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《混凝土修补砂浆的研究与应用》(卢建新 李瑞华)

添加日期:2014/4/22 10:48:19   作 者:  来源:   浏览次数:

混凝土修补砂浆的研究与应用
卢建新  李瑞华
研发中心水泥添加剂技术研究组(2012) 

 
摘要:  
研究了高效减水剂、高性能聚合物、膨胀剂等对修补砂浆性能的影响。优化修补砂浆的配比,从而研制出具有优异工作性能和力学性能的混凝土修补砂浆。  
关键词:聚合物;高效减水剂;膨胀剂;修补砂浆;
 
前言
随着国家城市化进程的加速,越来越多的高楼大厦拔地而起,同时道路桥梁、水利大坝、高铁等大型基础设施如火如荼的建设完工并投入使用。一些工程在建造 由于工程质量控制不够严格尤其是在非承重的装饰层面或多或少的存在一些问题。同时混凝土建筑本身的服役和老化规律预测,在今后的一个时期内,我国建筑行业将完成由目前以新建基础工程设施为主过渡到以修补和翻新这些基础工程设施为主的战略性转变。美国是完成工业比较早的国家,美国的混凝土基础设施工程总价值约为6 万亿美元,每年所需的维修费或重建费约为3 千亿美元[1];迫在眉睫的问题是,我国2 0世纪8   0 年代以前修建的工业与民用建筑中有很大一部分正处在加固和维修时期[ 2 ]。经常有新闻报道某小区的建筑楼外墙出现了剥离掉落下来的现象;某商场的地面、台阶出现麻面、大面积损坏;某大型工程出现钢筋裸露等。构造物一旦出现损坏应及时加固修补,否则将造成更大的
经济损失,甚至是造成人员伤亡。
 
1    试验材料和方法
1.1  原料
水泥:考虑水泥材料的选取的方便和使用的广泛性,本实验使用海螺P . O 42.5 普通硅酸盐水泥;    砂:40~70 目的石英砂;
高性能聚合物:选取具有代表性的瓦克VINNAPAS5010N 可在分散性乳胶粉;
高性能减水剂:为FOX- Talon101 聚羧酸粉剂减水剂;
膨胀剂:自制的 QL- 2008高性能膨胀剂,主要为硫铝酸钙,该膨胀剂具有促凝早强
作用;
1.2  试验方法
称取高性能聚合物、高性能减水剂、膨胀剂及其他添加剂等小料混合均匀,然后称取适量的砂、水泥再与混好的小料一起倒进V 型混料机中混合30~40min。固定灰砂比为C / S=1:1, 考虑砂浆施工的操作性,参照GB2419- 2005《水泥胶砂流动度测定方法》将胶砂的流动度控制在160 - 1 7 0mm,以此确定砂浆的需水量;参照JC- T603- 2004《水泥胶砂干缩试验方法》测定砂浆的膨胀率;拉伸粘结强度按照《JC/T- 993 —2006 外墙外
保温用膨胀聚苯乙烯板抹面胶浆》测定。
 
3    试验结果
3.1  聚羧酸粉剂对砂浆性能的影响
砂浆的耐久性和力学性能与砂浆的用水量有一定的关系,高性能聚羧酸减水剂能降低用水量,赋予砂浆良好的施工性能。

聚羧酸高效减水剂是一种高分子聚合物表面活性剂,能降低水泥颗粒的表面能,很好的浸润砂浆表面,失水后的聚合物凝固和不断生成的水化硅酸钙凝胶渗入到被连接的砂浆和混凝土的水泥石、骨料等的毛细空和裂缝中,其活性因子还与水泥水化中游离的Ca2+、A13+、Fe3+等离子交换,形成特殊的桥健。这种特殊的桥健横跨砂浆和混凝土体,把它们牢牢的连接成一个坚固的整体,从而大幅度ᨀ高砂浆的粘结强度[ 3 ]。Talon101 粉
剂聚羧酸减水剂的减水率较高,从表1 看出随着减水剂掺量的增加砂浆的需水量减少,砂浆的1d、28  d 力学强度也随着升高。当减水剂的掺量超过0.13% 时,砂浆即出现了粘性,砂浆流坠严重,作为立面修补材料,聚羧酸粉剂的掺量在0.11% 左右时最佳。
 
3. 2   聚合物对砂浆性能的影响
高性能聚合物可再分散乳胶粉是乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物,该乳胶粉具有在水中在溶解和分散的能力,并保持乳液成膜的特性。高性能聚合物用在砂浆中可赋予砂浆优异的粘结强度,ᨀ高砂浆的柔韧性和抗折强度、可塑性、施工性等。

高性能聚合物在砂浆中均匀的分散,可以防止或者是减少水分的蒸发和防止干燥基
体对水分的吸收,从而使水化更加完全;同时聚合物的加入改善了胶凝材料- 骨料界面
状况,增加了它们之间的粘结力,而粘结力对材料的抗拉强度和抗折强度同时做出贡献。 
 
 

从图1 可以看出砂浆14d 和28d 的粘结强度随着聚合物掺量的增加而增加,掺量在8%以上时增加幅度不再那么明显;图2 反应了乳胶粉掺量对砂浆抗折强度的影响,乳胶粉掺量掺入改善了砂浆的韧性,ᨀ高了砂浆的抗折强度;从图3 可以看出聚合物的掺入对砂浆早期与后期的强度都有较大影响,基准砂浆的早期抗压强度较高,而掺入聚合物砂浆的早期抗压强度较低,并且随着掺量的增加早期强度下降更明显,这是因为聚合物有缓凝和引气作用,掺量越大,缓凝作用越明显。同时表2 反应了胶粉掺量对砂浆施工性能的影响,胶粉掺量低时砂浆的触变性能差、粘聚性差,当掺量达到10% 时砂浆较粘,不利于施工。考虑综合成本因素,聚合物的最佳掺量在6%~8%。
 
3.3  膨胀剂对砂浆性能的影响
   QL- 2008膨胀剂成分中含有硫铝酸钙,其具有早期水化快,膨胀效果佳等特点。膨胀剂掺入砂浆中能改善砂浆的力学性能,ᨀ高砂浆的抗折和抗压强度,对改善砂浆的粘结性能效果更佳明显,克服了新老混凝土界面由于干缩造成的开裂、剥离等缺点。固定减水剂的掺量为0.11% ,胶粉掺量为 8%,灰砂比为C/S=1:1,水灰比W/C=0.3,分析膨胀剂对砂浆性能的影响。 

 
从图4 可以看出随着膨胀剂掺量的增加砂浆28d 的膨胀率较空白样大幅ᨀ高。图5 反应了膨胀剂对砂浆粘结强度的影响,QL- 2008膨胀剂在5%掺量时膨胀率和粘结强度效果最佳,掺量过大时对砂浆后期强度的影响较大。
膨胀剂掺量的掺入,抵消了砂浆的部分物理和化学收缩,收缩率下降。水泥浆体在水化过程中,大量形成钙矾石构成膨胀源,由于钙矾石产生的体积膨胀,改善了砂浆的应力状态。同时由于钙矾石具有填充堵塞毛细孔缝的作用,改善了砂浆的孔结构,降低总孔隙率,从而ᨀ高了砂浆的抗折、抗压强度,降低了收缩率[ 4 ]。
 
4 修补砂浆的应用 
 

建筑物在建造的过程中会出现如蜂窝、空鼓等一些问题;同时由于建筑结构有一定的使用年限,随着服役期限的到来,便陆续出现了剥离、开裂等现象。

 
 
混凝土构件在修补时一定要遵循以下几点:
1 、使用时用应清除修补层面的松动颗粒、浮灰、油污等其它残留物,使整个混凝土修补面见新;
2 、施工前用水将修补基面湿润至饱和,清除明水,即可施工或等水干后刷涂界面剂,这样粘结效果更佳;
3 、界面剂要薄而均匀,然后再施工养护,以ᨀ高砂浆与基层的粘结能力,防止砂浆开裂。
 
5 结果讨论
(1 )粉体聚羧酸减水剂Talon101 具有较大的减水率,可大幅降低砂浆的用水量,ᨀ高砂浆的抗折、抗压和粘结强度,作为立面修补时,掺量不能超过0.13% ;
(2 )聚合物的掺入改善了砂浆的施工性能,ᨀ了高砂浆的抗折强度,尤其是对砂浆粘结力的ᨀ高作用更加明显,避免砂浆与基层出现剥离现象;
(3 )膨胀剂改善了砂浆的孔结构,降低总孔隙率,ᨀ高了砂浆的抗折、抗压强度,降低了收缩率,进一步的ᨀ高了砂浆与基层的粘结力,ᨀ高了耐久性。
(4 )作为地面的薄层修补,使用Talon101 减水剂和QL- 2008膨胀剂可获得流动性佳、与基层粘结牢固、耐久时间长的修补砂浆。 
 
参考文献
[1] 蒲心诚.论混凝土工程的超耐久化.混凝土.2000(1) 。
[2] 赵维,李东旭,李清海. 聚合物改性砂浆综述[J].材料导报,2010,24(6) : 136 - 140 。
[ 3 ] 周子昌. 聚合物水泥砂浆在混凝土修补中的应用[J] . 水利水电技术,1994(11): 59—63。
[ 4 ] 徐迅,卢忠远,齐砚勇,陈军磊. 混凝土修补砂浆的研究[J] . 2008第三届( 中国) 国际建筑干混砂浆生产应用技术研讨会论文集.209- 213 。


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