混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)材料之無(wú)機(jī)聚合物砂漿

1、混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)材料之無(wú)機(jī)聚合物砂漿摘要:混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)用聚合物水泥砂漿是一類聚合物改性水泥砂漿材料，通過在水泥砂漿中摻入適當(dāng)?shù)木酆衔?，達(dá)到改善其力學(xué)及耐久性能，滿足在混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)中的要求。研究了礦物摻和料及抗流變助劑、膨脹劑、調(diào)凝劑、聚合物等對(duì)砂漿施工性、干縮率、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度的影響；針對(duì)施工性及匹配性研制了適合于立面和頂面的新型聚合物快速結(jié)構(gòu)修補(bǔ)材料，快速恢復(fù)各種風(fēng)化和受損混凝土結(jié)構(gòu)的承載功能及完整性，具有良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：修補(bǔ)砂漿；聚合物；強(qiáng)度；凝結(jié)時(shí)間1引言水泥混凝土是目前工民建、基礎(chǔ)設(shè)施等用量最大的人造結(jié)構(gòu)材料。隨著使用年限的增加，混凝土建筑物和構(gòu)筑物由于材料固有的缺

2、陷，會(huì)出現(xiàn)干縮開裂、碳化、鋼筋銹蝕脹裂、抗凍融能力下降等破塤，再加上后期使用等原因，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)老化，存在安全隱患。若拆除新建，勢(shì)必增加成本，因停用建筑物造成生產(chǎn)或生活方面的損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家建設(shè)總投資的40%以上用于建筑物的維修與加固，因此，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固已引起工程界的廣泛關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1998年，美國(guó)有29%以上的橋梁和1/3以上的道路老化，有2100個(gè)水壩不安全，到20世紀(jì)末，美國(guó)約有100萬(wàn)座橋梁，其中有超過1/4的有缺陷，需要修復(fù)，每年用于基礎(chǔ)設(shè)施的費(fèi)用約占其總資產(chǎn)的10%.在加拿大，為修復(fù)劣化損壞的全部基礎(chǔ)設(shè)施工程，估計(jì)需要耗費(fèi)5000億美元。而我國(guó)也面臨著嚴(yán)峻的問題，由于

3、對(duì)土建工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，我國(guó)已有的混凝土結(jié)構(gòu)工程的早期劣化將比國(guó)外更加嚴(yán)重。在沿海地區(qū)，使用了725年的橋梁，有80%以上出現(xiàn)鋼筋腐蝕問題，不少混凝土工程在很短的時(shí)間就發(fā)生嚴(yán)重破壞。修補(bǔ)材料的施工及物理性能對(duì)修復(fù)成功與否起著決定性的作用。在修補(bǔ)受損混凝土結(jié)構(gòu)的立面和頂面時(shí)，缺少工作性能合適的材料一直困擾著施工的便利及進(jìn)度，而市場(chǎng)上也很少有這類材料。聚合物快速修補(bǔ)砂漿作為一種新型的建筑修補(bǔ)材料，其優(yōu)點(diǎn)有：在頂面單次施工厚度30mm不下垂，省去模板；聚合物改性，粘結(jié)強(qiáng)度高，與基底成為一體；不會(huì)產(chǎn)生裂縫；凝結(jié)時(shí)間可調(diào)，滿足快速施工要求，同時(shí)與基底強(qiáng)度匹配。為了改善混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和延長(zhǎng)其使

4、用壽命必不可少的有效措施。因此，研究開發(fā)混凝土修復(fù)材料是必要的。混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)材料可分無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料、有機(jī)-無(wú)機(jī)材料。無(wú)機(jī)材料無(wú)機(jī)修補(bǔ)材料主要有普通硅酸鹽水泥修復(fù)砂漿、特種水泥砂漿、硅灰早強(qiáng)混凝土修補(bǔ)材料等。無(wú)機(jī)材料在較早的時(shí)候或目前對(duì)修補(bǔ)要求不高工程中得到了普遍使用，但這種修補(bǔ)材料與基材界面的粘結(jié)強(qiáng)度不易保證，耐久性也較差，在混凝土修補(bǔ)中很容易導(dǎo)致修補(bǔ)過早失效。所以，出現(xiàn)了有機(jī)和有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合修補(bǔ)材料，有效地改善了無(wú)機(jī)材料的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性問題。有機(jī)材料有機(jī)類材料是指使用聚合物高分子材料全部替代水泥作為膠結(jié)材料，與骨料結(jié)合而成的聚合物混凝土砂漿此修補(bǔ)材料的性能特點(diǎn)：有好的耐久性，且與混凝

5、土的粘結(jié)強(qiáng)度高，可提高養(yǎng)護(hù)速度，使其使用于路面、混凝土構(gòu)件等薄層修復(fù)工程。然而，由于聚合物完全代替水泥，使其與基材的相容性較差，往往會(huì)使修補(bǔ)材料掉落。聚合物用量大，其修補(bǔ)工程中修補(bǔ)材料成本較高，因此此種材料沒有被廣泛地被接受。人們想到了用有機(jī)和無(wú)機(jī)材料的復(fù)合材料來(lái)修補(bǔ)混凝土，降低了成本，提高了修補(bǔ)砂漿的性能。有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合修補(bǔ)材料是指聚合物部分取代水泥作為膠結(jié)材料而形成的混凝土砂漿，俺聚合物加入階段分為聚合物浸漬砂漿和聚合物改性砂漿。聚合物浸漬砂漿是指將已經(jīng)水化的水泥砂漿用聚合物單體浸漬，隨后單體在混凝土內(nèi)部進(jìn)行聚合生成的復(fù)合材料。該法的浸漬對(duì)真空和加壓的要求高，成本高。聚合

6、物改性砂漿是水泥和骨料的混合料與加入的聚合物乳液或可分散的聚合物膠粉攪拌而成的復(fù)合材料。摻入少量的聚合物，可以顯著的改善砂漿和混凝土的力學(xué)性能和耐久性能。與無(wú)機(jī)材料相比，聚合物改性砂漿保水性好。與老混凝土有很好的粘結(jié)性；具有更高的抗折強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度；有更優(yōu)異的耐水性、抗凍融性、耐磨性、抗沖擊性；施工工藝簡(jiǎn)單、方便；可使用更薄的保護(hù)層，降低混凝土的自重。鋼筋混凝土因受環(huán)境的侵蝕，材料老化，或受到外力破壞，經(jīng)常出現(xiàn)混凝土構(gòu)件的剝落、露筋、結(jié)構(gòu)破損等現(xiàn)象。為修復(fù)混凝土并延長(zhǎng)其壽命，我公司引進(jìn)德國(guó)技術(shù)研制了高性能的聚合物水泥修補(bǔ)砂漿。2、水泥基聚合物砂漿的配制1、膠凝材料：普通硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥；

7、2、礦物摻和料：硅微粉、重鈣等3、砂：河沙4、外加劑：膨脹劑、膠粉、調(diào)凝劑、流變助劑；5、水：拌合用水為自來(lái)水。上述物料的作用主要有：1.)礦物摻和料及抗流變助劑改善產(chǎn)品施工性礦物摻和料及抗流變助劑對(duì)產(chǎn)品施工的影響很大，除粉煤灰對(duì)抗下垂施工沒有改善外，添加其他礦物摻和料及抗流變助劑均有不同程度的提高抗下垂施工性能。2.)膨脹劑防止修補(bǔ)砂漿發(fā)生干縮；隨著膨脹劑的摻量的增加，修補(bǔ)砂漿的干縮率逐步降低，根據(jù)最合理最經(jīng)濟(jì)的摻量，選擇內(nèi)摻膠凝材料，干縮率幾乎為0。3.)調(diào)凝劑縮短凝結(jié)時(shí)間改善砂漿強(qiáng)度；為了滿足砂漿快速修補(bǔ)的特點(diǎn)，添加調(diào)凝劑能立竿見影改善早強(qiáng)性能，同時(shí)明顯縮短凝結(jié)時(shí)間。調(diào)凝劑加量越多凝結(jié)時(shí)

8、間越快，同時(shí)早期強(qiáng)度發(fā)展越快，但是加過多又會(huì)影響后期強(qiáng)度，在保證凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度和施工的優(yōu)化的調(diào)凝劑摻量為0.1左右，凝結(jié)時(shí)間為30，強(qiáng)度滿足要求，達(dá)到快速修補(bǔ)的目的。4.)聚合物為增強(qiáng)修補(bǔ)砂漿的強(qiáng)度。添加聚合物可成倍提高砂漿與基底的粘結(jié)強(qiáng)度，添加1%的聚合物可滿足產(chǎn)品性能要求。3、水泥基聚合物的特點(diǎn)材料進(jìn)過高分子聚合物改性，對(duì)混凝土構(gòu)件的結(jié)合力極強(qiáng)，鏝抹時(shí)不垂落，可用于構(gòu)件的平面、立面及頂面。硬化后不收縮、不開裂、強(qiáng)度高；能恢復(fù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，防止外界因素對(duì)鋼筋的侵蝕。聚合物水泥修補(bǔ)砂漿操作簡(jiǎn)便，施工時(shí)只需在材料中加水?dāng)嚢杓纯伞?、水泥基聚合物的參數(shù)和性能4.1水泥聚合物的參數(shù) 表一.水泥基聚合物的

9、參數(shù)型號(hào)骨料粒度mm抗折強(qiáng)度MPa抗壓強(qiáng)度MPa拉伸膠粘強(qiáng)度MPa加水混合后可使用時(shí)間（分鐘）應(yīng) 用2-3小時(shí)1天3天28天原強(qiáng)度浸水后熱老化凍融循環(huán)FH-CR0-2610201.01.00.51.0約60 修補(bǔ)、加固建議，修補(bǔ)厚度10mm4.2水泥基聚合物的性能1保與基層的有效結(jié)合。2.壓力達(dá)到1.5Mpa，使結(jié)構(gòu)具有良好的抗?jié)B性能。3.于各種混凝土結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)及結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。5、施工操作說明5.1、基面處理將所需修補(bǔ)部位疏松物鑿除，用鋼絲刷將所修補(bǔ)部位的疏松物、浮灰、油污、鐵銹等，清理干凈。將光滑的基面用工具鑿成粗糙面，確保修補(bǔ)層粘結(jié)牢固。應(yīng)對(duì)外露銹蝕鋼筋進(jìn)行除銹。用水沖洗需修補(bǔ)部位，

10、確保修補(bǔ)潔凈。鋪設(shè)2mm菱形鋼板網(wǎng)片或鋼筋網(wǎng)片。5.2、涂刷或噴涂底涂底涂用水量（底涂干料：水=1:0.30.35）底涂加水后必須攪拌均勻，不能有未攪散的小顆粒。施工前，用清水潤(rùn)濕需修補(bǔ)部位，確保無(wú)明水。用毛刷將攪拌均勻的底涂涂刷在混凝土表面和鋼筋表面。5.3、攪拌、批刮攪拌修補(bǔ)料時(shí)請(qǐng)按廠方提供的加水量范圍加水?dāng)嚢瑁ńㄗh采用機(jī)械攪拌），當(dāng)物料攪拌均勻后須放置510分鐘，再略加攪拌后即可使用。修補(bǔ)時(shí)可用鏝刀或抹灰工具直接施工，也可采用噴涂機(jī)噴涂施工。首層修補(bǔ)厚度控制在3mm左右并用抹刀壓實(shí)。修補(bǔ)缺陷部位一次施工厚度宜控制在2cm以內(nèi)。超過此厚度，建議分層施工，第一層施工完2-3小時(shí)，方可進(jìn)行第二層批刮。攪拌好的修補(bǔ)砂漿漿料宜在1小時(shí)內(nèi)用完。修補(bǔ)后3小時(shí)左右應(yīng)對(duì)表面進(jìn)行二次收光。 6、結(jié)論通過對(duì)水泥砂漿進(jìn)行聚合物改性制得的水泥基聚合物修補(bǔ)砂漿可用于混凝土結(jié)構(gòu)的平面、立面、垂面；施工簡(jiǎn)單、成本低廉，修補(bǔ)砂漿與舊混凝土的結(jié)合強(qiáng)度高，耐久性好。參考文獻(xiàn)1建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(JGJ/T70-2009)2JL.Smith，YP Verrmani.Materials and Methods