CN108658550A - 一种水泥基修补砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥基修补砂浆及其制备方法，属于混凝土领域。本发明取水与复合聚合物、添加剂搅拌混合，静置，再加入剩余的水、水泥、早强剂、减水剂、骨料，混合均匀，即得水泥基修补砂浆。本发明解决了目前水泥基修补砂浆易出现新旧混凝土粘结效果差，新旧混凝土界面粘结强度不足，容易开裂的问题。

Description

一种水泥基修补砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土领域，具体涉及一种水泥基修补砂浆及其制备方法。
背景技术
修补砂浆是一种用于混凝土结构表面缺陷和加固施工的专用水泥基聚合物砂浆，具有较高的抗压强度、粘结性、抗裂性和防水性。可在工业及民用已开裂的混凝土建筑物表面进行修补，或在已损坏及不能满足设计要求的工业民用建筑进行修复。
当今世界由于各种原因所引起的结构失效或建筑功能失效不仅影响了人们的正常生活而且造成了巨大的经济损失，工业发达国家建设总投资的40%以上都用于建筑的修补和加固，不足60%才用于新建筑的建设。在美国已有40%的桥梁严重损坏，而在我国30%左右的水泥混凝土路面破损，显然，要将已损设施完全替换掉或者重新修建，这在经济上是不可行的，解决的办法只有修补。
目前国内外对水泥基结构修补砂浆的制备一般针对具体的工程类别进行水泥基结构修补砂浆研制，即进行某种具有特殊用途或具备某项特点的加固材料的研制，比如高强、大流动性等，采用稍高于原混凝土强度等级的普通混凝土进行路面修复，但是新旧混凝土粘结效果差，新旧混凝土界面粘结强度不足，容易开裂，从而限制了水泥基结构修补砂浆的生产和应用。因此，生产出一种能解决上述问题的修补砂浆具有很大的市场需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前水泥基修补砂浆易出现新旧混凝土粘结效果差，新旧混凝土界面粘结强度不足，容易开裂的问题，本发明提供了一种水泥基修补砂浆及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种水泥基修补砂浆，包括如下重量份数的组份，100~150份水泥、40~55份水、3~5份早强剂0.5~0.9份减水剂，其特征在于，还包括70~80份骨料、16~19份添加剂、7~9份复合聚合物；
所述骨料的制备方法为：
（1）按质量比4~7:3~5:2，取煤矸石、石英砂及海泡石放入球磨机中进行球磨，收集球磨物，将球磨物放入煅烧炉中进行煅烧，收集煅烧物，碾磨，过筛，收集过筛颗粒；
（2）按质量比5~7:1:13将过筛颗粒、盐酸溶液及表面活性剂混合均匀，放置于微波炉中加热，冷却，喷雾干燥，收集干燥物，即得骨料；
所述添加剂的制备方法为：按质量比4:2:1~3:13，将腐殖酸、腐殖酸钠、丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物及水混合均匀，并在65~70℃加热40~50min，再加入腐殖酸钠质量1~3％的硬脂酸钾，搅拌，静置，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得添加剂；
所述复合聚合物为聚天冬氨酸、聚乙烯醇按质量比1:3混合而成。
所述水泥为硫铝酸盐水泥、磷酸镁水泥中的任意一种。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述早强剂为将硝酸钙、碳酸钴按质量比9:1混合而成。
所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
所述水泥基修补砂浆的制备方法包括如下步骤：
A.按重量份数计，取原料；
B.取水总质量的50~60％的水与复合聚合物、添加剂搅拌混合，静置，再加入剩余的水、水泥、早强剂、减水剂、骨料，混合均匀，即得水泥基修补砂浆。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明以煤矸石、石英砂及海泡石作为原料制备出骨料，通过骨料中的海泡石在吸水之后形成柔软纤维状，具有很强的穿透作用，可以有效的破坏旧混凝土表面，同时利用盐酸对煤矸石进行除杂，增加煤矸石内部的孔隙度，提高对海泡石的负载能力，利用复合聚合物的吸水能力，实现对水的存储，同时再与骨料进行结合时，增加海泡石渗透时间，并且在煤矸石的作用下促进新旧混凝土的水化能力，提高新旧混凝土的结合度，使用骨料增加了结合强度，在水化过程中释放出来的钙离子，通过腐殖酸及腐殖酸钠的作用使其与骨料进行进步结合，增加了新旧混凝土界面粘结强度，并且在早强剂中碳酸钴的作用下，以骨料中的颗粒作为晶核，促进水泥的水化，提高修补砂浆的性能。
具体实施方式
骨料的制备：
（1）按质量比4~7:3~5:2，取煤矸石、石英砂及海泡石放入球磨机中以800r/min进行球磨40min，收集球磨物，将球磨物放入煅烧炉中在1000℃下进行煅烧，收集煅烧物，碾磨，过300目筛，收集过筛颗粒；
（2）按质量比5~7:1:13将过筛颗粒、盐酸溶液及表面活性剂混合均匀，放置于微波炉中加热70min，冷却，喷雾干燥，收集干燥物，即得骨料。
丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物的制备为：按质量比6:4~6:20将丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠及水放入反应器中，使用氮气保护，设定温度为30~35℃，再滴加丙烯酰胺质量4~6％的1.1mol/L过硫酸铵溶液，滴加完成后，搅拌反应3h，醇沉，过滤，收集滤渣，即得丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物。
添加剂的制备方法为：按质量比4:2:1~3:13，将腐殖酸、腐殖酸钠、丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物及水混合均匀，并在65~70℃加热40~50min，再加入腐殖酸钠质量1~3％的硬脂酸钾，搅拌，静置2h，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得添加剂。
复合聚合物的配制为聚天冬氨酸、聚乙烯醇按质量比1:3混合而成。
水泥的选择为硫铝酸盐水泥、磷酸镁水泥中的任意一种。
减水剂的选择为聚羧酸减水剂。
早强剂的配制为将硝酸钙、碳酸钴按质量比9:1混合而成。
表面活性剂的选择为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
一种水泥基修补砂浆，包括如下重量份数的组份，100~150份水泥、40~55份水、3~5份早强剂0.5~0.9份减水剂，还包括70~80份骨料、16~19份添加剂、7~9份复合聚合物；
一种水泥基修补砂浆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
A.按重量份数计，取原料；
B.取水总质量的50~60％的水与复合聚合物、添加剂搅拌混合，在40℃下静置30min，再加入剩余的水、水泥、早强剂、减水剂、骨料，混合均匀，即得水泥基修补砂浆。
骨料的制备：
（1）按质量比4:3:2，取煤矸石、石英砂及海泡石放入球磨机中以800r/min进行球磨40min，收集球磨物，将球磨物放入煅烧炉中在1000℃下进行煅烧，收集煅烧物，碾磨，过300目筛，收集过筛颗粒；
（2）按质量比5:1:13将过筛颗粒、盐酸溶液及表面活性剂混合均匀，放置于微波炉中加热70min，冷却，喷雾干燥，收集干燥物，即得骨料。
丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物的制备为：按质量比6:4:20将丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠及水放入反应器中，使用氮气保护，设定温度为30℃，再滴加丙烯酰胺质量4％的1.1mol/L过硫酸铵溶液，滴加完成后，搅拌反应3h，醇沉，过滤，收集滤渣，即得丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物。
添加剂的制备方法为：按质量比4:2:1~3:13，将腐殖酸、腐殖酸钠、丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物及水混合均匀，并在65℃加热40min，再加入腐殖酸钠质量1％的硬脂酸钾，搅拌，静置2h，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得添加剂。
复合聚合物的配制为聚天冬氨酸、聚乙烯醇按质量比1:3混合而成。
水泥的选择为硫铝酸盐水泥。
减水剂的选择为聚羧酸减水剂。
早强剂的配制为将硝酸钙、碳酸钴按质量比9:1混合而成。
表面活性剂的选择为十二烷基苯磺酸钠。
一种水泥基修补砂浆，包括如下重量份数的组份，100份水泥、40份水、3份早强剂0.5份减水剂，还包括70份骨料、16份添加剂、7份复合聚合物；
一种水泥基修补砂浆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
A.按重量份数计，取原料；
B.取水总质量的50％的水与复合聚合物、添加剂搅拌混合，在40℃下静置30min，再加入剩余的水、水泥、早强剂、减水剂、骨料，混合均匀，即得水泥基修补砂浆。
骨料的制备：
（1）按质量比7:5:2，取煤矸石、石英砂及海泡石放入球磨机中以800r/min进行球磨40min，收集球磨物，将球磨物放入煅烧炉中在1000℃下进行煅烧，收集煅烧物，碾磨，过300目筛，收集过筛颗粒；
（2）按质量比7:1:13将过筛颗粒、盐酸溶液及表面活性剂混合均匀，放置于微波炉中加热70min，冷却，喷雾干燥，收集干燥物，即得骨料。
丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物的制备为：按质量比6:6:20将丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠及水放入反应器中，使用氮气保护，设定温度为35℃，再滴加丙烯酰胺质量6％的1.1mol/L过硫酸铵溶液，滴加完成后，搅拌反应3h，醇沉，过滤，收集滤渣，即得丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物。
添加剂的制备方法为：按质量比4:2:3:13，将腐殖酸、腐殖酸钠、丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物及水混合均匀，并在70℃加热50min，再加入腐殖酸钠质量3％的硬脂酸钾，搅拌，静置2h，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得添加剂。
复合聚合物的配制为聚天冬氨酸、聚乙烯醇按质量比1:3混合而成。
水泥的选择为磷酸镁水泥。
减水剂的选择为聚羧酸减水剂。
早强剂的配制为将硝酸钙、碳酸钴按质量比9:1混合而成。
表面活性剂的选择为十二烷基硫酸钠。
一种水泥基修补砂浆，包括如下重量份数的组份，150份水泥、55份水、5份早强剂0.9份减水剂，还包括80份骨料、19份添加剂、9份复合聚合物；
一种水泥基修补砂浆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
A.按重量份数计，取原料；
B.取水总质量的60％的水与复合聚合物、添加剂搅拌混合，在40℃下静置30min，再加入剩余的水、水泥、早强剂、减水剂、骨料，混合均匀，即得水泥基修补砂浆。
骨料的制备：
（1）按质量比5:4:2，取煤矸石、石英砂及海泡石放入球磨机中以800r/min进行球磨40min，收集球磨物，将球磨物放入煅烧炉中在1000℃下进行煅烧，收集煅烧物，碾磨，过300目筛，收集过筛颗粒；
（2）按质量比6:1:13将过筛颗粒、盐酸溶液及表面活性剂混合均匀，放置于微波炉中加热70min，冷却，喷雾干燥，收集干燥物，即得骨料。
丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物的制备为：按质量比6:5:20将丙烯酰胺、烯丙基磺酸钠及水放入反应器中，使用氮气保护，设定温度为33℃，再滴加丙烯酰胺质量5％的1.1mol/L过硫酸铵溶液，滴加完成后，搅拌反应3h，醇沉，过滤，收集滤渣，即得丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物。
添加剂的制备方法为：按质量比4:2:2:13，将腐殖酸、腐殖酸钠、丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物及水混合均匀，并在67℃加热45min，再加入腐殖酸钠质量2％的硬脂酸钾，搅拌，静置2h，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得添加剂。
复合聚合物的配制为聚天冬氨酸、聚乙烯醇按质量比1:3混合而成。
水泥的选择为硫铝酸盐水泥。
减水剂的选择为聚羧酸减水剂。
早强剂的配制为将硝酸钙、碳酸钴按质量比9:1混合而成。
表面活性剂的选择为十二烷基硫酸钠。
一种水泥基修补砂浆，包括如下重量份数的组份，125份水泥、47份水、4份早强剂0.7份减水剂，还包括75份骨料、18份添加剂、8份复合聚合物；
一种水泥基修补砂浆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
A.按重量份数计，取原料；
B.取水总质量的55％的水与复合聚合物、添加剂搅拌混合，在40℃下静置30min，再加入剩余的水、水泥、早强剂、减水剂、骨料，混合均匀，即得水泥基修补砂浆。
对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少骨料。
对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少添加剂。
对比例3：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少复合聚合物。
对比例4：南京是某公司生产的修补砂浆。
将实施例以及对比例制得的砂浆分别进行性能检测，性能测试方法参照JC/T984-2011。试验时环境温度控制在20℃±3℃、相对湿度为60±5％，先将修补砂浆浇入模具中插捣成型，抹平表面，将试件带模分别置于风吹灯照的环境中，对开裂情况进行跟踪观测。在风吹灯照的条件下，对试件进行24h观察。试验结束后，主要记录每个裂缝的条数。测试结果见表1。
表1：
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
粘结强度（MPa） 1.34 1.35 1.33 0.72 1.1 1.28 0.61~0.68
抗压强度（MPa） 65 66 65 65 62 60 40~43
裂缝条数 1 0 0 1 1 3 4~5
和易性（沉入度，cm） 7.2 7 6.8 7 4.8 6.7 3.8~4.4
耐冻性 无开裂、剥落 无开裂、剥落 无开裂、剥落 无开裂、剥落 无开裂、剥落 轻微开裂、剥落 轻微开裂、剥落
综合上述，本发明的修补砂浆各项性能均优于市售产品，值得推广使用。

Claims (6)

1.一种水泥基修补砂浆，包括如下重量份数的组份，100～150份水泥、40～55份水、3～5份早强剂0.5～0.9份减水剂，其特征在于，还包括70～80份骨料、16～19份添加剂、7～9份复合聚合物；
所述骨料的制备方法为：
（1）按质量比4～7:3～5:2，取煤矸石、石英砂及海泡石放入球磨机中进行球磨，收集球磨物，将球磨物放入煅烧炉中进行煅烧，收集煅烧物，碾磨，过筛，收集过筛颗粒；
（2）按质量比5～7:1:13将过筛颗粒、盐酸溶液及表面活性剂混合均匀，放置于微波炉中加热，冷却，喷雾干燥，收集干燥物，即得骨料；
所述添加剂的制备方法为：按质量比4:2:1～3:13，将腐殖酸、腐殖酸钠、丙烯酰胺-烯丙基磺酸钠共聚物及水混合均匀，并在65～70℃加热40～50min，再加入腐殖酸钠质量1～3％的硬脂酸钾，搅拌，静置，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，即得添加剂；
所述复合聚合物为聚天冬氨酸、聚乙烯醇按质量比1:3混合而成。
2.根据权利要求1所述水泥基修补砂浆，其特征在于，所述水泥为硫铝酸盐水泥、磷酸镁水泥中的任意一种。
3.根据权利要求1所述水泥基修补砂浆，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述水泥基修补砂浆，其特征在于，所述早强剂为将硝酸钙、碳酸钴按质量比9:1混合而成。
5.根据权利要求1所述水泥基修补砂浆，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
6.一种如权利要求1至5任意一项所述水泥基修补砂浆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
A.按重量份数计，取原料；
B.取水总质量的50～60％的水与复合聚合物、添加剂搅拌混合，静置，再加入剩余的水、水泥、早强剂、减水剂、骨料，混合均匀，即得水泥基修补砂浆。
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