CN110981314A - 一种玄武岩堵漏加固材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玄武岩堵漏加固材料及其制备方法,涉及注浆堵漏技术领域,以重量份数计包括以下组份:超细水泥50‑60份,玄武岩纤维10‑20份,液体硬化剂5‑10份,纳米级SiO2粉末5‑10份,纳米级硅酸钙粉末1‑5份,生石灰1‑3份,正硅酸乙酯1‑3份和水10‑20份。在本发明中,以超细水泥作为堵漏材料的主要组份,在超细水泥中加入玄武岩纤维,玄武岩纤维在基体中形成三维网状结构,组份中的纳米级的SiO2粉末和硅酸钙粉末,一部分附着在玄武岩纤维的表面,一部分分散在玄武岩纤维形成的三维网状结构中,增强堵漏材料的强度,并且增加堵漏材料的抗裂性和抗锈蚀性,并且还提堵漏剂的渗透性、防水性以及凝固后基体的密实度、强度。
Description
技术领域
本发明属于注浆堵漏技术领域,具体涉及一种玄武岩堵漏加固材料及其制备方法。
背景技术
混泥土结构在使用的过程中会长生裂缝,为提高混泥土结构的防水性,需对裂缝进行修补,注浆堵漏是常见的一种修补裂缝的方式,注浆堵漏是通过外力将堵漏剂注入到裂缝中,堵漏剂在裂缝中渗透、凝固以达到修补裂缝的作用。而目前的堵漏剂在注浆后,堵漏剂的强度偏低、泌水率高等问题,专利2017101228697公开了一种直接堵漏纤维注浆材料及其制备方法,在该专利中,通过在硅酸水泥中添加玄武岩纤维、煤灰/矿渣等,提高结石体强度、抗侵蚀性等,该堵漏材料满足可注性、可控性和可抗渗性,用煤灰和矿渣代替水泥,减少水泥的用量。但在该专利中,玄武岩纤维与硅酸水泥的相容性差,凝固后的堵漏剂易产生细小裂缝,导致防水失效。
发明内容
本发明的目的在于:解决上述现有技术中的不足,提供一种玄武岩堵漏加固材料,提高玄武岩纤维与水泥的相容性,增加堵漏材料的抗裂性和抗锈蚀性,并且还提堵漏剂的渗透性、防水性以及凝固后基体的密实度、强度。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种玄武岩堵漏加固材料,以重量份数计包括以下组份:超细水泥50-60份,玄武岩纤维10-20份,液体硬化剂5-10份,纳米级SiO2粉末5-10份,纳米级硅酸钙粉末1-5份,生石灰1-3份,正硅酸乙酯1-3份,水10-20份。
在本发明中,以超细水泥作为堵漏材料的主要组份,在超细水泥中加入玄武岩纤维增加堵漏材料的抗蚀性,玄武岩纤维在基体中形成三维网状结构,组份中的纳米级的SiO2粉末和硅酸钙粉末,一部分附着在玄武岩纤维的表面,一部分分散在玄武岩纤维形成的三维网状结构中,增强堵漏材料的强度,并且随着堵漏材料的逐渐凝固,玄武岩纤维与分散在基体中的SiO2、硅酸钙共同作用,减少堵漏材料的收缩以及后期的二次开裂,提高堵漏材料的抗压强度、抗折强度,降低泌水率。
进一步的,以重量份数计包括以下组份:超细水泥60份,玄武岩纤维10份,液体硬化剂5份,纳米级SiO2粉末10份,纳米级硅酸钙粉末5份,生石灰3份,正硅酸乙酯3份,水20份。将超细水泥设置为60份,玄武岩纤维为10份,其比例为6:1,实验证明,当超细水泥与玄武岩纤维的比例为6:1时,玄武岩纤维与超细水泥的相容性达到最佳,并结合到10份的SiO2和5份的硅酸钙共同作用,使得堵漏材料的抗收缩性、抗开裂性达到最佳。
进一步,所述玄武岩纤维的平均直径为10-15um,平均长度的为0.1-0.5cm。将玄武岩纤维的单丝直径控制在10-16um,长度控制在0.1-0.5cm,使得玄武岩纤维在超细水泥中更容易分散均匀,并且,当玄武岩纤维的长度较短时,不容易在基材中形成三维网状结构,只能形成少部分的网状结构,网状结构的连接力较差,进而导致玄武岩纤维与基体超细水泥的连接强度不够,在宏观上表现为基体容易形成细小裂缝。而当玄武岩纤维的长度就过长时(80%的纤维长度超过0.5cm),在注浆过程中,玄武岩纤维容易卡在墙体的细小裂缝中,影响注浆效率,进而导致注入缝隙中的堵漏材料在凝固后,玄武岩纤维集中在大裂缝处,而小裂缝中的玄武岩纤维分布的较少,裂缝各处的强度不均匀,容易带来二次开裂。
进一步,所述纳米级SiO2粉末的粒经为100-300nm;所述纳米级硅酸钙粉末的粒径为100-300nm。将SiO2和硅酸钙的粒径控制在100-300nm,可以有效的增加玄武岩纤维与超细水泥的相容性,提高基材的强度,而当粒径较小是,在超细水泥基材中,SiO2和硅酸钙容易团聚,影响基材的强度,而当粒径较大时,颗粒在基材中的增强作用变弱,与基材的结合性也变差,导致基材开裂。
在本发明中,还公开了一种上述玄武岩堵漏加固材料的制备方法,包括以下步骤;
(a)预处理玄武岩纤维
将玄武岩纤维浸泡在1-2mol/L的醋酸溶液中1.5-2h,再浸泡在酒精溶液中5-20min;
(b)制备第一混合液
将上述步骤(a)处理后的玄武岩纤维放置在容器中,向该容器中加入第一份纳米级SiO2粉末和第一份纳米级硅酸钙粉末,混合均匀,再加入正硅酸乙酯,边搅拌边加水混合,制得第一混合液;
(c)制备堵漏加固材料
将超细水泥与生石灰混合均匀,边搅拌边加入所述步骤(b)制得的第一混合液,再加入液体硬化剂、第二份纳米级SiO2粉末和第二份纳米级硅酸钙粉末,搅拌均匀,即制得堵漏加固材料。
在该制备方法中,先通过醋酸溶液对玄武岩纤维的表面进行预处理,利用醋酸的腐蚀性,将玄武岩纤维的表面刻蚀,在玄武岩纤维的表面形成就坑洼状,再在酒精中清洗,除去玄武岩纤维表面的醋酸;随后,经过表面处理的玄武岩纤维和部分的SiO2粉末、硅酸钙粉末混合,使得部分的颗粒机负载在玄武岩纤维的表面,玄武岩纤维表面的坑洼状增加了颗粒的附着性;正硅酸乙酯的加入,将玄武岩纤维进行包覆;再将第一混合液与超细水泥、生石灰混合,使得玄武岩纤维分散在超细水泥中,并且生石灰与机水反应生成氢氧化钙,使得混合液的碱性增加,促进正硅酸乙酯的水解,水解后SiO2进一步的附着在玄武岩纤维的表面,提高玄武岩纤维与超细水泥的连接性。
进一步,所述第一份纳米级SiO2粉末与所述第二份纳米级SiO2粉末的重量份数比为1:(1-2)。将纳米级SiO2粉末分为两份,第一份主要用于急与玄武岩纤维混合,第二份用于分散在超细水泥中,第一份与第二份的比例控制在1:(1-2),第一份的量不多于第二份的量,以保证超细水泥中分散有足够的纳米级SiO2。
所述第一份纳米级硅酸钙粉末与所述第二份纳米级硅酸钙粉末的重量份数比为(1-2):1。同样的,第一份硅酸钙的量要多于第二份,以保证玄武岩纤维上能负载较多的硅酸钙颗粒。
本发明的有益效果是:
在本发明中,以超细水泥作为堵漏材料的主要组份,在超细水泥中加入玄武岩纤维增加堵漏材料的抗蚀性,玄武岩纤维在基体中形成三维网状结构,组份中的纳米级的SiO2粉末和硅酸钙粉末,一部分附着在玄武岩纤维的表面,一部分分散在玄武岩纤维形成的三维网状结构中,增强堵漏材料的强度,并且随着堵漏材料的逐渐凝固,玄武岩纤维与分散在基体中的SiO2、硅酸钙共同作用,减少堵漏材料的收缩以及后期的二次开裂,增加堵漏材料的抗裂性和抗锈蚀性,并且还提堵漏剂的渗透性、防水性以及凝固后基体的密实度、强度。
具体实施方式
以表1中各组份含量,配置相应实施例的堵漏材料;
表1实施例1-8和对比例1-4的堵漏材料的组份及含量
制备实施例1-4的堵漏材料:按照表1中实施例1-4的配方,秤取好相应的原料,按如下步骤配置堵漏材料:
(a)预处理玄武岩纤维
将玄武岩纤维浸泡在2mol/L的醋酸溶液中1.5h,再浸泡在酒精溶液中5min;
(b)制备第一混合液
将上述步骤(a)处理后的玄武岩纤维放置在容器中,向该容器中加入第一份纳米级SiO2粉末和第一份纳米级硅酸钙粉末,混合均匀,再加入正硅酸乙酯,边搅拌边加水混合,制得第一混合液;
(c)制备堵漏加固材料
将超细水泥与生石灰混合均匀,边搅拌边加入所述步骤(b)制得的第一混合液,再加入液体硬化剂、第二份纳米级SiO2粉末和第二份纳米级硅酸钙粉末,搅拌均匀,即制得堵漏加固材料。
在实施例1-4中,所述第一份纳米级SiO2粉末与所述第二份纳米级SiO2粉末的重量份数比为1:1,第一份纳米级硅酸钙粉末与所述第二份纳米级硅酸钙粉末的重量份数比为1:1。在实施1-4中,玄武岩纤维的平均直径为13um,平均长度为0.5cm;纳米级SiO2粉末的平均粒经为200nm,纳米级硅酸钙粉末的平均粒径为200nm。
制备实施例5-8的堵漏材料,按照表1中实施例5-8的配方,秤取好相应的原料,按如下步骤配置堵漏材料:
(a)预处理玄武岩纤维
将玄武岩纤维浸泡在1mol/L的醋酸溶液中2h,再浸泡在酒精溶液中20min;
(b)制备第一混合液
将上述步骤(a)处理后的玄武岩纤维放置在容器中,向该容器中加入第一份纳米级SiO2粉末和第一份纳米级硅酸钙粉末,混合均匀,再加入正硅酸乙酯,边搅拌边加水混合,制得第一混合液;
(c)制备堵漏加固材料
将超细水泥与生石灰混合均匀,边搅拌边加入所述步骤(b)制得的第一混合液,再加入液体硬化剂、第二份纳米级SiO2粉末和第二份纳米级硅酸钙粉末,搅拌均匀,即制得堵漏加固材料。
在实施例5-8中,第一份纳米级SiO2粉末与所述第二份纳米级SiO2粉末的重量份数比为1:2。第一份纳米级硅酸钙粉末与所述第二份纳米级硅酸钙粉末的重量份数比为2:1。在实施5-8中,玄武岩纤维的平均直径为10um,平均长度为0.2cm;纳米级SiO2粉末的平均粒经为100nm,纳米级硅酸钙粉末的平均粒径为100nm。
按照实施例1-4的制备方法,制备对比例1-4的堵漏材料。
实验例:
将实施例1-8和对比例1-4制备的堵漏材料浇注成厚度为1.5cm的板材,测试板材的抗压强度、抗折强度;堵漏材料凝固时收缩率;其结果如表2所示:
表2实施例1-8和对比例1-4的堵漏材料的性能
需说明的是,在上述表2中,抗压强度指的是堵漏材料凝固28天后的抗压强度,抗折强度也指的是28天后的抗折强度。压力泌水率指的是0.22MPa下的泌水率。从表2中可以得出,实施例1-8的堵漏材料的具有优异的抗压强度和抗折强度以及较小的压力泌水率,与对比例1-4相比,当堵漏材料中缺少纳米SiO2粉末、纳米硅酸钙粉末、生石灰、正硅酸乙酯时,堵漏材料的抗压强度和抗折强度都有所降低,不能到达相关的规定。
Claims (7)
1.一种玄武岩堵漏加固材料,其特征在于,以重量份数计包括以下组份:
超细水泥50-60份,玄武岩纤维10-20份,液体硬化剂5-10份,纳米级SiO2粉末5-10份,纳米级硅酸钙粉末1-5份,生石灰1-3份,正硅酸乙酯1-3份和水30-50份。
2.根据权利要求1所述的玄武岩堵漏加固材料,其特征在于;以重量份数计包括以下组份:
超细水泥60份,玄武岩纤维10份,液体硬化剂5份,纳米级SiO2粉末10份,纳米级硅酸钙粉末5份,生石灰3份,正硅酸乙酯3份,水50份。
3.根据权利要求1所述的玄武岩堵漏加固材料,其特征在于:所述玄武岩纤维的平均直径为10-15um,平均长度的为0.1-0.5cm。
4.根据权利要求1所述的玄武岩堵漏加固材料,其特征在于:所述纳米级SiO2粉末的粒经为100-300nm;所述纳米级硅酸钙粉末的粒径为100-300nm。
5.一种如权利要求1-4任一所述玄武岩堵漏加固材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤;
(a)预处理玄武岩纤维
将玄武岩纤维浸泡在1-2mol/L的醋酸溶液中1.5-2h,再浸泡在酒精溶液中5-20min;
(b)制备第一混合液
将上述步骤(a)处理后的玄武岩纤维放置在容器中,向该容器中加入第一份纳米级SiO2粉末和第一份纳米级硅酸钙粉末,混合均匀,再加入正硅酸乙酯,边搅拌边加水混合,制得第一混合液;
(c)制备堵漏加固材料
将超细水泥与生石灰混合均匀,边搅拌边加入所述步骤(b)制得的第一混合液,再加入液体硬化剂、第二份纳米级SiO2粉末和第二份纳米级硅酸钙粉末,搅拌均匀,即制得堵漏加固材料。
6.根据权利要求5所述的玄武岩堵漏加固材料的制备方法,其特征在于:所述第一份纳米级SiO2粉末与所述第二份纳米级SiO2粉末的重量份数比为1:(1-2)。
7.根据权利要求5所述的玄武岩堵漏加固材料的制备方法,其特征在于:所述第一份纳米级硅酸钙粉末与所述第二份纳米级硅酸钙粉末的重量份数比为(1-2):1。
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