本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)流動(dòng)性速凝強(qiáng)粘結(jié)力磷酸鹽水泥修補(bǔ)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，大量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑物拔地而起，隨之出現(xiàn)了各種混凝土結(jié)構(gòu)耐久性病害,當(dāng)病害出現(xiàn)在橋梁底板或建筑物立面時(shí)，需要及時(shí)修復(fù)，由于修補(bǔ)部位的特殊性使得修補(bǔ)難度增大，就要求修補(bǔ)材料必須具有無(wú)流動(dòng)性、強(qiáng)粘結(jié)力、速凝、無(wú)收縮、抗裂、早期強(qiáng)度高的特點(diǎn)。
許多研究人員對(duì)磷酸鎂水泥基材料進(jìn)行了研究開發(fā)，例如楊楠在《磷酸鎂水泥基材料粘結(jié)性能研究》中系統(tǒng)地研究水灰比、養(yǎng)護(hù)條件、界面濕度、界面處理方式、界面劑以及基體強(qiáng)度等各種因素，對(duì)磷酸鎂水泥修補(bǔ)材料與老硅酸鹽水泥砂漿粘結(jié)強(qiáng)度的影響；雒亞莉在《新型早強(qiáng)磷酸鎂水泥的試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用》中采用正交試驗(yàn)方法，分析討論了mgo與kh2po4的摩爾比值、水膠比和硼砂摻量等因素對(duì)磷酸鎂水泥強(qiáng)度的影響規(guī)律。上述修補(bǔ)材料都具有凝結(jié)時(shí)間短、早期強(qiáng)度高、干縮?。w積穩(wěn)定性好）、與舊混凝土之間的性能匹配好、粘結(jié)強(qiáng)度高的特點(diǎn)；但是，對(duì)于橋梁底板或建筑物立面特殊位置出現(xiàn)病害后，修補(bǔ)材料需要克服自身重力并與原有修補(bǔ)面很好的粘結(jié)、抗裂性能好、無(wú)流動(dòng)性、無(wú)收縮、快凝快硬等，到目前為止還沒有一種修補(bǔ)材料能夠?qū)崿F(xiàn)這種特殊位置的修補(bǔ)，其根本原因是在于沒有一種性能理想，工藝合理的修補(bǔ)材料來(lái)應(yīng)對(duì)橋梁底板或建筑物立面病害問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本發(fā)明將現(xiàn)有建筑材料普遍存在的問題結(jié)合國(guó)家對(duì)新型建筑材料的要求，提供了一種成本低、便于加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸，具有無(wú)流動(dòng)性、快凝快硬、無(wú)收縮、抗裂性能好、強(qiáng)粘結(jié)力的水泥修補(bǔ)材料，將該材料用作橋梁底板或建筑物立面特殊位置出現(xiàn)病害后的修補(bǔ)材料，修補(bǔ)效果顯著。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的水泥修補(bǔ)材料，其原料按重量百分比配比如下：砂子20%-40%、磷酸二氫銨5%-12%、氧化鎂10%-25%、粉煤灰2%-8%、膠粉30%-60%、硅灰6%-10%、聚羧酸高效減水劑0.35%-0.6%、硅酸鈉1%-5％、聚丙烯纖維1.5%-2%、緩凝劑0.5%-2%、水8%-10%。
所述的砂子采用中砂，其細(xì)度模數(shù)為2.5，含泥量為0.8%，無(wú)泥塊，表觀密度為2700kg/m3。
所述的聚丙烯纖維優(yōu)選空心聚丙烯纖維；所述的緩凝劑為硼砂。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供該修補(bǔ)材料的制備方法，具體為按原料所需重量配比依次稱取磷酸二氫銨、氧化鎂、粉煤灰、膠粉、硅灰、聚羧酸高效減水劑、硅酸鈉、緩凝劑、砂子添加到攪拌機(jī)的攪拌筒內(nèi)，以勻速攪拌5-10分鐘，直至這九種材料攪拌均勻?yàn)橹?；將所需重量的水緩慢加入到攪拌筒?nèi)，然后持續(xù)攪拌1-2分鐘，直到形成均勻的流動(dòng)性較好的糊狀漿體為止，然后加入所需重量的空心聚丙烯纖維攪拌30s，即可制備成磷酸鹽水泥快速修補(bǔ)材料。
本發(fā)明的有益效果。
本發(fā)明為了能夠徹底解決橋梁底板及建筑物立面的特殊位置病害，提出了一種無(wú)流動(dòng)性速凝無(wú)收縮抗裂強(qiáng)粘結(jié)力快硬磷酸鹽水泥修補(bǔ)材料，充分發(fā)揮其無(wú)流動(dòng)性、快凝快硬、無(wú)收縮、抗裂性能好、強(qiáng)粘結(jié)力等優(yōu)點(diǎn)，其性能比水泥行業(yè)中的其他修補(bǔ)材料優(yōu)異。這種修補(bǔ)材料普遍使用后，既解決了在橋梁底板及建筑物立面處粘結(jié)強(qiáng)度不足問題又保證了修復(fù)厚度要求，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
本發(fā)明所選用的各原料的特性要求及分析如下：氧化鎂為菱鎂礦（mgco3）經(jīng)過1700℃左右的高溫煅燒后破碎形成，通常制備水泥所用mgo為晶體磨制的粉末（220目），顏色顯棕黃色，比表面積為2700cm2/g，其活性與比表面積對(duì)磷酸鹽水泥的水化反應(yīng)速率、水化放熱量、工作性能和強(qiáng)度有著決定性作用，為了減緩磷酸鹽水泥的水化速率，使用高溫煅燒過的氧化鎂，在表面形成一層惰性膜來(lái)降低氧化鎂的活性，此外，氧化鎂的比表面積也是控制水化速率的一個(gè)重要方面；水泥水化的凝結(jié)時(shí)間主要取決于兩個(gè)因素：一是早期水化產(chǎn)物的多少，二是顆粒之間的空隙；水泥越細(xì)，水化越快，水化產(chǎn)物越多，凝結(jié)時(shí)間越短；水泥顆粒之間的空隙越大，填充包裹所需要的水化產(chǎn)物就越多，凝結(jié)時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)；合適的氧化鎂顆粒細(xì)度和級(jí)配可以達(dá)到良好的工作性能；磷酸二氫銨采用普通磷酸二氫銨，它是一種白色結(jié)晶性粉末，在空氣中穩(wěn)定，作用是提供一個(gè)堿性環(huán)境，磷酸鹽水泥水化反應(yīng)的本質(zhì)屬于酸堿反應(yīng)，其反應(yīng)的程度受到兩種反應(yīng)物的物質(zhì)的量的影響較大；本發(fā)明嚴(yán)格控制磷酸二氫銨和氧化鎂的配比，只有磷酸二氫銨和氧化鎂在一定比例（1/4～3/4）下，才能充分反應(yīng)，形成致密的水化產(chǎn)物；若磷酸鹽過多，整個(gè)水化體系中磷酸鹽過量，由于磷酸鹽本身強(qiáng)度較低，而且極易溶于水，會(huì)造成水化體系中磷酸鹽的大量溶出，形成較大的孔隙率，影響強(qiáng)度；氧化鎂比例過高，反應(yīng)速率過快，成型效果差，也會(huì)影響強(qiáng)度；粉煤灰為灰色粉狀物，主要對(duì)磷酸鎂水泥起增強(qiáng)作用和改善水泥漿流動(dòng)性及舊的混凝土的粘結(jié)性能；膠粉是由高分子乳液與水泥或其他無(wú)機(jī)添加劑加工制成的雙組份水性防水涂料，可達(dá)到抗?jié)B、防潮、粘結(jié)和抗裂等效果，具有防水裝飾雙重功能，屬于無(wú)毒、無(wú)害綠色環(huán)保產(chǎn)品，起到強(qiáng)粘結(jié)力作用；硅灰是外觀為灰色或灰白色粉末，耐火度大于1600℃，可以提高抗折、抗壓、耐磨等性能，用來(lái)控制減少流動(dòng)性；聚羧酸高效減水劑用來(lái)控制水泥漿體的流動(dòng)性，其流動(dòng)性隨著聚羧酸高效減水劑摻量的增大而減??；聚丙烯纖維主要是由丙烯聚合而成的高分子化合物，外觀為白色無(wú)味、無(wú)毒、輕質(zhì)、半透明、手感柔和，在成型混凝土的表面類似毛發(fā)，控制干縮率，增強(qiáng)抗裂性能；硅酸鈉粘結(jié)性強(qiáng)，強(qiáng)度較高，用于配制速凝減水劑；緩凝劑硼砂白色結(jié)晶粉末，無(wú)臭，味咸，相對(duì)密度1.73，微溶于水，水溶液呈堿性，在空氣中可緩慢風(fēng)化，熔融時(shí)成無(wú)色玻璃狀物質(zhì)，主要調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間；所用的水為無(wú)雜質(zhì)的自來(lái)水。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)為：（1）速凝快硬早強(qiáng)，該修補(bǔ)材料短時(shí)間可達(dá)到一定強(qiáng)度，且1小時(shí)抗壓強(qiáng)度超過30mpa，中后期強(qiáng)度可更高，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求；（2）無(wú)流動(dòng)性無(wú)收縮，由于病害位于建筑物立面或橋梁底板頂面，要求修補(bǔ)材料必須具有無(wú)流動(dòng)性和高粘結(jié)性，且修補(bǔ)后不收縮，滿足各項(xiàng)工作性能要求；（3）抗裂性能好，粘結(jié)性能強(qiáng)，增加了結(jié)構(gòu)的整體剛度；（4）磷酸鹽水泥快速修補(bǔ)材料是一種新型的建筑材料，就其工藝和原理而言，可以利用生產(chǎn)企業(yè)的常用設(shè)備，在不需要添加其它設(shè)備的情況下，可以進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)，成本低，原料充足，選購(gòu)方便，加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸都十分便利，是目前建筑行業(yè)的一種理想的快速修補(bǔ)材料產(chǎn)品。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
實(shí)施例1。
磷酸鹽水泥基快速修補(bǔ)材料，先將5%的磷酸二氫銨、20%的氧化鎂、2%的粉煤灰、30%的膠粉、6%的硅灰、0.4%的聚羧酸高效減水劑、1.6%的硅酸鈉、0.5%的緩凝劑投入混合機(jī)攪拌均勻，然后將25%的砂子投入混合機(jī)中攪拌均勻，接著把8%的水加入到攪拌筒內(nèi)，加入要緩慢，待水全部加入之后持續(xù)攪拌1-2分鐘，直到形成均勻的流動(dòng)性較好的糊狀漿體為止，然后加入1.5%的聚丙烯纖維攪拌30s，即可制備成磷酸鹽水泥基快速修補(bǔ)材料。
所述的粉煤灰檢測(cè)結(jié)果，見表1。
表1粉煤灰檢測(cè)結(jié)果。
一、磷酸鹽水泥基快速修補(bǔ)材料的性能測(cè)試結(jié)果。
1.凝結(jié)時(shí)間。
實(shí)驗(yàn)儀器采用gb1346《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢測(cè)方法》中所規(guī)定的儀器及器具。
將300g磷酸鹽水泥快速修補(bǔ)料倒入拌合鍋內(nèi)，加入30g自來(lái)水，迅速攪拌均勻，并立即放入圓模，振動(dòng)數(shù)次，刮去多余稠漿，抹干后，測(cè)定初凝時(shí)間為10分鐘，終凝時(shí)間為16分鐘。
2.抗壓強(qiáng)度。
將磷酸鹽水泥快速修補(bǔ)料按實(shí)例1的比例稱量好，然后分別倒入攪拌鍋內(nèi)迅速攪拌，出鍋立即倒入4×4×16cm3試模中，用搗棒夯實(shí)20次，并將試模在地面振動(dòng)2-3分鐘，同時(shí)用抹子抹去表面漫出的修補(bǔ)料，將同一試模中的三個(gè)試件條編號(hào)，標(biāo)記齡期等；由于修補(bǔ)料為空氣養(yǎng)護(hù)，不需灑水；1h，3h，1d，7d，28d，60d，90d后分別測(cè)試強(qiáng)度，結(jié)果見表2；結(jié)果取三個(gè)試件的平均值。
表2力學(xué)性能測(cè)試。
測(cè)得其一小時(shí)強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到了32.2mpa，抗折強(qiáng)度達(dá)到5.3mpa，28天強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到了72.3mpa和10.9mpa，且60天、90天強(qiáng)度均緩慢增長(zhǎng)，沒有強(qiáng)度倒縮現(xiàn)象；由此可見，在氣溫零下環(huán)境中，使用該材料修補(bǔ)墻外立面后，修補(bǔ)材料表現(xiàn)出無(wú)流動(dòng)性、快凝快硬、強(qiáng)粘結(jié)力等明顯性能，并測(cè)得其一小時(shí)強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到30mpa以上，抗折強(qiáng)度達(dá)到5mpa以上，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。
實(shí)施例2。
磷酸鹽水泥基快速修補(bǔ)材料，砂子20%、磷酸二氫銨6%、氧化鎂18%、粉煤灰3%、膠粉32%、硅灰7%、聚羧酸高效減水劑0.5%、硅酸鈉1.5％、聚丙烯纖維2%、緩凝劑1%、水9%。