專利名稱：高耐久性無機膠凝材料面層及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種提高混凝土構件耐久性的面層材料及其施工方法，屬于土木工程中的土 木工程材料和施工技術領域。(二) 背景技術在惡劣環境下(如海洋環境中、酸雨地區)工作的混凝土，易遭受到各種腐蝕性介質(如 氯離子、二氧化碳、硫酸鹽、鎂鹽等)的滲入，從而發生化學反應，使混凝土結構過早破壞， 縮短其服役時間。例如深圳海洋館的混凝土海水池，因長期遭受海水侵蝕，導致建成后使用 僅5年時間就報廢。因此，提高已有和新建混凝土構件的耐久性，延長構筑物的服役時間， 已經成為研究者面臨的重要課題。長期以來，出現了不同的技術措施來改善混凝土構件的耐久性(l)對于已有混凝土構 件，采用外加輔助材料增強其服役年限，如外貼炭纖維。 一方面該技術實施時造價高，另一 方面只能提高混凝土構件的承載力，未能從根本上阻止侵蝕性介質的進入，因此是一種治標 不治本的技術;(2)對于新建混凝土構件，研究者一直致力于從混凝土的材料組成以及制備 工藝方面入手提高混凝土結構的耐久性，如減少混凝土組成材料中易受腐蝕的組分，以減 少侵蝕性介質進入后發生的化學反應；采用高密實度混凝土構筑構件，延緩腐蝕性介質侵入 混凝土內部的時間。當減少混凝土中易受腐蝕的組分時，同時在一定程度上也降低了混凝土 構件的性能，如降低堿度的同時也降低了高堿環境形成的對鋼筋的保護層，容易引起鋼筋壽 命的減少，同樣引起混凝土構件的過早破壞，因此該方法中當易腐蝕組分降至一定程度后反 而會減少構件的服役時間；當混凝土構件整體采用高致密混凝土時，工程造價又相當的高； 同時絕大部分構件的混凝土是采用現場澆注的方式施工，也難以做到要求的密實度。分析混凝土構件腐蝕破壞的方式及原因，可以發現侵蝕性介質進入混凝土內部與混凝土 中的組分發生化學反應是造成構件耐久性降低的主要原因。因此若能阻止侵蝕性介質進入就 能從根本上消除這種破壞，從而提高耐久性和服役時間。因此，只要采用一定的技術手段，保證混凝土構件表面一定厚度的混凝土有足夠的耐久 性，阻止侵蝕性介質進入構件內部，就可以保證整個混凝土構件的耐久性。(三) 發明內容本發明的目的主要是通過在已有和新建混凝土構件表面包附一層用無機膠凝材料制備出的高致密、高耐久性的混凝土面層，隔絕侵蝕性介質和混凝土構件，從而提高混凝土構件的耐久性。其技術方案如下本發明一種高耐久性無機膠凝材料面層及其施工方法，其技術方案如下(一) 面層的制備(1) 面層材料的選取堿激發膠凝材料或地聚合物基材料。該類材料屬于低堿度膠凝材料，具有早強、高致密、 高耐久性特點，且可利用工業廢棄物制備，如堿激發礦渣、鋼渣、煅燒煤矸石、煅燒偏高嶺土等。(2) 面層的制造方法-堿激發膠凝材料或地聚合物基材料都是現有技術，我們可以根據需要選用。采用如下制 造方法將堿激發膠凝材料或地聚合物基材料制備成流態或塑性狀態的漿體澆筑于核心混凝 土表面，澆筑時間可以在核心混凝土尚未硬化之前澆筑，也可以在己硬化的核心混凝土表面 澆筑。澆注后將面層碾壓平整即可。在已硬化的核心混凝土表面澆筑前， 一般需要對硬化的 混凝土進行表面處理，處理方法可參考一般混凝土表面修復時的表面處理方法。(二) 施工方法該高耐久性無機膠凝材料面層，與核心混凝土結合的施工方法，可以選擇如下方式 對于已硬化混凝土構件，包括己有的構件和新建的已硬化構件，可對混凝土構件表面進 行刷毛處理，然后將堿激發膠凝材料或聚合物基材料直接按一定厚度(20-200mm)澆注于 混凝土構件表面；對于已澆注的未硬化混凝土構件，可直接將堿激發膠凝材料或聚合物基材 料澆注于構件混凝土表面；澆注后將面層碾壓平整即可。見圖1所示。本發明的優點及功效是(1)由于使用的面層是高致密、高耐久性材料，可隔斷侵蝕性 介質與混凝土構件的直接接觸，大幅度提高各種環境下混凝土構件的耐久性，尤其是惡劣環 境中的混凝土的耐久性，從而提高混凝土構件的服役年限；(2)可以大幅度降低改善混凝土 構件耐久性的成本和技術難度。(四)
圖1本發明的施工方法；圖2本發明堿激發膠凝材料面層防護方法；圖3本發明堿激發地聚合物基材料面層防護方法。
具體實施方式
實施例1某立方體混凝土橋墩已受腐蝕，為延長其服役時間，采用堿激發膠凝材料面層防護技術。首先將橋墩中被腐蝕的混凝土部分鑿除，并進行適當的表面刷毛處理。然后在腐蝕部位 距離橋墩表面一定厚度支起鋼模，將堿激發膠凝材料填充于鋼模內，該膠凝材料硬化后不僅 可填充受腐蝕部位，同時在橋墩表面形成一定厚度的防護層，見圖2所示。由于堿激發膠凝 材料有很高的致密性和耐久性，可加固防護該受腐蝕橋墩，延長其使用年限。該加固防護面層的原料配比(質量比)為礦渣氫氫化鈣石膏(二水石膏)水砂(細度為2.1) =1: 0.05: 0.2: 0.40: 1.75，按上述比例攪拌3min后立即澆注至鋼模內，ld后折模，完成施工。實施例2某新建混凝土橋梁，為提高該橋梁使用年限，在橋梁表面采用堿激發地聚合物基材料面 層防護方法。在橋梁表面混凝土澆注后且未硬化時，在其表面再澆注一層厚約70mm的堿激發地聚合 物基材料。橋梁混凝土和三激發地聚物基材料硬化后，利用自身的膠凝能力粘結成為整體。 如圖3所示。由于堿激發地聚合物基材料具有高致密性、高耐久性特點，因此可長時間的阻 斷侵蝕性介質的進入，提高橋梁的服役時間。該堿激發地聚合物基材料的配比(質量比)為偏高嶺土水玻璃(模數L2)、砂(細 度2.0):水=1: 0.7: 1: 0.2，混合后攪拌lmin立即澆注至混凝土橋梁表面。
權利要求
1. 一種高耐久性無機膠凝材料面層的制備，其特征在于該面層的制備是(1)面層材料的選取選堿激發膠凝材料或地聚合物基材料；(2)面層的制造方法將堿激發膠凝材料或地聚合物基材料制備成流態或塑性狀態的漿體澆筑于核心混凝土表面，澆筑時間可以在核心混凝土尚未硬化之前澆筑，也可以在已硬化的核心混凝土表面澆筑；澆注后將面層碾壓平整即可；在已硬化的核心混凝土表面澆筑前，一般需要對硬化的混凝土進行表面處理，處理方法可參考一般混凝土表面修復時的表面處理方法。
2.根據權利要求1所述的高耐久性無機膠凝材料面層的施工方法，其特征在于該高耐久性無機膠凝材料面層，與核心混凝土結合的施工方法，可以選擇 如下方式對于己硬化混凝土構件，包括已有的構件和新建的已硬化構件，可對 混凝土構件表面進行刷毛處理，然后將堿激發膠凝材料或聚合物基材料直接按預 定厚度澆注于混凝土構件表面；對于已澆注的未硬化混凝土構件，可直接將堿激 發膠凝材料或聚合物基材料澆注于構件混凝土表面；澆注后將面層碾壓平整即 可。
全文摘要
一種高耐久性無機膠凝材料面層及其施工方法，該面層的制備是(1)選材堿激發膠凝材料或地聚合物基材料；(2)制造方法將所選材料制備成流態或塑態的漿體澆筑于核心混凝土表面；澆注后將面層碾壓平整即可。該高耐久性無機膠凝材料面層，與核心混凝土結合的施工方法，可以選擇如下方式對于已硬化混凝土構件，包括已有的構件和新建的已硬化構件，可對混凝土構件表面進行刷毛處理，然后將堿激發膠凝材料或聚合物基材料直接按預定厚度澆注于混凝土構件表面；對于已澆注的未硬化混凝土構件，可直接將堿激發膠凝材料或聚合物基材料澆注于構件混凝土表面；澆注后將面層碾壓平整即可。
文檔編號E01D22/00GK101275408SQ20081010531
公開日2008年10月1日 申請日期2008年4月28日 優先權日2008年4月28日
發明者笑 張, 李戰國, 鄧曉軒, 新 黃 申請人:北京航空航天大學