CN113651590B - 一种建筑堵漏复合材料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种建筑堵漏复合材料，由活性氧化镁、橡胶粒子、水性丙烯酸酯乳液、水性固化剂、碳酸氢镁和氯化镁组成。具有固结材料本体收缩率低、耐水性好、抗裂缝变形能力强、配方的容错性较高等优点。

Description

一种建筑堵漏复合材料及其使用方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种建筑堵漏复合材料。

背景技术

堵漏材料可解决混凝土等建筑物修补裂缝与堵漏的技术问题。建筑行业的堵漏剂应用广泛，包括地下、水下、流沙等复杂施工环境的隧道、桥梁、房屋等建筑物的堵漏，止水，抢修，灌注，防水，粘合等。

以交通领域为例，隧道工程已成为道路设施中的重要组成部分。目前，中国道路隧道总长已超过2万公里。无论是新建隧道还是已投入运营的隧道，隧道衬砌拱顶脱空和隧道盾构渗漏水是影响隧道工程质量和使用寿命的常见问题。

堵漏材料具备在水环境或空气环境中快速凝结、硬化、粘合基底材料等性能，达到堵塞裂缝，提高结构整体强度等功用。目前，市场上的建筑堵漏材料各有短长，有的粘结强度低、易开裂，有的防水效果差需再用其它防水材料保护，有的粘结强度较好但凝固时间较长，有的成本过高不适于大范围使用，种种问题限制了堵漏材料的使用。

中国专利CN107935516A中公开了一种用于隧道衬砌拱顶带模注浆的微膨胀注浆料，由胶凝组分750～800份，复合级配石英砂900～1350份，氧化石墨烯改性矿物掺合料100～150份，体积稳定性调节剂8～10份，增强型减水剂2～3份加水混合搅拌而成，其水料比为0.16～0.19。该专利中所述氧化石墨烯改性矿物掺合料由氧化石墨烯分散在水中，再加入硅灰和粉煤灰搅拌干燥而成。所述体积稳定性调节剂由混凝土膨胀剂、红砖粉、高吸水树脂SAP按照6:3:1的质量比混合均匀而成。将其用于隧道衬砌拱顶带模注浆的微膨胀注浆料塑性膨胀率为0.6～1.2％，其存在以下不足：1，制备方法较复杂，成本高。2，使用矿物掺合料对使其90min的流动度损失较大。3，虽具有一定的微膨胀性，但是其抗压、抗折强度以及和混凝土的结合强度都较低，与混凝土结合强度的富余值不高，很难预估其与衬砌混凝土后期的结合性能。

中国专利CN107686300A公开了一种隧道衬砌填充用微膨胀注浆料，由以下重量份数比的组分制备而成：普通水泥35～50份，微珠5～8份，硅灰3～5份，膨胀剂4～6份，石英砂35～45份，减水剂1～2份，缓凝剂0.5～1.5份，保水剂0.1～0.3份，早强剂0.2～0.4份，塑性膨胀剂0.2～0.3份，可再分散乳胶粉0.1～0.3份，消泡剂0.1～0.3份。其存在以下不足：1，该发明配方成本较为昂贵，不便于施工工程应用；2，配方中含有缓凝剂，不易控制12h强度，很难保证注浆料12h有力学强度；3，实施例性能指标检测结果中，7d强度较低，且与混凝土结合强度的富余值不高，很难预估配置的微膨胀注浆料与衬砌混凝土后期的结合性能；4，实施例性能指标检测结果中，缺少对微膨胀注浆料与RPC注浆管结合性能的检测。

无机防水堵漏材料可用于处理盾构漏水问题。现有的无机防水堵漏材料通常以水泥为主要成分，通过添加促凝剂、促硬剂来促使各自水泥体系达到理想的堵漏效果。如中国专利201610231241.6公开了一种可低温条件下施工的快速固化防水堵漏材料，由以下重量份数的原料制成，快硬水泥45～68份、骨料18～42份、分散剂0.5～1份、增韧剂0.3～1.5份、附着力促进剂0.5～1.2份、特殊助剂2～7份、促凝剂0.5～2.3份、补强剂0.6～2.2份。再如中国专利20181133867.4公开的堵漏材料配方包括：速凝水泥组分60-90份，普通水泥组分0-35份，膨胀组分1-7份，缓凝剂0-1份，减水剂0.5-1份，粉状消泡剂0.5-1份，增粘保水剂0.5-1份，胶粉0.5-1份。目前较少见到将有机封堵材料用于修复隧道盾构的漏水裂缝。

环氧树脂材料具有优良的力学性能、耐化学腐蚀性和粘接性能，被广泛应用于防水防腐涂料、环氧地坪漆、电子灌封材料、胶粘剂等工业领域。在建筑工程领域中也常被用于混凝土的加固补强。早期的环氧树脂灌浆材料主要是糠醛丙酮等改性的环氧树脂灌浆材料。配方中需使用大量的稀释剂，黏度低，固化反应速度很慢，此类材料适合用于裂缝和结构体的补强加固，以及无明水环境下的高性能堵漏维修，不能在明水及涌水环境下直接用于灌浆堵漏，大大限制了环氧树脂在堵漏材料领域的应用。

综上，现有堵漏材料技术存在以下的问题和缺点；

(1)、添加的各种添加剂的协同效果欠佳，导致堵漏材料与被封堵的基底材料(混凝土材料或岩石材料)的长期结合性较差。

(2)、堵漏材料的凝结固化通常是放热反应，凝结之后温度降低，体积收缩易导致粘合面开裂，影响堵漏效果。

(3)、一些添加剂(例如促凝剂、促硬剂)为达到缩短凝结时间的目的，以牺牲材料后期强度为代价，导致堵漏材料逐渐出现内部裂缝，影响使用寿命。

(4)、膨胀剂一般在注浆料塑性阶段就已经完全膨胀，在注浆料硬化后基本无膨胀，无法保证注浆料固化后期的膨胀量，固化之后容易因热胀冷缩、继续水化等原因不断收缩而形成裂缝。

(5)、堵漏剂凝结速度越快，其施工性能受到的影响就越大，尤其在使用促凝剂、促硬剂调凝过程中，平衡两者之间的关系的难度就越大。

可见，现有技术对隧道、低于地下水位的地下建筑，水下建筑物等建筑工程的堵漏容易出现反复渗漏，只能治标不能治本。有必要对堵漏材料体系进行重新设计，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种建筑堵漏复合材料，包括按照重量份计的如下组分：

活性氧化镁10～20份，橡胶粒子5～15份，水性丙烯酸酯乳液15～25份，水性固化剂2～5份，碳酸氢镁0.5～1份，氯化镁5～10份。

优选的，所述橡胶粒子由废旧橡胶原料粉碎加工得到，目数大于等于20目。

优选的，所述的水性固化剂是水溶性多元胺类环氧固化剂，包括二乙烯三胺、三乙烯四胺。

优选的，按重量计，所述水性固化剂与水性丙烯酸酯乳液的用量之比为1：5～8。

优选的，按重量计，所述氯化镁与活性氧化镁的用量之比为1：1.8～2.2。

优选的，所述的水泥是硅酸盐水泥。

优选的，所述的活性氧化镁吸碘值大于80克/升，目数大于等于120目(即最大粒径小于等于125微米)。

本发明更提供一种建筑堵漏复合材料的使用方法，包括如下步骤：

第1步，按重量份计，取水性固化剂2～5份，水性丙烯酸酯乳液15～25份，氯化镁5～10份，碳酸氢镁0.5～1份，加水2～5份，搅拌均匀，得到混合物A；

第2步，按重量份计，向混合物A中加入10～20份活性氧化镁，5～15份橡胶粒子，搅拌均匀，得到混合物B；

第3步，按重量份计，每1份混合物B与0～2份水泥以及0.2～1份水快速搅拌均匀，得到混合物C；

第4步，将第3步得到的混合物C一边搅拌的同时，一边快速注入需要封堵的裂缝中。

所述第1步加入的水主要起到分散剂和促进混合的作用，可根据投料的总量决定加入水的用量，以确保各成分可充分混合为浆状为限。所述第3步加入的水量除根据加入物料的总量之外，还需要根据所述需要封堵的裂缝的渗水情况进行调整，渗水量较高的施工环境应适当减少添加水的用量。

优选的，所述第1步的投料顺序是先将氯化镁和碳酸氢镁与水混合后，再加入水性丙烯酸酯乳液，最后加入水性固化剂。

优选的，所述第2步系先将所述活性氧化镁和所述橡胶粒子均匀混合后，再添加到所述混合物A中。

优选的，在所述第4步之前将所述需要封堵的裂缝用高压水流进行冲洗。

本发明所提供的技术方案中，水泥是低成本的施工材料，与所述建筑堵漏复合材料混合使用，可以为封堵材料固结后的固结材料本体提供主要物理强度。本发明对使用的水泥牌号不加限制，其可以是普通硅酸盐水泥或矾土水泥，等。若不使用水泥，全部采用封堵材料用于封堵裂缝，亦可达到较好的封堵效果，然而材料成本过高，且有可能物理强度达不到实际所需。

本发明采用水性环氧固化剂，其可与丙烯酸酯中的羧基发生固化反应，加强固结材料本体的内部作用力，有助于提高固结材料本体在潮湿环境的粘结性能和耐久性能。但由于固化剂和丙烯酸酯价格较高，应根据施工环境控制其添加量。较为恶劣的施工环境，或难以修补的裂缝，可提高固化剂和丙烯酸酯的添加量。

采用橡胶粒子取代传统的砂料或骨料，可以为封堵材料固结后的固结材料本体提供足够的弹性。但橡胶粒子与水泥的相互粘合性不够理想。本发明中添加橡胶粒子不仅可以提高固结材料本体的弹性，另一方面有助于环氧树脂与水泥的相互融合。橡胶粒子的添加量根据丙烯酸酯的添加量而定。

碳酸氢镁受热后释放二氧化碳气体，可在固结材料本体中形成微气泡，减少固结后的本体收缩率。碳酸氢镁添加过多，所产生微气泡数量过多容易集聚形成大气泡，降低固结材料本体的强度，添加过少则达不到效果。

采用活性氧化镁与氯化镁替代快干水泥，可以更好的与橡胶粒子相包容，提高固结材料本体的抗压强度，还可以提供固结初期的初始强度，降低施工难度，同时碳酸氢镁分解后的氢氧化镁可与活性氧化镁与氯化镁形成稳定的胶凝结构，有助于在潮湿环境下降低固结材料本体的收缩率。但添加过多有可能影响固结材料本体的使用寿命。

本发明的有益效果包括：

1、固结材料本体收缩率低

通过活性氧化镁、橡胶粒子、水性丙烯酸酯乳液、水性固化剂、碳酸氢镁、氯化镁的优化复配，使得所提供的堵漏复合材料在固结过程中具有补偿收缩性能，固结之后的本体收缩率较低。

2、耐水性好。

本发明提供的封堵材料，将有机堵漏材料与无机堵漏材料的优势相结合，水下粘结强度较高，可用于大量渗水的工况条件。

3、抗裂缝变形能力强

所添加的橡胶粒子和内部微孔结构使得固结后的本体具有一定的弹性，可吸收裂缝受到的外应力，避免封堵部位二次开裂。尤其适用于路桥隧道等建筑设施。

4、原料配伍合理

水性丙烯酸酯乳液固化脱水成膜，可以封闭橡胶粒子表面微孔以及封闭二氧化碳形成的微气泡，在提供一定结构弹性的同时，避免微孔相互贯通形成毛细管所导致的渗水、腐蚀等缺陷。

5、配方的容错性较高

对各种原料的配比并无精确要求，只要在配方的比例范围内，均可得到收缩率较小的固结材料本体，可满足在复杂工况下快速施工的需求，且提高了施工质量。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中水下粘结强度测定的试样制作示意图。模具1，浸泡过的基体3，待注入混合物C的空间2。

具体实施方式

以下实施例中，所使用的水性丙烯酸酯乳液是BASF joncryl 631或BASFWaterpoxy 1422；使用的含有胺基的水性环氧固化剂是市售三乙烯四胺水性环氧固化剂；使用的水泥是P42.5R硅酸盐水泥；活性氧化镁是国镁镁业(淮安)有限公司生产，吸碘值80～120克/升，目数大于等于120目。使用的橡胶粒子系由废旧橡胶轮胎为原料粉碎加工得到，目数大于等于20目。

实施例中未注明具体技术或条件者，可按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书，或者根据本领域的公知常识进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正常渠道采购获得的常规产品。

实施例1

步骤1，按重量份计，取水性固化剂2份，水性丙烯酸酯乳液15份，氯化镁5份，碳酸氢镁0.5份，加水2份，搅拌均匀，得到混合物A。加入顺序为先将氯化镁和碳酸氢镁与水混合，再与水性丙烯酸酯乳液混合，最后加入水性固化剂。

步骤2，按重量份计，向混合物A中加入10份活性氧化镁，5份橡胶粒子，搅拌均匀，得到混合物B。

步骤3，按重量份计，1份混合物B与0.2份水快速搅拌均匀，得到混合物C。

步骤4，将步骤3得到的混合物C一边搅拌的同时，一边快速注入模具。固化24小时后，脱去模具，得到试样。

步骤5，收缩率测定。

依前述步骤1至步骤4，制备150毫米×150毫米×550毫米的棱柱体试样。依据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》，测定脱模后28天的收缩率。

步骤6，抗压强度测定。

依前述步骤1至步骤4，制备150毫米×150毫米×150毫米的棱柱体试样。依据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》，测定脱模后28天的抗压强度。

步骤7，静力受压弹性模量测定。

依前述步骤1至步骤4，制备150毫米×150毫米×300毫米的棱柱体试样。依据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》，测定脱模后28天的静力受压弹性模量。

步骤8，水下粘结抗折强度测定。

如图1所示，采用硅酸盐水泥制作尺寸为150毫米×150毫米×250毫米的基体3，固化28天以上。将基体3在水中浸泡12小时以上。按本实施例步骤1至步骤3制备混合物C。使用的模具1的内部尺寸为150毫米×150毫米×550毫米，将浸泡过的基体3放置于模具1的两侧，中间留出空间2，空间2的体积至少为50毫米×150毫米×150毫米。将混合物C注入空间2，浸入水中固化24小时后脱模，得到尺寸为150毫米×150毫米×550毫米的试样。在25摄氏度和相对湿度90％以上的环境中固化28天。参照GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》第10章所述的方法测定抗折强度。

实施例2

第1步，按重量份计，取水性固化剂5份，水性丙烯酸酯乳液25份，氯化镁5份，碳酸氢镁1份，加水5份，搅拌均匀，得到混合物A。

第2步，按重量份计，9份活性氧化镁与10份橡胶粒子混合后加入混合物A中，搅拌均匀，得到混合物B。

第3步，按重量份计，1份混合物B与2份标号42.5R的硅酸盐水泥以及1份水快速搅拌均匀，得到混合物C。

步骤4，将步骤3得到的混合物C一边搅拌的同时，一边快速注入模具。固化24小时后，脱去模具，得到试样。

按照实施例1所述的方法测定脱模后28天的收缩率、抗压强度、静力受压弹性模量和水下粘结抗折强度强度。

实施例3

第1步，按重量份计，取水性固化剂3份，水性丙烯酸酯乳液20份，氯化镁9份，碳酸氢镁0.8份，加水4份，搅拌均匀，得到混合物A。

第2步，按重量份计，20份活性氧化镁与8份橡胶粒子混合后加入混合物A中，搅拌均匀，得到混合物B。

第3步，按重量份计，1份混合物B与1份标号42.5R的硅酸盐水泥以及0.5份水快速搅拌均匀，得到混合物C。

步骤4，将步骤3得到的混合物C一边搅拌的同时，一边快速注入模具。固化24小时后，脱去模具，得到试样。

按照实施例1所述的方法测定脱模后28天的收缩率、抗压强度、静力受压弹性模量和水下粘结抗折强度强度。

实施例4

第1步，按重量份计，取水性固化剂4份，水性丙烯酸酯乳液20份，氯化镁9份，碳酸氢镁1份，加水3份，搅拌均匀，得到混合物A。

第2步，按重量份计，16份活性氧化镁与5份橡胶粒子混合后加入混合物A中，搅拌均匀，得到混合物B。

第3步，按重量份计，1份混合物B与1.2份标号42.5R的硅酸盐水泥以及0.7份水快速搅拌均匀，得到混合物C。

步骤4，将步骤3得到的混合物C一边搅拌的同时，一边快速注入模具。固化24小时后，脱去模具，得到试样。

按照实施例1所述的方法测定脱模后28天的收缩率、抗压强度、静力受压弹性模量和水下粘结抗折强度强度。

实施例1至实施例4的测试结果如下表1所示。

表1各实施例所得试样固化28天性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					收缩率(％)	1.53	1.98	1.65	1.81
抗压强度(兆帕)	10.2	19.7	13.5	14.8
					静力受压弹性模量(吉帕)	3.98	3.17	2.88	3.53
水下粘结抗折强度(兆帕)	2.89	4.02	3.51	3.77

上述实验结果表明，本发明提供的一种建筑堵漏复合材料，其收缩率低且水下粘结性能优异，原料配比的容错率较高，尤其适用于反复渗漏的建筑物裂缝堵漏施工等场景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种建筑堵漏复合材料，其特征在于，包括按照重量份计的如下组分所组成的混合物B：活性氧化镁10～20份，橡胶粒子5～15份，水性丙烯酸酯乳液15～25份，水性固化剂2～5份，碳酸氢镁0.5～1份，氯化镁5～10份；还包括水泥，所述水泥的用量按照重量份数计，每1份混合物B使用0～2份水泥。

2.如权利要求1所述的一种建筑堵漏复合材料，其特征在于，所述活性氧化镁的吸碘值大于80克/升，目数大于等于120目。

3.如权利要求1所述的一种建筑堵漏复合材料，其特征在于，所述水性固化剂是水溶性多元胺类环氧固化剂。

4.如权利要求3所述的一种建筑堵漏复合材料，其特征在于，所述水溶性多元胺类环氧固化剂是二乙烯三胺或三乙烯四胺。

5.如权利要求1所述的一种建筑堵漏复合材料，其特征在于，按重量计，所述水性固化剂与所述水性丙烯酸酯乳液的用量之比为1∶5～8。

6.如权利要求1所述的一种建筑堵漏复合材料，其特征在于，所述橡胶粒子由废旧橡胶原料粉碎加工得到，目数大于等于20目。

7.如权利要求1所述的一种建筑堵漏复合材料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，按重量份计，取水性固化剂2～5份，水性丙烯酸酯乳液15～25份，氯化镁5～10份，碳酸氢镁0.5～1份，加水2～5份，搅拌均匀，得到混合物A；第2步，按重量份计，向所述混合物A中加入10～20份活性氧化镁，5～15份橡胶粒子，搅拌均匀，得到混合物B；第3步，按重量份计，每1份所述混合物B与0～2份水泥以及0.2～1份水快速搅拌均匀，得到混合物C；第4步，将第3步得到的所述混合物C一边搅拌的同时，一边快速注入需要封堵的裂缝中。

8.如权利要求7所述的一种建筑堵漏复合材料的使用方法，其特征在于，所述第1步的投料顺序是先将氯化镁和碳酸氢镁与水混合后，再加入水性丙烯酸酯乳液，最后加入水性固化剂。

9.如权利要求7所述的一种建筑堵漏复合材料的使用方法，其特征在于，所述第2步系先将所述活性氧化镁和所述橡胶粒子均匀混合后，再添加到所述混合物A中。

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