專(zhuān)利名稱(chēng)：：高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及水工建筑物修復(fù)材料，具體地說(shuō)是涉及水工建筑物混凝土表面大面積創(chuàng)傷的修復(fù)材料一高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)進(jìn)行了大量船閘、大壩、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，現(xiàn)大都進(jìn)入修復(fù)期，普遍出現(xiàn)表面混凝土老化、碳化嚴(yán)重、混凝土剝落、交通橋梁裂縫叢生等問(wèn)題，并已經(jīng)影響到了水工建筑物的安全運(yùn)行及使用壽命。因此研究具有高強(qiáng)、高耐磨、高抗?jié)B性及粘結(jié)良好的針對(duì)受高速含沙水流沖蝕水工建筑物混凝土表面的修復(fù)材料具有重要的實(shí)際意義及廣泛的應(yīng)用前景。
背景技術(shù)：
：混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一。但由于混凝土材料本身的缺陷及其配合比、養(yǎng)護(hù)、施工環(huán)境和使用因素等綜合影響，造成很多水泥基材料性能下降，嚴(yán)重影響到其使用性能和壽命。而水工混凝土結(jié)構(gòu)由于長(zhǎng)期受水流沖蝕及含沙水流的沖刷，所遭受的破壞更為顯著1984年浙江22座沿海水工建筑物調(diào)査發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重破壞已廢棄不用的有3座，運(yùn)行僅810年，損害嚴(yán)重急需大修的有8座，局部損壞的有8座；河海大學(xué)等單位80年代對(duì)國(guó)內(nèi)水工建筑物、港口碼頭等的使用情況的調(diào)査結(jié)果表明，使用1030年的水工建筑物有近60%出現(xiàn)鋼筋銹蝕破壞，使用725年的海港碼頭有近90%出現(xiàn)了鋼筋銹蝕破壞；最近出版的《中國(guó)腐蝕調(diào)查報(bào)告》一書(shū)表明我國(guó)的年腐蝕損失約為5000億元(600億美元)占GDP的6。/。。由于混凝土耐久性問(wèn)題造成的結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重并帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此研究性能優(yōu)良的修復(fù)材料，進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫修補(bǔ)、凍融剝蝕修補(bǔ)、鋼筋錨固、抗沖刷結(jié)構(gòu)保護(hù)層等的修復(fù)和改善工作是十分有意義的。對(duì)于已建混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)與改善工作人們已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作，但針對(duì)水工建筑物長(zhǎng)期受高速含沙水流沖蝕等特性，關(guān)于其高強(qiáng)高性能(耐磨耐撞)、高抗?jié)B且與舊墻粘結(jié)牢固的修復(fù)材料的專(zhuān)門(mén)研究不多。如由于自然碳化及高速含沙水流沖蝕等原因，運(yùn)行多年的船閘、大壩大多會(huì)出現(xiàn)表面混凝土剝落、大面積自然碳化、底板及廊道受水流沖蝕造成露石等受損現(xiàn)象，已嚴(yán)重影響到船閘水工建筑物的安全和使用壽命，交通和水利部門(mén)多年來(lái)一直在探索混凝土墻面修補(bǔ)加固技術(shù)，迄今尚無(wú)較完善的處理方法。由于纖維具有良好的增韌、抗裂、抗磨作用，將短切纖維用于增強(qiáng)砂漿混凝土中，纖維通過(guò)橋接裂縫可提高水泥基體的韌性、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，使水泥混凝土制品所固有的脆性問(wèn)題得到極大的改善。目前纖維混凝土中研究較多的有鋼纖維、聚丙烯纖維等。但鋼纖維的造價(jià)較高，比重大、不易于分散、不宜于在常規(guī)的水泥增強(qiáng)制品中作用。聚丙烯纖維雖然能夠均勻分散在混凝土中，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、施工簡(jiǎn)單，伹也存在價(jià)格高，強(qiáng)度和模量低，與水泥基體粘結(jié)性差等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿。新型纖維——玄武巖纖維(BasaltFibre簡(jiǎn)稱(chēng)CBF或BF)是用火山爆發(fā)形成的一種玻璃態(tài)的玄武巖礦石，經(jīng)高溫熔融后快速拉制而成的纖維。具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大，耐高溫、耐酸堿性能強(qiáng)、耐化學(xué)性能好和熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，與有機(jī)聚丙烯纖維相比，玄武巖纖維的彈性模量、拉伸強(qiáng)度、分散性和砂漿、混凝土的親和力都具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，并且價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，在土木工程中必將有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明首次將短切玄武巖纖維用于修復(fù)砂漿以充分發(fā)揮其增韌、抗裂、抗磨作用，同時(shí)結(jié)合高效減水劑的減水及塑化作用提高砂漿的粘結(jié)性能，并選用大顆粒、堅(jiān)硬的石英砂以起到骨架支撐作用提高其耐磨耐沖擊能力，配制了高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿，通過(guò)以上復(fù)合作用使修復(fù)砂漿具有低收縮、高強(qiáng)高性能(耐磨耐撞)且與舊墻粘結(jié)牢固(新舊結(jié)合好)等特性以適應(yīng)于船閘等水工建筑物混凝土表面大面積創(chuàng)傷的修復(fù)材料。高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿，其特征在于它是由水泥、砂、水、高效減水劑及玄武巖纖維按如下重量比配合制成水泥100、砂120150、高效減水劑0.61.0、玄武巖纖維0.10.2、水2030，重量單位為g或kg。上述的砂為堅(jiān)硬的粗石砂，其細(xì)度模數(shù)為3.73.1，篩除其中大于5mm的顆粒。上述的高效減水劑為萘磺酸甲醛縮合物或三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮聚物，減水劑的減水率為20%~25%。上述的玄武巖纖維為短切玄武巖纖維，其密度2.6~2.8g/cm3、動(dòng)彈模量93.1110Gpa、斷裂延伸率3.2%、吸水性<0.5。有益效果新型玄武巖纖維(BasaltFiber簡(jiǎn)稱(chēng)BF)材料具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大、耐腐蝕和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性。本發(fā)明首次將短切玄武巖纖維用于配制高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿以充分發(fā)揮其增韌、抗裂、抗磨作用。試驗(yàn)證明高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿能夠有效降低砂漿的干縮性能，具有良好的抗拉、抗彎等力學(xué)性能及優(yōu)良的抗沖磨性、抗?jié)B、抗凍等耐久性，并且粘結(jié)性能良好。此修復(fù)砂槳的高耐磨、高抗沖擊性可滿(mǎn)足抗高速挾砂水流磨蝕及受船舶碰撞等技術(shù)要求，適用于船閘、瀉洪壩、溢洪道、橋梁等水工建筑物表面混凝土剝落、大面積碳化受損及其受損露石的底板及廊道等的修復(fù)材料。具體實(shí)施方式實(shí)施例1高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿由下列重量配比的原料配制而成425號(hào)水泥700g、砂1050g、拌合水182g、高效減水劑P—萘磺酸甲醛縮合物(FDN)4.9g、玄武巖纖維1.06g;或425號(hào)水泥100kg、石英砂150kg、拌合水30kg、三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮聚物1kg、玄武巖纖維0.2kg。實(shí)施例2高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿的制備及使用砂漿的制備將水泥、砂、水、高效減水劑及玄武巖纖維按實(shí)施例1的重量配比混合后，經(jīng)攪拌均勻，制得高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿；粘結(jié)層的處理采用人工鑿毛處理或機(jī)械鑿毛將舊墻面處理，用毛刷將表層清理干凈，然后澆水清洗、保濕養(yǎng)護(hù)24h;粉刷與養(yǎng)護(hù)粉刷玄武巖纖維修復(fù)砂漿，粉刷的步驟可以概括為"一涂二平三壓光"，1塊墻面修復(fù)完成后，5小時(shí)內(nèi)要進(jìn)行13次壓平收光工作，粉刷以后采用噴霧方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。實(shí)施例3高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿性能的測(cè)定首先配制玄武巖纖維砂漿及其空白樣(1)空白樣，425號(hào)水泥700g、砂1050g、拌和水217g進(jìn)行混合，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑瞥?空白樣的加水量以以下高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂槳的流動(dòng)度為控制標(biāo)準(zhǔn))。(2)高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂槳(簡(jiǎn)稱(chēng)玄武巖修復(fù)砂漿)，采用425號(hào)水泥按實(shí)施例l重量配比混合，攪拌制成；然后測(cè)定兩種砂漿的主要技術(shù)性能如下l.干縮性能砂漿干縮性能試驗(yàn)依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T5150-2001)中的砂槳干縮試驗(yàn)進(jìn)行表l兩種砂漿各齡期平均干縮率序試樣名稱(chēng)各齡期平均干縮率(X10"4)號(hào)ld3d7d21d28d1空白樣3.8865.6477.2197.9048.2152玄武巖修復(fù)砂漿2.1214.1246扁7.1027.684試驗(yàn)結(jié)果表明高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿對(duì)抵抗砂漿收縮尤其是抵抗早期收縮有顯著的效果。2.力學(xué)性能①抗壓、抗折強(qiáng)度抗壓、抗折試驗(yàn)依據(jù)GB177-85方法進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后的試件分別在EHDC300-03壓力試驗(yàn)機(jī)和DKZ-5000型電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行抗壓、抗折強(qiáng)度測(cè)試。表2兩種不同砂槳抗壓、抗折試驗(yàn)結(jié)果序試件名稱(chēng)抗折強(qiáng)度(MPa)抗壓強(qiáng)度(MPa)號(hào)3d7d28d3m6m3d7d28d3m6m1空白樣7.49.310.212.313.639.159.468.282.186.82玄武巖修復(fù)砂槳9.711.214.317.217.855.372.681.1卯.392.7按以上技術(shù)方案中配比的高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿相比于空白樣，28d抗壓、抗折強(qiáng)度分別提高了18.9%和41.2%。②抗拉強(qiáng)度表3兩種砂槳試件抗拉試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>相比于空白樣，玄武巖修復(fù)砂漿3d及28d抗拉強(qiáng)度分別提高了42.1%和20.3%。3、粘結(jié)性能①"8"字模抗拉粘結(jié)強(qiáng)度依據(jù)《水工混凝土實(shí)驗(yàn)規(guī)程》DL/T5150-2001中的水泥砂漿粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行"8"字模的直接拉伸抗拉粘結(jié)強(qiáng)度。表4兩種不同砂漿"8"字試件抗拉粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>②新老砂漿與混凝土劈裂粘結(jié)強(qiáng)度:表5兩種砂漿在C20混凝土基面上的劈裂粘結(jié)強(qiáng)度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4.抗沖磨性能抗沖磨試驗(yàn)依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程DL/T5150-2001》中的水下鋼球法進(jìn)行。表6兩種砂漿抗沖磨試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>5.耐久性能研究了砂槳的抗碳化、抗凍性及抗?jié)B性，試驗(yàn)分別根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程DL/T5150-2001》進(jìn)行?？固蓟孕鋷r纖維修復(fù)砂漿28天抗碳化深度為0，相當(dāng)于在自然環(huán)境下50年的碳化效果；空白樣28天抗碳化深度為2.1mm?？箖鲂?xún)煞N砂漿凍融170個(gè)循環(huán)后與對(duì)照組抗壓、抗折強(qiáng)度結(jié)果如表7所示表7兩種砂漿抗凍性能試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)砂漿名稱(chēng)對(duì)照組強(qiáng)度(MPa)凍融后強(qiáng)度(MPa)試件強(qiáng)度損失率(％)抗壓抗折抗壓抗折抗壓抗折1空白樣80.110.572.48.19.622.82玄武巖修復(fù)砂漿93.014.689.212.54.014.3抗?jié)B性:表8兩種砂抗?jié)B性試驗(yàn)結(jié)果序修復(fù)砂漿種類(lèi)滲水高度(mm)(1.5MPa水壓，恒壓6小時(shí))號(hào)未滲水滲水1空白樣10.0/2玄武巖修復(fù)砂漿1.5/權(quán)利要求1、一種高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿，其特征在于它是由水泥、砂、水、高效減水劑及玄武巖纖維按如下重量比配合制成水泥100、砂120～150、高效減水劑0.6～1.0、玄武巖纖維0.1～0.2、水20～30，重量單位為g或kg。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)砂漿，其特征在于所述的砂為堅(jiān)硬的粗石英砂，其細(xì)度模數(shù)為3.73丄篩除其中大于5mm的顆粒。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)砂漿，其特征在于所述的高效減水劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物或三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮聚物，減水劑的減水率為20%~25%。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的修復(fù)砂漿，其特征在于所述的玄武巖纖維為短切玄武巖纖維，其密度2.6~2.8g/cm3、動(dòng)彈模量93.1110Gpa、斷裂延伸率3.2%、吸水性<0.5。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種高強(qiáng)耐磨玄武巖纖維修復(fù)砂漿，它是由水泥、砂、水、高效減水劑及玄武巖纖維按一定重量配比混合后，攪拌均勻制成。其中的玄武巖纖維具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大、耐高溫、耐腐蝕和熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合高效減水劑的減水及塑化作用提高砂漿的粘結(jié)性能，并選用大顆粒、堅(jiān)硬的石英砂以起骨架支撐作用提高其耐磨耐沖擊能力，由此，配制成的修復(fù)砂漿具有低收縮，高強(qiáng)高性能(耐磨耐撞)且與舊墻粘結(jié)牢固(新舊結(jié)合好)等特性，從而成為船閘、大壩、橋梁等水工建筑物表面混凝土剝落、大面積碳化受損、裂縫等修復(fù)用的理想材料。文檔編號(hào)C04B28/02GK101215131SQ200810019288公開(kāi)日2008年7月9日申請(qǐng)日期2008年1月18日優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日發(fā)明者瑋張,江朝華,達(dá)陳申請(qǐng)人:河海大學(xué)