專利名稱：：混凝土外保護或修復方法
技術領域：
：本發明屬于混凝土建筑
技術領域：
，特別是一種保護混凝土外保護或修復方法。
背景技術：
：我國自建國以來，鐵路、公路、水利、橋梁建筑等各個系統都建造了大量的混凝土結構建筑。幾十年后的今天，結構損害情況大量存在，雖沒有確切的統計，但是損失程度是相當大的。常見的情況是混凝土結構建筑投入使用十幾年后，就會出現大量破損和裂縫，從而導致鋼筋銹蝕等病害，需要修補、加固、甚至改建、重建。目前，世界發達國家對各類鋼筋混凝土結構建筑都規定有設計使用年限。英國BS5400規定為130年，美國AASHT0規定為80年以上。很多國家對70%以上的混凝土結構建筑物做了外保護。我國對此還未做明確規定。但從近幾年開始，對一些重點工程已注意投資對混凝土進行外保護。混凝土是一種非勻質多孔性材料，決定其耐久性的內在因素主要是混凝土的化學性質及其微觀的結構缺陷。一般來講，硅酸鹽具有一定的化學惰性。混凝土缺陷主要表現在其內部的孔隙和微細裂縫，這種孔隙(孔徑大于25mm)又互相連通。自然空間環境中存在的二氧化碳、水分、氯離子等就可以通過上述孔隙和裂縫進入混凝土結構內部，造成一系列侵蝕，給裸露的混凝土造成病害，出現混凝土碳化反應、結構鋼筋銹蝕、堿骨料反應、凍融破壞、腐蝕性化學物質侵蝕。如不及時針對混凝土病害進行科學有效的維修保護，運營中的建筑物輕則會出現外表層支離破碎、鋼筋生銹，影響建筑物美觀，重則會出現結構強度下降，嚴重影響人民生活及工業生產安全。防治混凝土病害的有效措施，除發展高密實性水泥外，還必須對其外表面進行成膜保護，如同對木制家具、金屬制品外表面進行漆膜保護一樣。據加拿大慎實工業有限公司埃文博士介紹，在混凝土外表面進行涂膜保護后，其使用壽命是裸露水泥面的一倍。對原混凝土建筑做維修保護后，使用壽命可延長2030年。現有的混凝土成膜保護劑主要為有機硅系列，如清水混凝土保護劑，美國的永凝液DPS(De印PenetrationSealer深滲透結晶型防水材料)，是將上述產品噴涂在混凝土的表面，它的防水機理是與混凝土中的游離堿產生化學反應，生成穩定的枝蔓狀晶體膠質，能有效地堵塞混凝土內部微細裂縫和毛細空隙，使混凝土結構具有防水功能和較好的密實度及抗壓強度。但這種保護劑的耐侵蝕性差、成本高，只能對雨水起到防護作用，不能在酸雨中或海洋里起到作用，而且對于陽光充足紫外線較強的地方，有機硅膜很容易老化，該涂層也不能夠對埋于地下的混凝土結構給予有效的保護。當由于養護不當或外力的作用使裸露在自然界的混凝土結構發生掉塊，裂縫等機械性損傷時，這種有機硅膜與舊混凝土之間的粘結性能差，不能有效的修復破損的混凝土。現階段對混凝土的修復還是用原配比的混凝土，但是混凝土在剛施工完后，沒有任何強度，且需要經過28天的養護才能達到最高強度，這對于處于工作狀態的混凝土來說簡直沒法完成修復目的。
發明內容本發明的目的是提供一種混凝土結構的外保護方法，可以防止各種化學介質及微生物、自然條件侵蝕混凝土管道，且能對破損的混凝土進行有效的修復。混凝土的外保護或修復方法，其特征在于在混凝土的表面或破損處噴涂含改性硫磺的砂漿，所述改性硫磺由下列所述方法制得A、將硫磺加熱熔解后與改性劑混合，并持續加熱至120200°C;生成改性硫磺，所述改性劑的重量為硫磺重量的2%_40%，所述改性劑為下列物質中一種或幾種苯乙烯，鄰、間或對位甲基苯乙烯，2，3-二氫化茚，雙環戊二烯或二戊烯。所述硫磺指的是天然硫磺，石油精制或天然氣脫硫的硫磺。優選改性劑的重量為硫的重量的5%10%，改性溫度為160180°C。所述含改性硫磺砂槳由改性硫磺、無機固體粉粒、有機纖維或礦物纖維、樹脂或無機粘合劑構成，其重量比為i:o-o.6:o-o.4:o-o.5。優選改性硫磺、無機固體粉粒、有機纖維或礦物纖維的重量比為i:0.1-0.5:o.oi-o.05:o.05-0.3。所述無機固體粉為粉煤灰或鋼渣或石英砂或建筑垃圾粉碎渣，無機固體粉粒的細度為30目-300目。所述有機纖維為聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維或芳綸纖維；所述礦物纖維為巖棉，所述有機纖維或礦物纖維的長度為0.5mm-10mm。所述樹脂為環氧樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂或丙烯酸酯。所述保護或修復方法，還包括在噴涂含改性硫磺的砂漿前，先噴涂樹脂層，所述樹脂層的材料為環氧樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂或丙烯酸酯。所述保護或修復方法還包括在樹脂層纏上增強網格布。本發明的改性硫磺是將硫磺加熱熔化后在改性劑的作用下形成網狀結構的硫自聚物，改性硫磺熔化后噴涂在混凝土的表面，形成一層保護層，該保護層穩定性好，粘結力高，是一層堅實厚殼，外界的水分進入不到混凝土結構中去，同時可以抵御外界風沙的風蝕摩擦，且耐水、酸、鹽，可以在環境比較惡劣的地區如鹽堿地、鹽湖區、酸性土壤或經常下酸雨地區或海中等地的建筑物進行外保護。保護膜的厚度可以混凝土的使用環境來決定，一般為l-5mm。為增強保護層對外界的侵蝕，提高強度，可以在改性硫磺中加入無機固體粉粒，如粉煤、鋼渣、石英砂或建筑垃圾，一是可以廢物利用，同時這些固體粉粒的成分跟混凝土的成分相似，可以增強保護層的強度，同時可用于修復混凝土的掉塊掉皮、裂縫及隧道防滲，通過調整保護材中的材料比例，可以使保護膜的線膨脹系數(18.7X10—6)和混凝土的線膨脹系數相同(14X10—6)。為增加混凝土與保護層的粘結性能，可以在改性硫磺砂漿內加入樹脂，或是噴涂保護層之前噴涂一層樹脂層，使樹脂與改性硫磺的網狀結構之間形成物理分子交聯，從而增加粘度與強度。為增加混凝土結構表面掉皮修復合的強度、韌性、耐沖擊與拉伸的機械性，從而盡量避免出現裂紋崩缺等機械損傷，可以在上述的改性硫磺砂漿內再添加纖維，或是在混凝土表面纏上增強網格布后噴涂改性硫磺砂槳，此時的改性硫磺砂槳可加可不加纖維。4混凝土的修復方法與外保護方法相同，只是將改性硫磺砂漿噴涂在破損處，或擠入裂縫中，其新舊混凝土之間的粘結強度非常高，特別是摻入了無機固體粉粒的修復，與破損處的接合非常好，粘結度高，可以承受壓載。實驗證明，本發明修復后的混凝土在2小時后的抗折強度達到7-9MPa，抗壓強度40MPa，與原混凝土基本融為一體。本發明的修復方法是采用熱融的改性硫磺砂漿，等噴涂完成后冷至室溫馬上就可以達到最高強度，不需要養護，施工方便，修復快。本發明方法在混凝土建筑及結構表面形成的保護層具有良好的耐磨性、耐油性和防水性，且成本低廉、使用壽命長。保護層的密度大可以有效抵御外界環境對混凝土表面的侵蝕，對于混凝土結構抵抗外力破壞有著重要意義。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明實施例1A、將天然晶體硫磺S8與改性劑反應，改性成為帶網狀結構的高分子硫磺具體方法為在將硫磺加熱到120°C-IS(TC熔化后與改性劑混合，并持續加熱生成改性硫磺。改性后硫磺穩定性強，粘結力高，結成了一層堅實厚殼，可以抵御外界風沙的風蝕摩擦，耐凍、耐水、保溫性高。改性劑可以是芳香族碳氫化合物，例如苯乙烯，甲基苯乙烯等，也可以是二烯(屬)碳氫化合物類或烯烴類碳氫化合物，例如2，3-二氫化茚，二聚環戊二烯，二戊烯，改性劑可以是上述化合物中的一種或兩種以上的結合。改性劑的重量為硫的重量的2%。B、將步驟A得到的改性硫磺熔化后噴涂到事先經過除凈的混凝土結構表面形成保護層。保護層的厚度為1毫米。實施例2A、與實施例1中步驟A不同之處在于硫磺采用石油精制或天然氣脫硫的硫磺，改性劑的重量為硫的重量的40%，改性過程需要將天然硫磺加熱到15(TC后與改性劑混合并持續加熱得到改性硫磺。然后向得到的改性硫磺中混入無機固體粉粒，無機固體粉粒優選粉煤灰也可以選用鋼渣或石英砂或建筑垃圾等，主要目的在于增加改性硫磺的強度。無機固體粉粒的重量為硫的聚合物重量的5%，無機固體粉粒的細度為50目。B、將步驟A得到的熔化的改性硫磺與無機固體粉粒的混合物噴涂到預埋混凝土管道的表面，保護混凝土管道及結構不受各種化學介質或微生物的侵蝕。防護層的厚度為3毫米。實施例3A、與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫的重量的3X，硫磺加熱熔化溫度為200°C;無機固體粉粒的重量為改性硫磺重量的50%，無機固體粉粒的細度為300目。B、在混凝土結構表面涂覆一層樹脂類粘合劑，樹脂類粘合劑可以是環氧樹脂粘合劑、聚氨酯樹脂粘合劑、不飽和聚酯粘合劑、酚醛樹脂膠粘劑、丙烯酸酯膠粘劑或無機膠粘劑等。在樹脂類粘合劑形成的層還沒有固化之前，將步驟A得到的熔化后的改性硫磺與無機固體粉粒的混合物噴涂到樹脂類粘合劑上，形成物理上的分子膠聯，從而相互增加黏度與強度，形成保護層。保護層的厚度為3毫米，實施例4A、與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫的重量的30%;無機固體粉粒的重量為改性硫磺重量的10%，無機固體粉粒的細度為80目。B、將實施例3所述的樹脂類粘合劑與步驟A得到的改性硫磺混合后再與無機固體粉粒混合，樹脂類粘合劑的重量為改性硫磺重量的3%，混合后的混合物噴涂到已經經過清潔處理的混凝土表面形成防滲層。防滲層的厚度為5毫米。實施例5A、與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫的重量的40%;無機固體粉粒的重量為改性硫磺重量的30%，無機固體粉粒的細度為200目。B、將實施例3所述的樹脂類粘合劑與步驟A得到的改性硫磺與無機固體粉粒混合，樹脂類粘合劑的重量為改性硫磺重量的50%，混合后壓入或灌入混凝土結構的裂縫處或斷裂處進行新舊粘結，新舊粘結之間的粘結強度在5Pa以上。實施例6A、與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫的重量的10%;無機固體粉粒的重量為改硫磺重量的20%，無機固體粉粒的細度為100目。B、將實施例3所述的樹脂類粘合劑與步驟A得到的改性硫磺與無機固體粉粒混合，樹脂類粘合劑的重量為改性硫磺重量的5%，混合后的液態下，擠壓或灌入混凝土建筑及結構的裂縫之中，進行修復。新舊混凝土之間的粘結強度達到3Pa以上。實施例7本實施例與實施例6不同之處在于步驟B中樹脂類粘合劑的重量為改性硫磺重量的30%。實施例8A、與實施例2的步驟A不同之處在于改性劑的重量為硫磺的6X，無機固體粉粒重量為改性硫磺重量的25%，無機粉粒的細度為150目。B、為了增加混凝土結構表面掉皮修復后的強度、韌性、耐沖擊與拉伸的機械性，從而盡量避免出現裂紋崩缺等機械損傷。在步驟A得到的改性硫磺與無機固體粉粒混合物中摻入短纖維，纖維的長度可以在O.5mm到lcm之間，纖維的重量占改性硫磺重量的0.5%-40%，纖維可以選用以下材料的一種或若干種的組合聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維、芳綸纖維、礦物纖維。礦物纖維優選巖棉，優選纖維的長度為lmm、10mm。將實施例3所述的樹脂類粘合劑噴涂在事先除凈的舊混凝土建筑及結構的掉皮表面，在樹脂類粘合劑形成的層還沒有固化之前，將步驟B得到的熔化的改性硫磺與無機固體粉粒和纖維混合物噴涂到樹脂類粘合劑上進行修復。實施例9與實施例8不同之處在于在步驟B中無須加入纖維，而是在樹脂類粘合劑形成的層還沒有固化之前纏上增強網格布，將步驟A得到的熔化改性硫磺與無機固體粉粒混合物噴增強網格布上，形成保護層。增強網格布一般是玻璃纖維制成的，也叫玻璃纖維網格布，在本實施例中采用玻璃纖維網格布替代實施例8中加入的纖維，起到的作用同樣是為了增加保護層的韌性和耐沖擊、拉伸的機械性，從而盡量避免出現裂紋崩缺等機械損傷。6實驗例1、毒性實驗為了降低成本，本發明盡可能使用產業廢棄固體物作為無機固體粉粒的添加料，增加保護層的強度和耐久性，但行業不同產業廢棄物中的物質也不相同。在國家環境分析測試中心進行了毒性的測試，將電池中的碳黑粉約20%摻入到加有無機固體粉粒的保護層原料中，做成10X10X5cm的試塊，再將該試塊粉碎后放入純水中浸泡IO天之后測試水中的物質，無毒性物質溶出。證明改性硫磺密度大足以使有毒物質難于析出，保證了建筑施工的環保性能。2、耐酸、耐鹽實驗根據國家建材行業標準JC/T984-2005，做10X10X10cm的試塊7塊，1塊是純混凝土的，用于放置在空氣中做空白對照，6塊為保護層材料做成的試塊，其中3塊在pHl的鹽酸里浸泡90天后做抗壓強度試驗，另3塊在3%的NaCl溶液中浸泡90天后做抗壓強度試驗，說明其耐酸耐鹽效果好。還有兩塊為修復混凝土的試塊，修復好后做抗壓強度實驗，說明本發明的改性硫磺砂漿與混凝土的結合非常好。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>3、抗滲試驗依據國家建材行業標準JC/T984-2005對本發明方法中的保護層做了抗滲試驗，按實施例1、2、4的保護層材質在混凝土上噴涂6.3cm，6.4cm，6.5cm厚成型后進行了測試，抗滲壓力達到2.5MPa，本發明中的保護層無滲水現象，證明本發明方法中的保護層有著良好的抗滲效果，說明無論在地下或地上都可以耐腐蝕性液體侵蝕。4、收縮率試驗依據國家建材行業標準JC/T984-2005對本發明方法中的保護層做了收縮率試驗，收縮率均低于為O.05%。證明本發明方法中的保護層可以附著在混凝土，低收縮率不造成保護層的龜裂，脹開。5、老化試驗依據國家建材行業標準JC/T894-2001對本發明方法中的保護層做了老化試驗，10X10X40cm的試塊，在45度的紫外線250小時照射后測試其抗壓強度，對比為純混凝土試塊和北京某公司生產的混凝土保護劑。試件45度紫外線照射250/h試件1(混凝土+改性硫磺保護層lmm)外表無變化試件2(混凝土+(改性硫磺80%+鋼渣20%)保護層2mm)外表無變化試件3(混凝土+(改性硫磺70%+石英砂20%+礦纖維10%)lmm)外表無變化試件4(混凝土+(環氧樹脂層lmm+改性硫磺60%+建筑垃圾30%++礦纖維5%)2mm)外表無變化試件5(混凝土+混凝土保護劑涂層lmm)變色8試件45度紫外線照射250/h試件6(混凝土+混凝土保護劑涂層2mm)變色試件7(純混凝土)變色照射后的混凝土保護劑層已經變色，而本發明中的保護層還保持完好如新，從上面的實驗記錄也可以看出混凝土保護劑涂層的老化與純混凝土的類似，表明混凝土保護劑涂層不能抗紫外線照射，而本發明的保護層能抵抗紫外線的照射。6、抗凍融快速循環試驗依據GBJ82-85國家標準對本發明方法中的保護層進行抗凍融快速循環試驗，試塊10X10X10cm，其質量損失0%，相對彈性模量為85.2%。(保護層配方(改性硫磺70%+石英砂20%+礦纖維10%))在-20°C_201:下，每4小時一次的抗凍融試驗均達到700次以上，大大超過國家對普通混凝土的長期性和耐久性的質量標準。9權利要求混凝土的外保護或修復方法，其特征在于在混凝土的表面或破損處噴涂含改性硫磺的砂漿，所述改性硫磺由下列所述方法制得A、將硫磺加熱熔解后與改性劑混合，并持續加熱至120～200℃；生成改性硫磺，所述改性劑的重量為硫磺重量的2％-40％，所述改性劑為下列物質中一種或幾種；苯乙烯，鄰、間或對位甲基苯乙烯，2，3-二氫化茚，雙環戊二烯或二戊烯。2.根據權利要求1所述的方法，所述硫磺指的是天然硫磺，石油精制或天然氣脫硫的硫磺。3.根據權利要求1所述的方法，所述改性劑的重量為硫磺的重量的5%10%，改性溫度為160180°C。4.根據權利要求1所述的方法，所述含改性硫磺砂漿由改性硫磺、無機固體粉粒、有機纖維或礦物纖維、樹脂或無機粘合劑構成，其重量比為i:o-o.6:o-o.4:o-o.5。5.根據權利要求1所述的方法，所述改性硫磺、無機固體粉粒、有機纖維或礦物纖維、樹脂或無機粘合劑的重量比為i:o.i-o.5:o.oi-o.05:o.05-0.3。6.根據權利要求4或5所述的方法，所述無機固體粉為粉煤灰或鋼渣或石英砂或建筑垃圾粉碎渣，無機固體粉粒的細度為30目-300目。7.根據權利要求4或5所述的方法，所述有機纖維為聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚酯纖維或芳綸纖維；所述礦物纖維為巖棉，所述有機纖維或礦物纖維的長度為0.5mm-10mm。8.根據權利要求4或5所述的方法，所述樹脂為環氧樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂或丙烯酸酯。9.根據權利要求1-5任一所述的方法，還包括在噴涂含改性硫磺的砂漿前，先噴涂樹脂層，所述樹脂層的材料為環氧樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂或丙烯酸酯。10.根據權利要求9所述的方法，還包括在樹脂層纏上增強網格布。全文摘要本發明涉及“混凝土的外保護或修復方法”，屬于混凝土建筑
技術領域：
。混凝土的外保護或修復方法，是在混凝土的表面或破損處噴涂含改性硫磺的砂漿。該改性硫磺砂漿在混凝土建筑及結構表面形成的保護層具有良好的耐磨性、耐油性和防水性，且成本低廉、使用壽命長。保護層的密度大可以有效抵御外界環境對混凝土表面的侵蝕，對于混凝土結構抵抗外力破壞有著重要意義。文檔編號C04B28/00GK101736911SQ20091021755公開日2010年6月16日申請日期2009年12月31日優先權日2009年12月31日發明者中島秀夫申請人:王丹