專利名稱：：高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿的制作方法
技術領域：
：本發明涉及水工建筑物修復材料，具體地說是涉及水工建筑物混凝土表面大面積創傷的修復材料一高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿。建國以來，我國進行了大量船閘、大壩、橋梁等基礎設施的建設，經過多年的運行，現大都進入修復期，普遍出現表面混凝土老化、碳化嚴重、混凝土剝落、交通橋梁裂縫叢生等問題，并已經影響到了水工建筑物的安全運行及使用壽命。因此研究具有高強、高耐磨、高抗滲性及粘結良好的針對受高速含沙水流沖蝕水工建筑物混凝土表面的修復材料具有重要的實際意義及廣泛的應用前景。
背景技術：
：混凝土結構是土木工程領域中應用最為廣泛的結構形式之一。但由于混凝土材料本身的缺陷及其配合比、養護、施工環境和使用因素等綜合影響，造成很多水泥基材料性能下降，嚴重影響到其使用性能和壽命。而水工混凝土結構由于長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査發現，嚴重破壞已廢棄不用的有3座，運行僅810年，損害嚴重急需大修的有8座，局部損壞的有8座；河海大學等單位80年代對國內水工建筑物、港口碼頭等的使用情況的調査結果表明，使用1030年的水工建筑物有近60%出現鋼筋銹蝕破壞，使用725年的海港碼頭有近90%出現了鋼筋銹蝕破壞；最近出版的《中國腐蝕調查報告》一書表明我國的年腐蝕損失約為5000億元(600億美元)占GDP的6。/。。由于混凝土耐久性問題造成的結構破壞嚴重并帶來巨大的經濟損失，因此研究性能優良的修復材料，進行混凝土結構的裂縫修補、凍融剝蝕修補、鋼筋錨固、抗沖刷結構保護層等的修復和改善工作是十分有意義的。對于已建混凝土結構的修復與改善工作人們已經進行了大量的研究工作，但針對水工建筑物長期受高速含沙水流沖蝕等特性，關于其高強高性能(耐磨耐撞)、高抗滲且與舊墻粘結牢固的修復材料的專門研究不多。如由于自然碳化及高速含沙水流沖蝕等原因，運行多年的船閘、大壩大多會出現表面混凝土剝落、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象，已嚴重影響到船閘水工建筑物的安全和使用壽命，交通和水利部門多年來一直在探索混凝土墻面修補加固技術，迄今尚無較完善的處理方法。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砂漿混凝土中，纖維通過橋接裂縫可提高水泥基體的韌性、抗拉強度和抗彎強度，使水泥混凝土制品所固有的脆性問題得到極大的改善。目前纖維混凝土中研究較多的有鋼纖維、聚丙烯纖維等。但鋼纖維的造價較高，比重大、不易于分散、不宜于在常規的水泥增強制品中作用。聚丙烯纖維雖然能夠均勻分散在混凝土中，化學性質穩定、施工簡單，伹也存在價格高，強度和模量低，與水泥基體粘結性差等缺陷。
發明內容本發明的目的在于提供一種高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿。新型纖維——玄武巖纖維(BasaltFibre簡稱CBF或BF)是用火山爆發形成的一種玻璃態的玄武巖礦石，經高溫熔融后快速拉制而成的纖維。具有抗拉強度高、彈性模量大，耐高溫、耐酸堿性能強、耐化學性能好和熱穩定性優越等優點，與有機聚丙烯纖維相比，玄武巖纖維的彈性模量、拉伸強度、分散性和砂漿、混凝土的親和力都具有明顯的優點，并且價格低廉，來源廣泛，在土木工程中必將有廣闊的應用前景。本發明首次將短切玄武巖纖維用于修復砂漿以充分發揮其增韌、抗裂、抗磨作用，同時結合高效減水劑的減水及塑化作用提高砂漿的粘結性能，并選用大顆粒、堅硬的石英砂以起到骨架支撐作用提高其耐磨耐沖擊能力，配制了高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿，通過以上復合作用使修復砂漿具有低收縮、高強高性能(耐磨耐撞)且與舊墻粘結牢固(新舊結合好)等特性以適應于船閘等水工建筑物混凝土表面大面積創傷的修復材料。高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿，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。上述的砂為堅硬的粗石砂，其細度模數為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簡稱BF)材料具有抗拉強度高、彈性模量大、耐腐蝕和化學穩定性好等優良特性。本發明首次將短切玄武巖纖維用于配制高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿以充分發揮其增韌、抗裂、抗磨作用。試驗證明高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿能夠有效降低砂漿的干縮性能，具有良好的抗拉、抗彎等力學性能及優良的抗沖磨性、抗滲、抗凍等耐久性，并且粘結性能良好。此修復砂槳的高耐磨、高抗沖擊性可滿足抗高速挾砂水流磨蝕及受船舶碰撞等技術要求，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材料。具體實施方式實施例1高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿由下列重量配比的原料配制而成425號水泥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。實施例2高強耐磨玄武巖纖維修復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施例1的重量配比混合后，經攪拌均勻，制得高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿；粘結層的處理采用人工鑿毛處理或機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、保濕養護24h;粉刷與養護粉刷玄武巖纖維修復砂漿，粉刷的步驟可以概括為"一涂二平三壓光"，1塊墻面修復完成后，5小時內要進行13次壓平收光工作，粉刷以后采用噴霧方法進行養護。實施例3高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿性能的測定首先配制玄武巖纖維砂漿及其空白樣(1)空白樣，425號水泥700g、砂1050g、拌和水217g進行混合，充分攪拌均勻制成(空白樣的加水量以以下高強耐磨玄武巖纖維修復砂槳的流動度為控制標準)。(2)高強耐磨玄武巖纖維修復砂槳(簡稱玄武巖修復砂漿)，采用425號水泥按實施例l重量配比混合，攪拌制成；然后測定兩種砂漿的主要技術性能如下l.干縮性能砂漿干縮性能試驗依據《水工混凝土試驗規程》(DL/T5150-2001)中的砂槳干縮試驗進行表l兩種砂漿各齡期平均干縮率序試樣名稱各齡期平均干縮率(X10"4)號ld3d7d21d28d1空白樣3.8865.6477.2197.9048.2152玄武巖修復砂漿2.1214.1246扁7.1027.684試驗結果表明高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿對抵抗砂漿收縮尤其是抵抗早期收縮有顯著的效果。2.力學性能①抗壓、抗折強度抗壓、抗折試驗依據GB177-85方法進行，標準養護后的試件分別在EHDC300-03壓力試驗機和DKZ-5000型電動抗折試驗機上進行抗壓、抗折強度測試。表2兩種不同砂槳抗壓、抗折試驗結果序試件名稱抗折強度(MPa)抗壓強度(MPa)號3d7d28d3m6m3d7d28d3m6m1空白樣7.49.310.212.313.639.159.468.282.186.82玄武巖修復砂槳9.711.214.317.217.855.372.681.1卯.392.7按以上技術方案中配比的高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿相比于空白樣，28d抗壓、抗折強度分別提高了18.9%和41.2%。②抗拉強度表3兩種砂槳試件抗拉試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>相比于空白樣，玄武巖修復砂漿3d及28d抗拉強度分別提高了42.1%和20.3%。3、粘結性能①"8"字模抗拉粘結強度依據《水工混凝土實驗規程》DL/T5150-2001中的水泥砂漿粘結強度試驗進行"8"字模的直接拉伸抗拉粘結強度。表4兩種不同砂漿"8"字試件抗拉粘結強度試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>②新老砂漿與混凝土劈裂粘結強度:表5兩種砂漿在C20混凝土基面上的劈裂粘結強度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4.抗沖磨性能抗沖磨試驗依據《水工混凝土試驗規程DL/T5150-2001》中的水下鋼球法進行。表6兩種砂漿抗沖磨試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>5.耐久性能研究了砂槳的抗碳化、抗凍性及抗滲性，試驗分別根據《水工混凝土試驗規程DL/T5150-2001》進行。抗碳化性玄武巖纖維修復砂漿28天抗碳化深度為0，相當于在自然環境下50年的碳化效果；空白樣28天抗碳化深度為2.1mm。抗凍性兩種砂漿凍融170個循環后與對照組抗壓、抗折強度結果如表7所示表7兩種砂漿抗凍性能試驗結果序號砂漿名稱對照組強度(MPa)凍融后強度(MPa)試件強度損失率(％)抗壓抗折抗壓抗折抗壓抗折1空白樣80.110.572.48.19.622.82玄武巖修復砂漿93.014.689.212.54.014.3抗滲性:表8兩種砂抗滲性試驗結果序修復砂漿種類滲水高度(mm)(1.5MPa水壓，恒壓6小時)號未滲水滲水1空白樣10.0/2玄武巖修復砂漿1.5/權利要求1、一種高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿，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、根據權利要求1所述的修復砂漿，其特征在于所述的砂為堅硬的粗石英砂，其細度模數為3.73丄篩除其中大于5mm的顆粒。3、根據權利要求1所述的修復砂漿，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、根據權利要求1所述的修復砂漿，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、動彈模量93.1110Gpa、斷裂延伸率3.2%、吸水性<0.5。全文摘要本發明公開了一種高強耐磨玄武巖纖維修復砂漿，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度高、彈性模量大、耐高溫、耐腐蝕和熱穩定性好的優點，同時結合高效減水劑的減水及塑化作用提高砂漿的粘結性能，并選用大顆粒、堅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，配制成的修復砂漿具有低收縮，高強高性能(耐磨耐撞)且與舊墻粘結牢固(新舊結合好)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、裂縫等修復用的理想材料。文檔編號C04B28/02GK101215131SQ200810019288公開日2008年7月9日申請日期2008年1月18日優先權日2008年1月18日發明者瑋張,江朝華,達陳申請人:河海大學