本发明涉及修补砂浆领域，特别涉及一种碱激发粉煤灰修补砂浆及其制备方法。
背景技术：
：混凝土和钢筋混凝土作为主要的建筑材料广泛应用于各种领域，混凝土构筑物在使用期间受腐蚀性介质的侵蚀而发生破坏或渗漏的例子屡见不鲜，许多在潮湿环境或工业环境下的混凝土正在呈现出受腐蚀破坏的迹象。许多民用建筑在潮湿部位如卫生间、地下室、电梯井和箱形基础等常常出现渗漏现象，在有色冶金、化学、造纸及其它工业企业中，20％～70％的混凝土构筑物受到各种腐蚀性介质的作用而引起结构材料腐蚀，城市的市政工程设施如立交桥、桥梁和一些水利设施也因长期腐蚀而出现破损。近年来，在水下混凝土和桥面混凝土中，由于施工时采用的是普通混凝土或砂浆，在长期使用过程中，受到重荷载、冻融循环、氯离子的渗透、表面磨蚀等因素的影响，许多混凝土出现了开裂、剥落、空鼓等现象，大大地影响了工程的使用寿命，而对这类破坏的工程的修补，也成为公路和市政工程的一大难题。混凝土修补失败的原因，绝大多数是因为新旧混凝土(砂浆)在界面脱落而导致修补失败。新混凝土或砂浆的100～200um过渡层是黏结界面最薄弱层，该层富含气孔、裂缝、水膜及钙矾石和氢氧化钙粗大晶体，而此晶体强度较差，是修补失效的一大关键因素。弹性模量相对低的材料变形更大，在另一相的约束下必然引起过渡区应力集中，如果过渡区没有足够的强度，不管修补材料的弹性模量或高或低都会在变形累积到一定程度时脱落。对于修补材料的力学性能，一般要求不得低于甚至高于基材的抗压、抗折、抗拉强度；与基材有足够的黏结抗折和黏结抗剪强度；且弹性模量和线膨胀系数与基材接近。中国专利申请号为201510156389.3，公开号为CN104844078A的专利文献公开了一种聚合物修补砂浆，其原料组分及组分如下：水泥：400份～500份，石英砂500～600份，高分子聚合物：1份～5份，聚合物：5份～15份，微硅粉：1份～5份，木质纤维：0.1～0.3份，其中所述高分子聚合物为纤维素醚，所述聚合物为可再分散乳胶粉。本发明的目的在于提供一种使用寿命长，不开裂的聚合物修补砂浆及其制备方法。但该聚合物修补砂浆所使用胶凝材料为水泥，无其它掺合料或填料，成本较高，存在后期收缩开裂风险，且不具有早强快凝的特性。又如中国专利申请号为201410699106.5，公开号为CN104478324A的专利文献公开了一种耐高温的地聚合物基加固修补砂浆及其制备方法与应用。制备方法包括以下步骤：将偏高岭土和粉煤灰固体粉末、短切纤维混合，倒入钾水玻璃溶液，搅拌后加入砂，再搅拌后得到产品；各组分按质量计为偏高岭土和粉煤灰固体粉末100份，钾水玻璃溶液90～130份，砂300～500份，短切纤维0～2份；固体粉末由以下质量百分比的组分组成：偏高岭土50～80％、粉煤灰20～50％。本发明材料在常温和高温下均具有良好的力学性能，尤其是与普通水泥砂浆、混凝土以及纤维网格等具有较强的粘结能力，常温收缩小，与混凝土热膨胀系数接近，早强，不容易开裂，隔热性能良好，且绿色环保，适合用作混凝土结构的加固修补砂浆。但该修补砂浆胶砂比较小，且无塑化剂或减水剂，容易造成浆体快凝而无法施工；偏高岭土用量大，成本较高，且容易造成后期强度倒退。公开于该
背景技术：
部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种碱激发粉煤灰修补砂浆及其制备方法，从而克服现有修补砂浆水泥用量大、施工性能差和收缩变形大等缺点。为实现上述目的，根据本发明一方面，提供了一种碱激发粉煤灰修补砂浆，按重量份比包含以下组分：粉煤灰30～50份，偏高岭土1～10份，水泥1～10份，砂40～60份，硅酸钠10～15份，氢氧化钠2～4份，可再分散乳胶粉0.8～1.2份，保水剂0.02～0.04份，短纤维0.02～0.04份和塑化剂0.5～1份。优选地，上述技术方案中，所述粉煤灰中含SiO2、Al2O3和Fe2O3量为72％～85％，含钙量低于10％；所述粉煤灰的粒径低于75um。优选地，上述技术方案中，所述重钙粉的粒径为200～400目；所述砂为40～70目烘干河砂、70～140目烘干河砂、40～70目石英砂和70～140目石英砂中的一种或几种。优选地，上述技术方案中，所述可再分散乳胶粉按重量份比包含以下组分：醋酸乙烯酯3～5份，乙烯3～5份，丙烯酸酯3～5份，聚乙烯醇1～2份，叔碳酸乙烯酯1～2份，苯乙烯1～2份，白炭黑1～2份和二氧化硅1～2份。优选地，上述技术方案中，所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉，乙烯、氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉，醋酸乙烯酯、乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉，醋酸乙烯酯与高级脂肪酸酯共聚胶粉，丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉，醋酸乙烯酯、丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉，醋酸乙烯酯均聚胶粉，苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的一种。优选地，上述技术方案中，所述保水剂为纤维素醚和淀粉醚中的一种或两种，其中所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基甲基纤维素醚的一种或两种。优选地，上述技术方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥中的一种。优选地，上述技术方案中，所述短纤维为抗碱玻璃纤维、聚丙烯、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维中的一种或几种。优选地，上述技术方案中，所述塑化剂为粉体状阳离子型聚羧酸减水剂。为实现上述目的，根据本发明另一方面，提供了一种碱激发粉煤灰修补砂浆的制备方法，具体包括：将粉煤灰、偏高岭土、水泥、硅酸钠、氢氧化钠、可再分散乳胶粉、保水剂、塑化剂、短切纤维和塑化剂按照配比计量后，在干混设备内混合3～5min即得修补砂浆。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的的碱激发粉煤灰修补砂浆及其制备方法，具有施工性能好、快硬而不速凝、承载性能良好、黏结性强、收缩变形小等特点，同时可以大大节约水泥等非可再生资源，能耗低，同时可以大量处理粉煤灰等工业废弃物资源，变废为宝。具体实施方式下面结合本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述组成部分，而并未排除其它组成部分。对比例1：一种碱激发粉煤灰修补砂浆，按重量份比包含以下组分：粉煤灰50份，偏高岭土10份，水泥10份，砂60份，氢氧化钠4份，保水剂0.04份，短纤维0.04份和塑化剂1份。该对比例中，粉煤灰的粒径低于75um，粉煤灰中含SiO2、Al2O3和Fe2O3量为85％，含钙量低于10％，属于F级粉煤灰，其烧失量低于10％，主要来自于燃烟煤电厂、锅炉厂等；重钙粉的粒径为200～400目；砂为40～70目烘干河砂、70～140目烘干河砂、40～70目石英砂和70～140目石英砂的混合物。该对比例中，保水剂为纤维素醚和淀粉醚的等质量混合物，其中纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基甲基纤维素醚等质量的混合物，其粘度大概在40000mPa.s～75000mPa.s之间；水泥为矿渣硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R中的一种；短纤维为抗碱玻璃纤维、聚丙烯、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维等质量的混合物，长度均为6～12mm；塑化剂为粉体状阳离子型聚羧酸减水剂。该对比例中碱激发粉煤灰修补砂浆的制备方法，具体包括：将粉煤灰、偏高岭土、水泥、氢氧化钠、保水剂、塑化剂、短切纤维和塑化剂按照配比计量后，在干混设备内混合3～5min即得修补砂浆，使用时，加入修补砂浆质量17～19％清水混合搅拌2～3min即可施工。实施例1：一种碱激发粉煤灰修补砂浆，按重量份比包含以下组分：粉煤灰30份，偏高岭土1份，水泥1份，砂40份，硅酸钠10份，氢氧化钠2份，可再分散乳胶粉0.8份，保水剂0.02份，短纤维0.02份和塑化剂0.5份。该实施例中，粉煤灰的粒径低于75um，粉煤灰中含SiO2、Al2O3和Fe2O3量为72％，含钙量低于10％，属于F级粉煤灰，其烧失量低于10％，主要来自于燃烟煤电厂、锅炉厂等；重钙粉的粒径为200～400目；砂为40～70目烘干河砂。该实施例中优选地，可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉；保水剂为纤维素醚，其中纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度在40000mPa.s～75000mPa.s之间；水泥为普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R中的一种；短纤维为抗碱玻璃纤维，长度为6～12mm；塑化剂为粉体状阳离子型聚羧酸减水剂。该实施例中碱激发粉煤灰修补砂浆的制备方法，具体包括：将粉煤灰、偏高岭土、水泥、硅酸钠、氢氧化钠、可再分散乳胶粉、保水剂、塑化剂、短切纤维和塑化剂按照配比计量后，在干混设备内混合3～5min即得修补砂浆，使用时，加入修补砂浆质量17～19％清水混合搅拌2～3min即可施工。值得说明的是，该实施例中的砂可用70～140目烘干河砂、40～70目石英砂和70～140目石英砂中的一种代替；短纤维可由聚丙烯、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维中的一种代替；可再分散乳胶粉可由醋酸乙烯酯均聚胶粉替代；保水剂可用淀粉醚代替。将该碱激发粉煤灰修补砂浆与对比例1中的砂浆进行施工性、凝结时间粘结强度、干缩率和抗折强度等性能进行测试，测试结果见表1：表1该修补砂浆与对比例1的性能检测结果：检测项目设计值实施例1检测结果对比例1检测结果施工性不粘抹刀、35mm以内不下垂不粘抹刀、35mm以内不下垂粘抹刀、35mm以内下垂凝结时间(min)≥50865014d粘接强度(MPa)≥1.01.460.928d干缩率(％)≤0.150.070.164h抗折强度(MPa)≥23.81.91d抗折强度(MPa)≥46.53.828d抗折强度(MPa)≥711.26从表1可知，该胶凝材料各项指标均优于对比例1，具有施工性能好、快硬而不速凝、承载性能良好、黏结性强、收缩变形小等特点，同时可以大大节约水泥等非可再生资源，能耗低，同时可以大量处理粉煤灰等工业废弃物资源，变废为宝。实施例2：一种碱激发粉煤灰修补砂浆，按重量份比包含以下组分：粉煤灰50份，偏高岭土10份，水泥10份，砂60份，硅酸钠15份，氢氧化钠4份，可再分散乳胶粉1.2份，保水剂0.04份，短纤维0.04份和塑化剂1份。该实施例中，粉煤灰的粒径低于75um，粉煤灰中含SiO2、Al2O3和Fe2O3量为85％，含钙量低于10％，属于F级粉煤灰，其烧失量低于10％，主要来自于燃烟煤电厂、锅炉厂等；重钙粉的粒径为200～400目；砂为40～70目烘干河砂、70～140目烘干河砂、40～70目石英砂和70～140目石英砂的混合物。该实施例中优选地，可再分散乳胶粉为乙烯、氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉；保水剂为等质量纤维素醚和淀粉醚的混合物，其中纤维素醚为等质量羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基甲基纤维素醚的混合物，其粘度大概在40000mPa.s～75000mPa.s之间；水泥为矿渣硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R中的一种；短纤维为等质量抗碱玻璃纤维、聚丙烯、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维的混合物，长度均为6～12mm；塑化剂为粉体状阳离子型聚羧酸减水剂。该实施例中碱激发粉煤灰修补砂浆的制备方法，具体包括：将粉煤灰、偏高岭土、水泥、硅酸钠、氢氧化钠、可再分散乳胶粉、保水剂、塑化剂、短切纤维和塑化剂按照配比计量后，在干混设备内混合3～5min即得修补砂浆，使用时，加入修补砂浆质量17～19％清水混合搅拌2～3min即可施工。值得说明的是，该实施例中可再分散乳胶粉可由乙烯、氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉，醋酸乙烯酯、乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉，醋酸乙烯酯与高级脂肪酸酯共聚胶粉，丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉，醋酸乙烯酯、丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉，苯乙烯与丁二烯共聚胶粉中的一种替代。将该碱激发粉煤灰修补砂浆与对比例1中的砂浆进行施工性、凝结时间粘结强度、干缩率和抗折强度等性能进行测试，测试结果见表2：表2该修补砂浆与对比例1的性能检测结果：从表2可知，该胶凝材料各项指标均优于对比例1，具有施工性能好、快硬而不速凝、承载性能良好、黏结性强、收缩变形小等特点，同时可以大大节约水泥等非可再生资源，能耗低，同时可以大量处理粉煤灰等工业废弃物资源，变废为宝。实施例3：一种碱激发粉煤灰修补砂浆，按重量份比包含以下组分：粉煤灰40份，偏高岭土5份，水泥5份，砂50份，硅酸钠12份，氢氧化钠3份，可再分散乳胶粉1份，保水剂0.03份，短纤维0.03份和塑化剂0.8份。该实施例中，粉煤灰的粒径低于75um，粉煤灰中含SiO2、Al2O3和Fe2O3量为80％，含钙量低于10％，属于F级粉煤灰，其烧失量低于10％，主要来自于燃烟煤电厂、锅炉厂等；重钙粉的粒径为200～400目；砂为70～140目烘干河砂和40～70目石英砂的混合物。该实施例中优选地，可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯、乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉；保水剂为等质量纤维素醚和淀粉醚的混合物，其中纤维素醚为等质量羟乙基甲基纤维素醚的混合物，其粘度大概在40000mPa.s～75000mPa.s之间；水泥为复合硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R中的一种；短纤维为等质量聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维的混合物，长度均为6～12mm；塑化剂为粉体状阳离子型聚羧酸减水剂。该实施例中碱激发粉煤灰修补砂浆的制备方法，具体包括：将粉煤灰、偏高岭土、水泥、硅酸钠、氢氧化钠、可再分散乳胶粉、保水剂、塑化剂、短切纤维和塑化剂按照配比计量后，在干混设备内混合3～5min即得修补砂浆，使用时，加入修补砂浆质量17～19％清水混合搅拌2～3min即可施工。将该碱激发粉煤灰修补砂浆与对比例1中的砂浆进行施工性、凝结时间粘结强度、干缩率和抗折强度等性能进行测试，测试结果见表3：表3该修补砂浆与对比例1的性能检测结果：检测项目设计值实施例3检测结果对比例1检测结果施工性不粘抹刀、35mm以内不下垂不粘抹刀、35mm以内不下垂粘抹刀、35mm以内下垂凝结时间(min)≥50735014d粘接强度(MPa)≥1.01.290.928d干缩率(％)≤0.150.060.164h抗折强度(MPa)≥23.31.91d抗折强度(MPa)≥46.23.828d抗折强度(MPa)≥710.56从表3可知，该胶凝材料各项指标均优于对比例1，具有施工性能好、快硬而不速凝、承载性能良好、黏结性强、收缩变形小等特点，同时可以大大节约水泥等非可再生资源，能耗低，同时可以大量处理粉煤灰等工业废弃物资源，变废为宝。实施例4：一种碱激发粉煤灰修补砂浆，按重量份比包含以下组分：粉煤灰30份，偏高岭土1份，水泥1份，砂40份，硅酸钠10份，氢氧化钠2份，可再分散乳胶粉0.8份，保水剂0.02份，短纤维0.02份和塑化剂0.5份。该实施例中，粉煤灰的粒径低于75um，粉煤灰中含SiO2、Al2O3和Fe2O3量为72％，含钙量低于10％，属于F级粉煤灰，其烧失量低于10％，主要来自于燃烟煤电厂、锅炉厂等；重钙粉的粒径为200～400目；砂为40～70目烘干河砂。该实施例中优选地，按重量份比包含以下组分：醋酸乙烯酯3份，乙烯3份，丙烯酸酯3份，聚乙烯醇1份，叔碳酸乙烯酯1份，苯乙烯1份，白炭黑1份和二氧化硅1份，将上述原料均匀混合即可；保水剂为纤维素醚，其中纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度在40000mPa.s～75000mPa.s之间；水泥为普通硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R中的一种；短纤维为抗碱玻璃纤维，长度为6～12mm；塑化剂为粉体状阳离子型聚羧酸减水剂。该实施例中碱激发粉煤灰修补砂浆的制备方法，具体包括：将粉煤灰、偏高岭土、水泥、硅酸钠、氢氧化钠、可再分散乳胶粉、保水剂、塑化剂、短切纤维和塑化剂按照配比计量后，在干混设备内混合3～5min即得修补砂浆，使用时，加入修补砂浆质量17～19％清水混合搅拌2～3min即可施工。将该碱激发粉煤灰修补砂浆与对比例1中的砂浆进行施工性、凝结时间粘结强度、干缩率和抗折强度等性能进行测试，测试结果见表4：表4该修补砂浆与对比例1的性能检测结果：检测项目设计值实施例4检测结果对比例1检测结果施工性不粘抹刀、35mm以内不下垂不粘抹刀、35mm以内不下垂粘抹刀、35mm以内下垂凝结时间(min)≥50905014d粘接强度(MPa)≥1.01.530.928d干缩率(％)≤0.150.050.164h抗折强度(MPa)≥24.31.91d抗折强度(MPa)≥47.43.828d抗折强度(MPa)≥711.86从表4可知，该胶凝材料各项指标均优于对比例1，具有施工性能好、快硬而不速凝、承载性能良好、黏结性强、收缩变形小等特点，同时可以大大节约水泥等非可再生资源，能耗低，同时可以大量处理粉煤灰等工业废弃物资源，变废为宝。实施例5：一种碱激发粉煤灰修补砂浆，按重量份比包含以下组分：粉煤灰50份，偏高岭土10份，水泥10份，砂60份，硅酸钠15份，氢氧化钠4份，可再分散乳胶粉1.2份，保水剂0.04份，短纤维0.04份和塑化剂1份。该实施例中，粉煤灰的粒径低于75um，粉煤灰中含SiO2、Al2O3和Fe2O3量为85％，含钙量低于10％，属于F级粉煤灰，其烧失量低于10％，主要来自于燃烟煤电厂、锅炉厂等；重钙粉的粒径为200～400目；砂为40～70目烘干河砂、70～140目烘干河砂、40～70目石英砂和70～140目石英砂的混合物。该实施例中优选地，可再分散乳胶粉按重量份比包含以下组分：醋酸乙烯酯5份，乙烯5份，丙烯酸酯5份，聚乙烯醇2份，叔碳酸乙烯酯2份，苯乙烯2份，白炭黑2份和二氧化硅2份，将上述原料混合即可；保水剂为等质量纤维素醚和淀粉醚的混合物，其中纤维素醚为等质量羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基甲基纤维素醚的混合物，其粘度大概在40000mPa.s～75000mPa.s之间；水泥为矿渣硅酸盐水泥，水泥强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R中的一种；短纤维为等质量抗碱玻璃纤维、聚丙烯、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维的混合物，长度均为6～12mm；塑化剂为粉体状阳离子型聚羧酸减水剂。该实施例中碱激发粉煤灰修补砂浆的制备方法，具体包括：将粉煤灰、偏高岭土、水泥、硅酸钠、氢氧化钠、可再分散乳胶粉、保水剂、塑化剂、短切纤维和塑化剂按照配比计量后，在干混设备内混合3～5min即得修补砂浆，使用时，加入修补砂浆质量17～19％清水混合搅拌2～3min即可施工。将该碱激发粉煤灰修补砂浆与对比例1中的砂浆进行施工性、凝结时间粘结强度、干缩率和抗折强度等性能进行测试，测试结果见表4：表5该修补砂浆与对比例1的性能检测结果：检测项目设计值实施例5检测结果对比例1检测结果施工性不粘抹刀、35mm以内不下垂不粘抹刀、35mm以内不下垂粘抹刀、35mm以内下垂凝结时间(min)≥50845014d粘接强度(MPa)≥1.01.530.928d干缩率(％)≤0.150.030.164h抗折强度(MPa)≥23.31.91d抗折强度(MPa)≥46.83.828d抗折强度(MPa)≥711.76从表5可知，该胶凝材料各项指标均优于对比例1，具有施工性能好、快硬而不速凝、承载性能良好、黏结性强、收缩变形小等特点，同时可以大大节约水泥等非可再生资源，能耗低，同时可以大量处理粉煤灰等工业废弃物资源，变废为宝。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。当前第1页1 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