一種納米改性自滲透水性修復(fù)材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具備自滲透功能和良好的早期力學(xué)性能和粘結(jié)性能的水性修復(fù)材料，適合于因荷載、磨損、腐蝕等破壞的混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土是應(yīng)用最廣泛的工程材料，但是在其服役期間，由于混凝土本身不密實以及抗拉和耐腐蝕能力不足，所以容易因荷載、磨損或腐蝕造成裂縫、剝落等破壞，影響到結(jié)構(gòu)的安全和正常使用。
[0003]雖然，目前有很多針對破損混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)材料，但都各有特點，適合不同的修復(fù)領(lǐng)域。例如，聚合物水泥基修復(fù)材料具有良好的粘結(jié)性能和耐腐蝕性能，但其因聚合物延緩水化而早期強(qiáng)度較低，在較低溫度下更是如此，容易影響到修復(fù)工程進(jìn)度，因此較適合我國南方地區(qū)以及溫度較高的夏季使用；樹脂基修復(fù)材料具有強(qiáng)度較高、滲透性強(qiáng)、耐腐蝕性極強(qiáng)的特點，但其與混凝土基層的粘結(jié)較差、在潮濕環(huán)境中易剝落，因此適合在上部構(gòu)件、不長期接觸水的環(huán)境中使用；粘貼玻璃纖維、碳纖維和聚丙烯纖維布可以改善構(gòu)件的抗裂性能、提高承載能力，但造價較高，而且其修復(fù)主要在外層，不能深入混凝土內(nèi)部進(jìn)行修復(fù)，無法改善內(nèi)部疏松、性能不佳的混凝土基體的性能，因此適合承載力不足的構(gòu)件的修復(fù)加固；水泥基滲透結(jié)晶材料或者深度滲透密封劑等能滲人混凝土孔隙內(nèi)部，改善內(nèi)部混凝土密實度，其修復(fù)機(jī)理主要依靠活性物質(zhì)和水泥堿性水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而填充內(nèi)部孔隙，然而該反應(yīng)特別依賴于堿性水泥水化產(chǎn)物的濃度和分布，而且較單一的反應(yīng)產(chǎn)物和填充機(jī)理難以滿足不同破損形式不同齡期不同密實程度的混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)，因此修復(fù)效果不穩(wěn)定。
[0004]目前，納米材料在水泥基材料中的應(yīng)用已逐步得到科研界和產(chǎn)業(yè)界的重視，由于納米材料的超細(xì)填充作用和晶核作用，能顯著提高水泥基材料的水化速率和密實度，從而改善其早期力學(xué)性能和耐久性能。
[0005]因此，如果能在自滲透材料的基礎(chǔ)上，發(fā)揮納米材料和聚合物的超疊加效應(yīng)，形成一種粒徑小、滲透力強(qiáng)、反應(yīng)速度快、粘結(jié)性能好的修復(fù)材料，則會顯著改善破損混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)效果。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種納米改性自滲透水性修復(fù)材料及其制備方法。
[0007]本發(fā)明的納米改性自滲透水性修復(fù)材料，其組分及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下:
納米 S12 3%~5% ；
聚合物10%~15% ；
水玻璃10%~15% ；
聚羧酸減水劑 1%~2% ；
消泡劑0.2%~0.3% ； 表面活性劑 1%~2% ；
氯化鈣3%~5% ；
螯合劑1%~2% ；
其余為水，上述組分之和為100%。
[0008]上述的納米3丨02的粒徑為30_50nm。所述的聚合物為乙烯-醋酸乙烯共聚物。所述的消泡劑是有機(jī)硅聚醚復(fù)合消泡劑。所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉。所述的螯合劑為乙二胺四乙酸(EDTA)。
[0009]本發(fā)明的納米改性自滲透水性修復(fù)材料的制備方法，包括以下步驟:
O按權(quán)利要求1配比取各組分，將聚合物、消泡劑和聚羧酸減水劑加入到一半的水中攪拌溶解，然后過濾去除不溶物；
2)將氯化鈣和螯合劑加入到剩余的另一半水中，攪拌混合均勻；
3)把模數(shù)為3.2-3.5、質(zhì)量濃度為35%的液體水玻璃以及質(zhì)量濃度為30%、粒徑為30-50nm的納米S12水性分散液和表面活性劑攪拌混合均勻；
4)將步驟2)和步驟3)得到的混合物加入到步驟I)得到的溶液中，攪拌均勻，得到納米改性自滲透水性修復(fù)材料。
[0010]制備過程中，所述的聚羧酸減水劑的固含量為40% ;所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉；所述的螯合劑為乙二胺四乙酸；所述的消泡劑是有機(jī)硅聚醚復(fù)合消泡劑。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明制備工藝簡單，由于納米材料的超細(xì)填充和晶核作用以及聚合物的水化和粘結(jié)作用，制得的納米改性自滲透水性修復(fù)材料具備更加良好的抗壓、抗折和粘結(jié)強(qiáng)度等力學(xué)性能以及更加緊密的微觀結(jié)構(gòu)特征，同時材料的滲透結(jié)晶效果以及在裂縫和孔洞修復(fù)時的水密性和粘結(jié)性能也得以提高，從而明顯改善了修復(fù)后混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)和耐久性能，特別適用于因荷載、磨損和腐蝕造成的混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)。
【具體實施方式】
[0012]以下通過實例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行描述。
[0013]實施例1
O按質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比取各組分:納米S12 (30%質(zhì)量濃度，粒徑為30nm) 3% ;聚合物(乙烯-醋酸乙烯共聚物)10% ;水玻璃(模數(shù)為3.2-3.5，質(zhì)量濃度為35%) 10% ；40%固含量的聚羧酸減水劑1% ;有機(jī)硅聚醚復(fù)合消泡劑0.2% ;表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)1% ;氯化鈣3% ；EDTA螯合劑1% ;其余為水，上述組分之和為100%。
[0014]2)將聚合物、消泡劑和聚羧酸減水劑加入到一半的水中攪拌溶解，然后過濾去除不溶物；
3)將氯化鈣和EDTA螯合劑加入到剩余的另一半的水中，攪拌混合均勻；
4)把模數(shù)為3.2-3.5、質(zhì)量濃度為35%的液體水玻璃以及納米S12水性分散液和十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑攪拌混合均勻。
[0015]5)把步驟3)和步驟4)得到的混合物加入到步驟2)得到的溶液中，攪拌均勻，得到納米改性自滲透水性修復(fù)材料。
[0016]按照納米改性自滲透水性修復(fù)材料:水:42.5級普通硅酸鹽水泥=0.25:4:10的配比，拌合3分鐘得到摻入納米改性自滲透水性修復(fù)材料的水泥膠砂。將水泥膠砂澆筑成40*40*160mm試件,按照《建筑砂衆(zhòng)基本性能試驗方法》,在規(guī)定條件下養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行抗折和抗壓強(qiáng)度試驗，并與未摻入納米改性自滲透水性修復(fù)材料的水泥膠砂進(jìn)行對比:3天抗折強(qiáng)度從3.8MPa提升至5.1MPa,升幅為34.2% ；3天抗壓強(qiáng)度從19.3MPa提升至22.7MPa，升幅約17.6%。28天抗折強(qiáng)度從7.1MPa提升至8.2MPa，升幅為15.5% ；28天抗壓強(qiáng)度從47.5MPa提升至51.6MPa,升幅約8.6%。
[0017]將上述方法得到的水泥膠砂用鋼制墊板澆筑在水泥砂漿基層上，按照《建筑砂漿基本性能試驗方法》，在規(guī)定條件下養(yǎng)護(hù)、安裝夾具后測試14天拉伸粘結(jié)強(qiáng)度，并與未摻入納米改性自滲透水性修復(fù)材料的水泥膠砂進(jìn)行對比:強(qiáng)度從0.68 MPa提升至1.14MPa，升幅為67.6%ο
[0018]將上述方法得到的水泥膠砂澆筑成頂部直徑為70mm、底部直徑為80mm、高度為30mm的試件進(jìn)行抗?jié)B試驗，在規(guī)定條件下養(yǎng)護(hù)28天測試一次滲透壓力，然后把已經(jīng)滲水的試件進(jìn)行再次養(yǎng)護(hù)28天后測試二次滲透壓力，并與未摻入納米改性自滲透水性修復(fù)材料的水泥膠砂進(jìn)行對比:一次滲透壓力從0.6MPa提高到1.5MPa，二次滲透壓力從0.2 MPa提高到 1.2MPa。
[0019]實施例2
O按質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比取各組分:納米S12 (30%質(zhì)量濃度，粒徑為50nm) 5% ;聚合物(乙烯-醋酸乙烯共聚物)15% ;水玻璃(模數(shù)為3.2-3.5，質(zhì)量濃度為35%) 10% ；40%固含量的聚羧酸減水劑2% ;有機(jī)硅聚醚復(fù)合消泡劑0.3% ;表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)2% ;氯化鈣3% ；EDTA螯合劑1% ;其余為水，上述組分之和為100%。
[0020]2)將聚合物、消泡劑和聚羧酸減水劑加入到一半的水中攪拌溶解，然后過濾去除不溶物；
3)將氯化鈣和EDTA螯合劑加入到剩余的另一半的水中，攪拌混合均勻；
4)把模數(shù)為3.2-3.5、質(zhì)量濃度為35%的液體水玻璃以及納米S12水性分散液和十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑攪拌混合均勻。
[0021]5)把步驟3)和步驟4)得到的混合物加入到步驟2)得到的溶液中，攪拌均勻，