 旧混凝土表面处理：对基层旧混凝土的表面进行粗糙处理，控制旧混凝土粘结面粗糙度在3-5mm，采用毛刷沾水刷两遍粗糙后的旧混凝土粘结面，使其表面湿润；
(2) 配浆及施工:以界面处理剂:水泥∶水 = 1∶0.9-1:7 的重量比备料，先将界面处理剂和水泥混合，再加入水制成水泥浆或再加入水和砂制成水泥砂浆，将界面处理剂水泥浆或水泥砂浆涂刷于经表面处理的旧混凝土表面，界面处理剂水泥浆或水泥砂浆涂刷的厚度1.5-3mm；
(3) 涂刷界面剂水泥浆或水泥砂浆后，立刻进行新混凝土浇筑。
2.一种高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂的配制方法，其特征在于：由以下重量原料制成：含55%粉煤灰、15%硅灰、15%矿渣和15%偏高岭土的颗粒超细型矿物掺合料75.8%，聚丙烯纤维0.1%，含3.6%聚羧酸减水剂和96.4%硫铝酸钙膨胀剂的化学外加剂16.1%，含70%纳米硅酸钠、20%纳米硫酸钠和10%纳米苛性钠的激发剂8%；
配制方法：以高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理剂∶水泥∶水=1:2∶1.2的比例备料，混合制成高粘结抗腐蚀型混凝土界面处理混合制成水泥浆。
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