CN116082919A - 一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料及封堵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，包括涂覆在螺栓孔内壁上的内涂层料、填充于螺栓孔内的填充料，和螺栓孔表面处理材料；所述内涂层料为环氧树脂；所述填充料由普通硅酸盐水泥、中砂、石英粉和水组成，形成混合物；所述表面处理材料采用丙烯酸乳液。进一步还公开该封堵组合材料对应的封堵方法，本发明屏蔽混凝土螺栓孔组合材料通过内壁涂层、填充料及表面处理材料三部分形成封堵严密、无收缩、强度高、高抗渗、耐老化的封堵组合材料，满足核医疗工程施工墙体防辐射性能要求。

Description

一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料及封堵方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域中核医疗工程领域，具体涉及一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料及封堵方法。
背景技术
传统的混凝土螺栓孔封堵填充料大多采用微膨胀水泥砂浆封堵后外涂防水涂料，其主要目的是填充后不出现渗漏开裂，不脱落即可；但采用这些传统方法由于水泥砂浆自收缩特征，其填充料周边随环境温度变化及时间的增加会出现微裂缝、螺栓孔表面脱皮等现象，从而产生渗漏，钢筋腐蚀等问题。
核医疗工程项目主要应用于放射性药物治疗疾病领域，利用核裂变过程大量产生的中子或者质子来照射各种原材料，产生大量的放射性核元素((如α射线、β射线、γ射线等))，在加速器的作用下对病灶位置进行精准放射治疗，在该治疗过程中，由于放射性元素衰变过程中会产生的大量辐射线，进而产生大量的辐射能，会对周围环境产生严重辐射危害，为此核医疗工程项目在建设施工时，就需要采用具有抗辐射效果的屏蔽混凝土材料，建筑墙体设计则要求必须具有较为安全的抗屏蔽能力，墙体上大量的螺栓孔处严禁出现裂缝和渗漏，对螺栓孔后期封堵材料要求必须具有较强的粘结能力、抗收缩能力、抗渗漏能力。
发明内容
为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料及封堵方法。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：提供一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，包括涂覆在螺栓孔内壁上的内涂层料、填充于螺栓孔内的填充料，和螺栓孔表面处理材料；
所述内涂层料为环氧树脂；
所述填充料由普通硅酸盐水泥、中砂、石英粉和水组成，形成混合物；
所述表面处理材料采用丙烯酸乳液。
优选的，以每10kg总量计，填充料由以下各重量组份组成：
普通硅酸盐水泥：2.5-3.5kg；
中砂：3.5-4.0kg；
石英粉：1.0-1.2kg；
水：1.8-2.5kg。
其中石英粉的添加量不应超过普通硅酸盐水泥的添加量，否则石英粉的含量过高将会导致填充料粘滞性增加，带来不易操作的缺陷。
优选的，以每10kg总量计，填充料由以下各重量组份组成：
普通硅酸盐水泥：3.0kg；
中砂：4kg；
石英粉：1kg；
水：2kg。
优选的，所述环氧树脂采用618.6101型，环氧值＞0.4的高环氧值树脂。
优选的，所述普通硅酸盐水泥采用P42.5R普通硅酸盐水泥；
所述中砂采用公称粒径2.50mm级配区间Ⅱ区的河砂，粒径若大于2.5mm，则会严重影响填充料的密实度；
所述石英粉采用二氧化硅细度模数为800-1200之间的石英粉；
所述水需达到国家饮用水标准，严禁使用污水，因污水可能导致填充料各项性能发生变化，强度下降等缺陷。
优选的，所述丙烯酸乳液采用在25℃环境下时PH值为8-9，在150℃下蒸发燃烧20分钟条件下含固量为49％-51％的丙烯酸乳液。
优选的，所述环氧树脂涂覆在螺栓孔内壁的厚度大于等于2mm。
优选的，所述丙烯酸乳液涂覆在表面的厚度大于等于50um。
进一步，提供一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵方法，包括以下步骤：
步骤S01：预先清理螺栓孔内壁，洁净后，将环氧树脂均匀涂覆于螺栓孔内壁，涂覆厚度大于等于2mm；
步骤S02：首先，按比例量取普通硅酸盐水泥和石英粉先拌合均匀形成混合物A，其次，将中砂倒入到混合物A中，均匀拌合后形成混合物B，最后再将液体水注入到混合物B中，形成填充料，采用填充工具将该填充料填入螺栓孔中；
步骤S03：在步骤S02所述的填充料填充24小时后，将丙烯酸乳液均匀涂覆在螺栓孔被填充后的表面，丙烯酸乳液涂覆的宽度大于等于螺栓孔外径尺寸10mm左右，涂覆的厚度大于等于50um；
若在步骤S02所述的填充料填充后，若还未充分固化就涂覆丙烯酸乳液，则会导致表面涂层难以固化、容易脱皮、表面涂层不均匀等缺陷。
步骤S04：在步骤S03所述的丙烯酸乳液涂覆完成24小时后，再进行后续施工作业。
经实验表明，若螺栓孔内壁、表面未充分洁净和干燥，则会因为其内过多的水分子融入到混凝土中形成水膜，从而容易降低结合面的界面能，进而影响到这个结构的粘结强度，下表为对四种水含量环境不同情况下，结构体粘结强度的实验数据：
表面状态 水中粘结 饱和面干 相对湿度(60％) 干燥
粘结强度/Mpa 1.3 2.1 3.9 5.8
优选的，步骤S02形成的填充料扩展度为300mm-350mm。
本发明具有的有益效果：首先，本发明采用在螺栓孔内壁涂覆环氧树脂材料，可以在0-180℃环境下均匀固化并且无收缩，涂覆后的内涂层料具有优良的粘结附着力，抗拉强度和稳定的化学性能和尺寸性能，内涂层料固化后彻底闭合阻断了外界各种雨水等使用过程中产生的水压侵袭造成的渗漏问题；
其次，填充于螺栓孔内的填充料，石英粉与普通硅酸盐水泥、中砂和水的混合，使得水泥砂浆的抗拉、抗压性能更高、填充料密实度更优，消除了传统普遍砂浆易开裂老化的缺陷；
最后，螺栓孔表面涂覆的丙烯酸乳液具有良好的抗渗漏作用，同时与填充料可以很好的结合形成保护层作用；
综上所述，本发明屏蔽混凝土螺栓孔组合材料通过内壁涂层、填充料及表面处理材料三部分形成封堵严密、无收缩、强度高、高抗渗、耐老化的封堵组合材料，满足核医疗工程施工墙体防辐射性能要求。
具体实施方式
为了有效说明本发明所述屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料及封堵方法，以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，下述实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照建筑领域相关规范标准执行。
实施例一
提供一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，包括：
内涂层料：环氧树脂，采用618.6101型，且环氧值＞0.4的高环氧树脂；
填充料：以10kg为基准量，具体包括：
P42.5普通硅酸盐水泥，2.5kg；
中砂，4kg，选用公称粒径为2.50mm级配区间Ⅱ区的河砂；
石英粉：1.2kg，选用细度模数为800-1200之间的二氧化硅；
水：2.3kg，严禁使用污水。
表面材料：丙烯酸乳液，选用在25℃环境下时PH值为8-9，在150℃下蒸发燃烧20分钟条件下含固量为49％-51％的丙烯酸乳液。
实施例二
提供一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，包括：
内涂层料：环氧树脂，采用618.6101型，且环氧值＞0.4的高环氧树脂；
填充料：以10kg为基准量，具体包括：
P42.5普通硅酸盐水泥，3kg；
中砂，4kg，选用公称粒径为2.50mm级配区间Ⅱ区的河砂；
石英粉：1kg，选用细度模数为800-1200之间的二氧化硅；
水：2kg，严禁使用污水。
表面材料：丙烯酸乳液，选用在25℃环境下时PH值为8-9，在150℃下蒸发燃烧20分钟条件下含固量为49％-51％的丙烯酸乳液。
实施例三
提供一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，包括：
内涂层料：环氧树脂，采用618.6101型，且环氧值＞0.4的高环氧树脂；
填充料：以10kg为基准量，具体包括：
P42.5普通硅酸盐水泥，3.5kg；
中砂，3.1kg，选用公称粒径为2.50mm级配区间Ⅱ区的河砂；
石英粉：1.1kg，选用细度模数为800-1200之间的二氧化硅；
水：2.5kg，严禁使用污水。
表面材料：丙烯酸乳液，选用在25℃环境下时PH值为8-9，在150℃下蒸发燃烧20分钟条件下含固量为49％-51％的丙烯酸乳液。
对上述实施例一至三所述的屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，进行建筑材料性能观察与测试，可以得到以下实验数据：
实施例一 实施例二 实施例三
抗拉强度/Mpa 48 45 43
密实度 密实 密实 密实
裂缝痕迹(28d) 无 无 轻微
粘结力/Mpa 7.2 6.9 6.5
由上表可知，填充料的石英粉含量稍多一点时(见实施例一数据)，螺栓孔封堵后，粘结力则非常强，封堵材料的抗拉强度也非常高；若填充料中P42.5普通硅酸盐水泥含量稍多一点时(见实施例三数据)，螺栓孔封堵后，出现裂缝痕迹的可能性就会增高，因此封堵材料各组分的选择、含量的添加或者调整都需要在严格数值区间内选用，否则将无法实现核医疗工程建筑项目中对螺栓孔辐射能屏蔽性能要求。
进一步，提供上述实施例一至实施例三所述的屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料的封堵方法，包括以下步骤：
步骤S01：预先清理螺栓孔内壁，洁净后，将环氧树脂均匀涂覆于螺栓孔内壁，涂覆厚度大于等于2mm；
步骤S02：首先，按比例量取普通硅酸盐水泥和石英粉先拌合均匀形成混合物A，其次，将中砂倒入到混合物A中，均匀拌合后形成混合物B，最后再将液体水注入到混合物B中，形成填充料，该填充料扩展度需控制在300mm-350mm，采用填充工具将该填充料填入螺栓孔中，每次填充料拌合用量不应超过6小时，使用环境温度应大于等于5℃。
步骤S03：在步骤S02所述的填充料填充24小时后，将丙烯酸乳液均匀涂覆在螺栓孔被填充后的表面，丙烯酸乳液涂覆的宽度大于等于螺栓孔外径尺寸10mm左右，涂覆的厚度大于等于50um；
步骤S04：在步骤S03所述的丙烯酸乳液涂覆完成24小时后，再进行后续施工作业。
为了更加充分说明本发明屏蔽混凝土螺栓孔封堵材料的性能，特结合以下对比例进行对比说明：
对比例一
在上述实施例三中，若将填充料中P42.5普通硅酸盐水泥从3.5kg再增加20％用量，用该封堵组合材料封堵螺栓后，其表面会出现明显的微裂缝。
对比例二
在上述实施例一中，若将填充料中石英粉的添加含量大于P42.5普通硅酸盐水泥的含量，则填充料粘滞性非常高，流动性差，导致在对螺栓孔填充时无法正常施工操作；
对比例三
在对上述实施例一至实施例三中，若将内涂层料的环氧树脂，换为环氧值在0.25-0.4之间的中等环氧值树脂，涂覆厚度降为1.5mm，对螺栓孔内壁涂覆后，内涂层固化速度较慢，且出现涂层收缩现象，无法形成良好的抗渗漏保护层。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，其特征在于：包括涂覆在螺栓孔内壁上的内涂层料、填充于螺栓孔内的填充料，和螺栓孔表面处理材料；
所述内涂层料为环氧树脂；
所述填充料由普通硅酸盐水泥、中砂、石英粉和水组成，形成混合物；
所述表面处理材料采用丙烯酸乳液。
2.根据权利要求1所述的一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，其特征在于：以每10kg总量计，填充料由以下各重量组份组成：
普通硅酸盐水泥：2.5-3.5kg；
中砂：3.5-4.0kg；
石英粉：1.0-1.2kg；
水：1.8-2.5kg。
3.根据权利要求2所述的一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，其特征在于：以每10kg总量计，填充料由以下各重量组份组成：
普通硅酸盐水泥：3.0kg；
中砂：4kg；
石英粉：1kg；
水：2kg。
4.根据权利要求1所述的一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，其特征在于：所述环氧树脂采用618.6101型，环氧值＞0.4的高环氧值树脂。
5.根据权利要求2所述的一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥采用P42.5R普通硅酸盐水泥；
所述中砂采用公称粒径2.50mm级配区间Ⅱ区的河砂；
所述石英粉采用二氧化硅细度模数为800-1200之间的石英粉；
所述水需达到国家饮用水标准，严禁使用污水。
6.根据权利要求1所述的一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，其特征在于：所述丙烯酸乳液采用在25℃环境下时PH值为8-9，在150℃下蒸发燃烧20分钟条件下含固量为49％-51％的丙烯酸乳液。
7.根据权利要求1或者4所述的一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，其特征在于：所述环氧树脂涂覆在螺栓孔内壁的厚度大于等于2mm。
8.根据权利要求1所述的一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵组合材料，其特征在于：所述丙烯酸乳液涂覆在表面的厚度大于等于50um。
9.一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01：预先清理螺栓孔内壁，洁净后，将环氧树脂均匀涂覆于螺栓孔内壁，涂覆厚度大于等于2mm；
步骤S02：首先，按比例量取普通硅酸盐水泥和石英粉先拌合均匀形成混合物A，其次，将中砂倒入到混合物A中，均匀拌合后形成混合物B，最后再将液体水注入到混合物B中，形成填充料，采用填充工具将该填充料填入螺栓孔中；
步骤S03：在步骤S02所述的填充料填充24小时后，将丙烯酸乳液均匀涂覆在螺栓孔被填充后的表面，丙烯酸乳液涂覆的宽度大于等于螺栓孔外径尺寸10mm左右，涂覆的厚度大于等于50um；
步骤S04：在步骤S03所述的丙烯酸乳液涂覆完成24小时后，再进行后续施工作业。
10.根据权利要求9所述的一种屏蔽混凝土螺栓孔封堵方法，其特征在于，步骤S02形成的填充料扩展度为300mm-350mm。
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