一種水下抗分散快速修補材料及其製備方法與流程
2023-05-12 18:13:06
本發明屬於水工混凝土快速修補領域，具體涉及一種水下抗分散快速修補材料及其製備方法。
背景技術：
近十幾年來，混凝土在水工方面的應用得到了較快發展，大量的水庫大壩、水電站、輸水渡槽、管涵、渠道都是由混凝土材料建成的。然而，由於混凝土自身抗拉強度低，受溫差影響及自身收縮性等因素影響，容易產生裂縫。裂縫不僅危害水工建築物的結構安全，而且還會產生滲漏，加劇混凝土的化學腐蝕、凍融破壞、鋼筋鏽蝕和鹼集料反應的發生，使水工建築物的安全運行受到威脅，嚴重降低水工混凝土的耐久性。因此，混凝土出現裂縫與破損應及時進行修補。
由於現有混凝土修補材料在水中抗分散性差，與溼基面粘結強度低，因此目前水工混凝土工程尚無法在水下進行修補，大多採用圍堰等方法排空水，然後再進行修補，這種修補方式不僅成本很高，而且費時費力。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的不足，目的在於提供一種水下抗分散快速修補材料及其製備方法。
為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案為：
一種水下抗分散快速修補材料，由硫鋁酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、絮凝劑、可再分散乳膠粉、減水劑、消泡劑、石英砂和水製備而成，各組分按重量份數計為：硫鋁酸鹽水泥70～90份、普通矽酸鹽水泥10～30份、絮凝劑1～2份、減水劑1～2.5份、可再分散乳膠粉6～14份、石英砂150～200份、消泡劑0.15～0.25份、水35～50份。
上述方案中，所述硫鋁酸鹽水泥為r.sac42.5硫鋁酸鹽水泥；所述普通矽酸鹽水泥為p.o42.5普通矽酸鹽水泥。
上述方案中，所述石英砂的細度為50～100目。
上述方案中，所述減水劑為聚羧酸高效減水劑。
上述方案中，所述絮凝劑為陰離子型聚丙烯醯胺，分子量≥1200萬。
上述方案中，所述可再分散乳膠粉為醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物乳膠粉。
上述方案中，所述消泡劑為p803有機矽消泡劑。
上述水下抗分散快速修補材料的製備方法，包括如下步驟：
(1)按各原料組分稱取硫鋁酸鹽水泥70～90份、普通矽酸鹽水泥10～30份、絮凝劑1～2份、減水劑1～2.5份、可再分散乳膠粉6～14份、石英砂150～200份、消泡劑0.15～0.25份、水35～50份；
(2)將減水劑事先溶於稱取的水中，備用；
(3)將硫鋁酸鹽水泥、矽酸鹽水泥、石英砂、絮凝劑、可再分散乳膠粉和消泡劑加入攪拌鍋中，攪拌60s，得到幹混料；
(4)將步驟(2)製備的減水劑溶液加入到步驟(3)的幹混料中，攪拌120s，得到水下抗分散快速修補材料。
本發明中，硫鋁酸鹽水泥具有早強、高強等優點，普通矽酸鹽水泥具有後期強度發展穩定等優點，將硫鋁酸鹽水泥和普通矽酸鹽水泥復配，通過改變復配比來調控修補材料的凝結時間，減小後期收縮率，保證後期強度發展的穩定；同時，本發明通過使用陰離子型聚丙烯醯胺絮凝劑以增加修補材料拌和物的粘稠性，一方面使膠凝材料穩定懸浮於修補材料的漿體中，另一方面避免石英砂發生離析，從而使修補材料具有優良的抗水分散能力，保證修補材料在水下固化過程中不分散，從而有利於實現水下修補；本發明還通過加入醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物可再分散乳膠粉，利用再乳化的醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物的大分子鏈在混凝土表面的吸附和擴散，顯著提高修補材料在混凝土表面的溼態粘接性，同時醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物作為增強材料分布在修補材料體系中，增加了修補材料的內聚力，從而保證修補材料在水中與混凝土界面緊密粘貼而不脫落；此外，通過加入p803有機矽消泡劑，可明顯減少修補材料內部氣泡，提高修補材料的密實度，從而改善修補材料的力學性能。
本發明的有益效果：(1)將本發明所述修補材料應用於水下混凝土的修補工程中，在各組分之間的相互協同作用下，所述修補材料具有水下抗分散性好、凝結時間短、與混凝土溼界面粘結強度高、力學性能穩定等優點；(2)採用本發明所述修補材料進行水下混凝土的修補，具有操作簡便、成本低、效果好等優點。
具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。
實施例1
一種水下抗分散快速修補材料，按如下方法製備得到：
(1)稱取r.sac42.5硫鋁酸鹽水泥80份、p.o42.5普通矽酸鹽水泥20份、陰離子型聚丙烯醯胺(分子量≥1200萬)2份、聚羧酸高效減水劑2份、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物乳膠粉8份、石英砂(細度為50～100目)150份、p803有機矽消泡劑0.25份、水45份；
(2)將稱取的減水劑溶於稱取的水中，備用；
(3)將稱取的硫鋁酸鹽水泥、矽酸鹽水泥、石英砂、絮凝劑、可再分散乳膠粉、消泡劑加入攪拌鍋中，攪拌60s，得到幹混料；
(4)將步驟(2)製備的溶液加入到步驟(3)的幹混料中，攪拌120s，即得到水下抗分散快速修補材料。
測試上述製備的水下抗分散快速修補材料水下初凝時間和終凝時間，並分別按照水下成型方法和空氣中成型方法製備試件，養護1d和28d後，測試其水下粘結強度、水下抗折強度、水下抗壓強度以及水陸強度比。
水下成型方法：將試模置於水箱中，將水加至該試模上限以上50mm處，用手鏟將拌和好的修補材料從水面處鏟向水中，澆入試模中。隨後將試模從水箱中取出，輕敲試模兩個側面以促進排水，並使修補材料流平、密實，然後將超量的修補材料用抹刀抹平後，將試模放回水中，放置24h後拆模，測試1d的水下粘結強度、水下抗折強度、水下抗壓強度，其餘試件在水中繼續養護至28d。
空氣中成型方法：把試模置於空氣中外，用手鏟將拌和好的修補材料澆入試模中，振動使修補材料流平、密實，再將超量的修補材料用抹刀抹平，放置24h後拆模，測試1d的抗壓強度，其餘試件在養護室標準養護至28d。
修補材料在水中成型與養護下的抗壓強度與在空氣中成型與標養下的抗壓強度的比值稱為水陸強度比。水陸強度比越大，表明該材料水下抗分散性越好。
實施例1製備的修補材料性能測試結果為：水下初凝時間為20min，終凝時間45min；1d水下粘結強度2.6mpa，28d水下粘結強度5.6mpa；1d水下抗壓強度27mpa，28d水下抗壓強度48.3mpa；1d水下抗折強度3.2mpa，28d水下抗折強度6.5mpa；1d水陸強度比為78％，28d水陸強度比為91％。
實施例2
一種水下抗分散快速修補材料，各組分配比按重量份數計為：稱取r.sac42.5硫鋁酸鹽水泥80份、p.o42.5普通矽酸鹽水泥20份、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物乳膠粉1.5份、聚羧酸高效減水劑2份、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物乳膠粉8份、石英砂(細度為50～100目)150份、p803有機矽消泡劑0.25份、水45份。
製備方法與性能測試同實施例1。所製備的修補材料性能測試結果為：水下初凝時間為22min，終凝時間48min；1d水下粘結強度2.2mpa，28d水下粘結強度4.6mpa；1d水下抗壓強度29mpa，28d水下抗壓強度46.2mpa；1d水下抗折強度3.1mpa，28d水下抗折強度6.8mpa；1d水陸強度比為70％，28d水陸強度比為88％。
實施例3
一種水下抗分散快速修補材料，各組分配比按重量份數計為：稱取r.sac42.5硫鋁酸鹽水泥80份、p.o42.5普通矽酸鹽水泥20份、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物乳膠粉2份、聚羧酸高效減水劑2份、醋酸乙烯酯-乙烯-丙烯酸酯共聚物乳膠粉10份、石英砂(細度為50～100目)150份、p803有機矽消泡劑0.25份、水45份。
製備方法與性能測試同實施例1。所製備的修補材料性能測試結果為：水下初凝時間為24min，終凝時間50min；1d水下粘結強度2.3mpa，28d水下粘結強度5.1mpa；1d水下抗壓強度24mpa，28d水下抗壓強度47.1mpa；1d水下抗折強度2.8mpa，28d水下抗折強度5.7mpa；1d水陸強度比為74％，28d水陸強度比為90％。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的實例，而並非對實施方式的限制。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而因此所引申的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之內。