CN106927744A - 高性能水泥基材料内部微裂缝的自愈方法 - Google Patents

高性能水泥基材料内部微裂缝的自愈方法 Download PDF

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朱涵
王林照
郭文健
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Abstract

本发明公开了高性能水泥基材料内部微裂缝的自愈方法，高性能水泥基材料由水泥、粉煤灰、硅灰、水、减水剂和砂组成，包括以下步骤：(1)测试高吸水性树脂的吸水倍率；(2)按设计配合比秤取高性能水泥基材料的各组分，总水灰比取0.31，有效水灰比为0.25以下；(3)整理高性能水泥基试件模具；(4)将高吸水性树脂和水泥拌和均匀；(5)将高性能水泥基材料的各组分按标准规范操作拌合；(6)拌合完成后入模、养护。本发明方法利用高吸水性树脂为高性能水泥基材料内部微裂缝处未水化的水泥颗粒提供水分，使裂缝处未水化的水泥颗粒继续水化，从而实现高性能水泥基材料内部微裂缝自愈，限制裂缝的继续开展。

Description

高性能水泥基材料内部微裂缝的自愈方法
技术领域
本发明涉及建筑材料、土木工程领域，具体的说，是涉及高性能水泥基材料内部微裂缝的自愈方法。
背景技术
水泥基材料包括水泥混凝土、水泥基砂浆、水泥基净浆，是土木工程和水利水电工程使用最为广泛的建筑材料之一。这类水泥基材料有个特点，就是容易开裂,尤其对于高性能水泥基材料其水灰比往往较低，早期内部干燥收缩较大，已有研究表明当水灰比小于0.31时，部分水泥不能得到水化，从而使材料更加容易产生开裂。水泥基材料开裂具有过程性，是有内部微裂缝逐渐发展扩大，水泥基材料一旦出现裂缝，就会破坏结构的完整性，降低水泥基材料的耐久性，导致水泥基材料结构的服务功能部分甚至全部丧失，这需要耗费大量的人力物力进行补强加固甚至重建。因此，寻找一种既有效又实用的控制裂缝的方法有着非常重大的意义。
高性能水泥基材料是一种具有高强度和高耐久能的混合材料，其组成有水泥，水，减水剂，矿物掺和料和砂。为了获取高强度以及高耐久性能，需要取较小的水灰比，通常水灰比小于0.25。
导致高性能水泥基材料开裂的因素是多种多样的，包括水泥基材料本身的性质、施工质量、温控措施、气候条件等，和普通水泥基材料相比，高性能水泥基材料密实度比较高，导致外部养护水分难以进入内部，不能消除其内部自干燥收缩，从而增加了裂缝发生开展的可能。目前国内外研究改善高性能水泥基材料开裂方法不一，实用效果也参差不齐。
高吸水性树脂作为一种高分子材料由于其具有优异的吸收效果而被广泛关注，高吸水性树脂根据合成材料的来源不同可分为两大类，第一类天然系，主要包括纤维素和淀粉类，此类高吸水性树脂材料主要通过在其主链上接枝亲水性基团制作而成；第二类为合成类，主要包括包括聚丙烯酸、聚乙烯醇等，其中聚丙烯酸类高吸水性树脂由于其制作工艺简单，性能比较稳定，生产成本较低而在许多领域得到应用，在建筑材料应用较多的为聚丙烯酸类，表观为白色粉末状。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供高性能水泥基材料内部微裂缝的自愈方法，利用高吸水性树脂为高性能水泥基材料内部微裂缝处未水化的水泥颗粒提供水分，使裂缝处未水化的水泥颗粒继续水化，从而实现高性能水泥基材料内部微裂缝自愈，限制裂缝的继续开展，同时使高性能水泥基材料总的有效水灰比达到0.31，内部水泥全部得到水化。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
高性能水泥基材料内部微裂缝的自愈方法，高性能水泥基材料由水泥、粉煤灰、硅灰、水、减水剂和砂组成，包括以下步骤：
(1)测试高吸水性树脂的吸水倍率；
(2)按设计配合比秤取高性能水泥基材料的各组分，总水灰比取0.31，有效水灰比为0.25以下；
(3)整理高性能水泥基试件模具；
(4)将高吸水性树脂和水泥拌和均匀；
(5)将高性能水泥基材料的各组分按标准规范操作拌合；
(6)拌合完成后入模、养护。
所述有效水灰比为除去高吸水性树脂中部分水后的水灰比。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
(1)不改变高性能水泥基材料的初始水灰比。
(2)不改变高性能水泥基材料工作性能。
(3)使高性能水泥基材料中水泥全部水化。
(4)使高性能水泥基材料内部微裂缝自愈。
(5)减小高性能水泥基材料的早期收缩。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述：
(1)采用自然过滤法测试高吸水性树脂吸水倍率，测试吸水倍率为61；
(2)实验分为两组，本组与对照组，分别记为A组和B组，其配合比数据如表1所示，各组分精准称取。
表1 配合比(g)
(3)整理A、B两组试件所模具；
(4)将A组配合比按照标准规范操作拌合，B组配合比中将高吸水性树脂粉末与水泥干拌两分钟后再按照标准规范操作拌合；
(5)两组组分材料拌合完成后入模、养护。
(6)按照《水泥胶砂强度检验方法GB/T 17671—1999》测试A、B两组试件3天、14天、28天抗折强度。
(7)按照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》测试A、B两组试件自由收缩数据。
A、B两组试件抗折强度以及抗压强度测试结果如表2所示。由表2可以看出B组中由于高吸水性树脂的掺入而造成B组试件测试强度均大于A组中试件测试强度。在水泥基材料破环理论中认为材料破坏是内部微小裂缝在外部力量作用下继续开展并贯通的结果，实验中由于高吸水性树脂的存在，B组试件中内部微小裂缝具有自愈功能，而造成其内部为微小裂缝量要小于A组，所以造成B组试件测试强度均大于A组试件测试强度。
表2 两组试件强度测试结果(MPa)
A、B两组试件自由收缩数据测试结果如表3所示。由表中可以看出B组中由于高吸水性树脂的掺入而造成B组试件自由收缩数据在一周内均小于A组中试件测试数据，这是因为在高性能水泥基材料内部干燥失水发生时，由于高吸水性树脂可以释放其自身所吸收保持的水分，使得高性能水泥基材料内部湿度保持在一定水平中，从而减少了试件的干燥失水带来的收缩。
表3 两组试件自由收缩测试结果(mm)
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.高性能水泥基材料内部微裂缝的自愈方法，其特征在于，高性能水泥基材料由水泥、粉煤灰、硅灰、水、减水剂和砂组成，包括以下步骤：
(1)测试高吸水性树脂的吸水倍率；
(2)按设计配合比秤取高性能水泥基材料的各组分，总水灰比取0.31，有效水灰比为0.25以下；
(3)整理高性能水泥基试件模具；
(4)将高吸水性树脂和水泥拌和均匀；
(5)将高性能水泥基材料的各组分按标准规范操作拌合；
(6)拌合完成后入模、养护。
2.根据权利要求1所述高性能水泥基材料内部微裂缝的自愈方法，其特征在于，所述有效水灰比为除去高吸水性树脂中部分水后的水灰比。
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