专利名称：填补粘结材料组合物的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及文物或历史建筑的保护修复，更具体地涉用于砖石质文物及历 史建筑的修复材料组合物。
背景技术：
砖石质文物(包括岩画、石制或泥制雕塑、碑刻等)及历史建筑是中国文化遗传的 重要组成部分，但是在各种自然因素及人为活动的作用下，它们经常会出现老化、空鼓、剥 落、破损、断裂及缺失等现象，需要不断进行维护、修缮及保护。而在这些保护工程中，粘接 断裂构件、填补空鼓破损部位及加固文物本体结构等均需要有合适的保护材料。在这些文物修缮过程中，要使用填补粘结材料，即在应用注浆材料对大缝隙或空 洞灌注后涂覆在注浆材料表面起到封闭作用、与本体材料有相似外观的材料，也称作封口 粘结材料(或简称封口材料)。另外，在处理表层浅且窄的小缝隙(或小空洞)时，也可以 不使用注浆材料，而直接用填补粘结材料进行填补加固处理。作为填补粘结材料，主要的要求有1)与本体材料性能相近、外观相似；2)耐老 化；3)不存在后续衍生的问题，比如污染、析水、析盐等；4)对各种颜料有良好的兼容性，以 便在其表面进一步绘制图画。目前在实践中，常用的填补粘结加固材料主要使用两种材料，即水泥材料和有机 树脂高分子材料，作为填补粘结材料。水泥材料由于填补粘结加固强度高、具有优异的抗老 化及抗潮湿能力，得到了广泛应用。但是，大量的科学研究与工程实例证明，现代水泥材料 与传统砖石等材料不兼容，如水泥中的水溶盐会严重损坏砖石材料。其次，水泥建筑一旦出 现问题，其再次修复也是很困难的，有些甚至是不可能的。而高分子材料(如环氧树脂)与 砖石材料的物理化学性质差异更大，在实践中出现了更多更严重的兼容性问题，主要表现 为强度太高、发脆、老化产物与被修复的本体完全不同、不吸水、不透气。因此，近年来研究人员把目光又投向了传统石灰材料与传统工艺。传统建筑本身 曾经大量采用石灰类材料，所以石灰材料的使用在兼容性方面天然具有优势。但是，传统石 灰材料与水泥、环氧树脂等现代材料相比，仍存在固化慢、强度低、收缩较大、耐水性较差等 问题，造成粘接、填补及加固的保护效果并不理想，特别是在潮湿或干湿度变化较大的环境 下。因此不符合实际施工的要求。近年来，水硬性石灰材料作为一种文物建筑保护中的新型材料开始日益受到人 们重视。例如，1994-1998年，德国联邦环保基金会(DBU)资助了“文物建筑保护中的水硬 性石灰材料研究”，该研究表明水硬性石灰在文物建筑保护领域具有广阔的应用前景。参 见 G. Struebel, K. Kraus, 0. Kuhl&T. Dettmering(1998) :Hydraulische Kalkefuer die Denkpflege (文物建筑保护的水硬性石灰研究)，IFS_Bericht。但是，水硬性石灰材料的具 体配方和施工工艺等方面的研究还存在很多不足，在实际施工中仍存在很多问题。因此，目前人们急切需要一种具有与本体材料兼容好、耐老化、施工性能好、强度 适中、适用范围广等特点的用于砖石质文物及历史建筑的填补粘结材料组合物。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种填补粘结材料组合物，它基于水硬性石 灰、骨料(例如石灰岩粉)和各种助剂的组合，从而使各种所需性能达到较佳的平衡，从而 使得该组合物兼有传统石灰材料兼容性好和水泥、高分子等现代材料固化速度适中、强度 适中、耐候性好等优点。具体地说，本发明的第一个技术方案提供了一种填补粘结材料组合物，包括重量比为20-55%的天然水硬性石灰；重量比为40-78%的骨料；重量比为0. 01-2%的聚合物乳胶粉；重量比为0. 01-2%的触变润滑剂；重量比为0-2%的保水增稠剂；重量比为0-2%的木质纤维。本发明的填补粘结材料组合物通常是一种固体粉末混合物。以上重量比(以及后 文的重量比，除非另有指明)是基于组合物的总重(干重)计算的。本发明的填补粘结材料组合物以水作为主要的固化剂，所以在使用时需要与一定 比例的水混合。因此，本发明的另一个技术方案提供了一种用于建筑或岩体封口 /填补粘 结加固修复的水性砂浆，其由本发明的第一个技术方案的填补粘结材料组合物和水混合而 成，其中水的重量相对于填补粘结材料组合物的干重之比(水灰比)为10-50 100，优选 地 10-40 100，更优选地 15-30 100。本发明的另一个技术方案提供了一种用于对本体材料进行封口 /填补粘结加固 的方法，包括步骤1)选择与本体材料相似的材料进行破碎、碾磨、筛分，作为骨料；步骤2)按照配比，对各种原材料称重，所述原材料至少包括重量比为20-55%的天然水硬性石灰；重量比为40-78%的骨料；重量比为0. 01-2%的聚合物乳胶粉；重量比为0. 01-2%的触变润滑剂；重量比为0-2%的保水增稠剂；重量比为0-2%的木质纤维；步骤3)混合搅拌各种原材料，使其均勻；步骤4)向步骤3)所得的混合物中添加水，搅拌均勻得到施工用砂浆，其中所述混 合物和水的重量比为100 (10-50)；优选地100 (10-40)，更优选地100 (15-30)；步骤5)利用步骤4)所得砂浆对本体材料进行封口 /填补粘结加固。本发明的封口粘结材料组合物的制备只需将各组分按比例简单混合均勻即可，必 要时可以在混合之前、之后或同时对各组分进行破碎、碾磨、筛分。该组合物可以即配即用； 也可以提前混合好作为预混料贮存待用；也可以将主料(水硬性石灰和石灰岩粉)与辅料 (各种助剂)分别各自贮存，待使用时再混合到一起。配制好填补粘结材料组合物后，将其与一定比例的水混合，形成砂浆，按照标准的填补粘结加固工艺进行施工，待其自然固化即可。或者，也可以先将填补粘结材料组合物的 某些组分先与水混合，再依次加入其它组分，搅拌混合均勻直接得到砂浆，然后进行施工。 具体施工工艺通常如下步骤1)对需施工处本体进行清洁，清洁的方法可根据现场情况、本体污染情况选 用不同的清洁方法，使需施工的本体表面无油污、干净等；步骤2)清洁后的本体凉干24h ；步骤3)将填补粘结材料组合物和水按照要求比例进行混合，搅拌均勻；步骤4)用混合好的砂浆粘结需填补粘结的本体或填补需灌注本体的开裂处表层 (封口)。本发明的填补粘结材料组合物和水性砂浆可广泛用于砖石文物、建筑、岩体的修 缮、保护、加工(包括封口、填补粘结加固、或者直接作为普通粘合剂使用)，具有强度适中、 固化速度适中、低收缩、透气、和基材有很好的物理化学亲和性、不含有害水溶盐、耐候性 好、高寿命等优点。
具体实施例方式1.材料目前我国建材和建工部门所用石灰绝大多数为气硬性石灰材料，它是由含碳酸钙 较多的石灰岩石经800 1000°C高温煅烧而成的气硬性材料。若煅烧采用的石灰岩原料中 粘土质含量大于8% (如泥灰质石灰石)，则烧成的钙质材料中除CaO以外，还含有较多的 硅酸钙、铝酸钙和铁铝酸钙等化合物，这类钙质材料称为水硬性石灰材料。本发明中所用的水硬性石灰材料主要指天然水硬性石灰。欧洲标准EN459-1 2002中“天然水硬性石灰” (Natural Hydraulic Limes,NHL)有明确的定义煅烧含有一定 量的粘土或硅质的石灰岩后经碾碎或不经碾磨、消解而成的粉末，所有的天然水硬性石灰 都具有水硬性，并且空气中二氧化碳也对硬化有促进作用。天然水硬性石灰是一种天然无 机材料，兼有石灰和水泥的优点，具有低收缩、耐盐、适中的抗压与抗折强度、低水溶盐含量 等特点。本发明中所用的天然水硬性石灰可以按照本领域公知的方法制备或者通过商业 途径购买(例如，从德国HESSLER KALKWERKEGMBH公司可获得的NHL 2，或者从法国St Astier公司可获得的NHL 5等。典型的天然水硬性石灰可以包含以下化学组成重量比为40-60%的氢氧化钙Ca(0H)2 ；重量比为1-5%的硅酸三钙3Ca0 Si02 ；重量比为20-35%的硅酸二钙2Ca0 Si02 ；重量比为3-5%的铝酸三钙3Ca0 A1203 ；以及余量的杂质。天然水硬性石灰在本发明填补粘结材料组合物中的重量比一般大于或等于20%， 例如大于或等于 21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36% ；该重量比一般 小于或等于 60%，例如小于或等于 59、58、57、56、55、54、53、52、51、50、49、48、47、46、45、
44%。本发明中所用的骨料用于增加强度与改善固化，并有助于减少水化热、减少收缩。在一个技术方案中，骨料是与本体材料相同或相似的材料粉末(例如用于加固岩体的填补 粘结材料组合物选择与待加固岩体相同的石料粉末作为骨料)、或石灰岩粉末(天然水硬 性石灰固化后主要成分为碳酸钙，与石灰岩成分大致相同)、或者这两者的混合物(例如本 体材料粉末与石灰岩粉末的混合物)。本发明中所用的石灰岩是指以碳酸钙为主要组成部分、其它杂质含量通常少于 10%的天然岩石，包括方解石、大理岩、白垩、白云质石灰岩、泥灰岩等。本发明中所用的石灰岩粉末是由石灰岩经破碎、碾磨、筛分而成的粉末，通常其平 均粒径(d)小于约1mm。石灰岩粉末按其平均粒径(d)可以分为粗粉(d在约0.5-lmm之 间)、细粉(d在约0.2-0. 5mm之间)、极细粉(d < 0. 2mm)。本发明中使用的优选石灰岩 粉末是由粗粉、细粉、极细粉按一定比例配制而成的，例如粗粉、细粉、极细粉的重量比在约 (0.1-1) 1 (0. 1-1)的范围内，或者在约(0.2-0.5) 1 (0.3-0.7)的范围内，或者 在约(0.3-0. 4) 1 (0.4-0.6)的范围内。具体的比例还取决于施工需要，例如小裂隙 粘结加固通常仅使用极细粉作为骨料。骨料在本发明填补粘结材料组合物中的重量比一 般大于或等于 40%，例如大于或等于 41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、 56、57、58、59、60% ；该重量比一般小于或等于80%，例如小于或等于79、78、77、76、75、74、 73、72、71、70、69、68、67、66、65、64、63、62、61、60%。从其化学结构分析，水硬性石灰材料与骨料结合作为填补粘结材料的主要组分， 应当基本可以满足强度、材料相容性、耐老化等方面的基本要求，但是这两者的简单组合还 无法满足实际施工的要求，尤其是文物保护领域的众多特殊要求；因此为了改进组合物的 操作性能以适应施工的需要，除必须添加的天然水硬性石灰和骨料外，通常还需要在填补 粘结材料组合物中使用各种助剂。常用助剂种类繁多、性能各异，要选择出适合本发明使用 的适当助剂组合，还需要大量、繁复和创造性的实验进行筛选。发明人经过艰苦努力，最终 筛选出了合适的助剂和配方，完成了本发明。用在本发明中的助剂包括聚合物乳胶粉、保水 增稠剂、触变润滑剂、减水剂、抗裂材料、消泡剂、颜料等。下面分别描述这些助剂。聚合物乳胶粉主要用于提高填补粘结材料的内聚力、黏聚力和柔韧性。本发明 中通常可使用建筑混凝土砂浆中常用的各类可再分散聚合物乳胶粉。这些可再分散聚合 物乳胶粉为本领域技术人员所公知，例如《聚合物水泥防水砂浆》，沈春林主编，化学工业 出版社，2007年9月第一版，ISBN 978-7-122-00842-8 (以下简称“文献1”)第96-137 页和《建筑功能砂浆》，张雄、张永娟主编，化学工业出版社，2006年6月第一版，ISBN 7-5035-8567-2 (以下简称“文献2”)第73-84页详细列举了可再分散乳胶粉的种类、各种 常用可再分散乳胶粉的商品牌号、具体组成和性能。本领域技术人员可根据具体施工要求 进行选择。已经发现，在本发明中使用选自乙烯-乙酸乙烯(EVA)类乳胶粉、乙酸乙烯-叔 碳酸乙烯(VeOVa)类乳胶粉、和聚丙烯酸酯(PAE)乳胶粉的可再分散聚合物乳胶粉时，效 果特别好。商业化的聚合物乳胶粉产品包括例如国民淀粉公司的ELOTEX FX7000产品 (苯乙烯和丙烯酸酯共聚物)和巴斯夫(BASF)的Acronal S 430P (苯乙烯和丙烯酸酯共 聚物)等。本发明中的聚合物乳胶粉添加量按组合物干重计，通常小于或等于2%，优选小 于或等于1. 2%，更优选小于或等于1. 0%。为了在填补粘结材料应用之后的初期水硬性石 灰未充分固化时提供可接受的初始粘结强度，聚合物乳胶粉的用量(干重计)必须大于或 等于0. 01 %，优选大于或等于0.02%，更优选地大于或等于0.05%，最优选地大于或等于0. 10%。另外，本领域技术人员明白，在实际应用时，也可以直接使用聚合物乳液代替聚合 物乳胶粉起到相同的作用。这种情况下，聚合物乳液的用量按照其干物质含量参照本发明 聚合物乳胶粉的用量来计算。本发明组合物中另一必须助剂是触变润滑剂。触变润滑剂在建筑砂浆、混凝土 等领域中是公知的。例如文献1第188-192页给出了触变润滑剂的定义、分类、用途和性 能等。一般地，触变润滑剂是指以蒙脱石为主要成分的层状硅铝酸盐材料，也有的文献简 单称之为蒙脱土或膨润土。本领域技术人员理解，蒙脱石的化学组成可以一般地表示为 Ex_4{(Al2_x，Mgx)2[(Si，Al)4010] (011)2}，其中￡为层间可交换阳离子，主要为妝+、(^2+、1(+、 Li+等，x为E作为一价阳离子时单位化学式的层电荷数，一般在0. 2 0. 6之间。触变润滑剂的独特层状结构在受到剪切力时会发生可逆的改变，从而在砂浆中起 到润滑剂的作用，改善了砂浆的施工性能，提高了砂浆稳定性和抗流挂性。根据具体施工要 求，本领域技术人员可选择合适的商用触变润滑剂产品，包括经无机改性或有机改性的膨 润土。商用的产品例如包括R0CKW00D公司的OPTIBENT 系列产品(例如OPTIBENT 987)和Elementis公司的BENTONE 或THIXATROL 系列产品等。按组合物干重 计，本发明中的触变润滑剂的用量通常小于或等于2%，优选小于或等于1.5%，更优选小 于或等于1.0%。本发明中的触变润滑剂的用量的用量(干重计)一般大于或等于0.01%， 优选大于或等于0.02%，更优选地大于或等于0.05%，最优选地大于或等于0.10%。保水增稠剂用于防止干粉加水混合后的分层离析、泌水，延长施工时间，另外还可 能防止固化期间水分挥发太快造成的裂缝等缺陷。本发明中通常可使用建筑混凝土砂浆中 常用的各类公知保水增稠剂，例如文献1第138-149页和文献2第84-89页和提到的各种纤 维素醚、淀粉醚。纤维素醚是最适合本发明使用的保水增稠材料。在本发明的填补粘结组 合物中优选使用粘度较低的纤维素醚，例如甲基纤维素醚(MC)、甲基乙基纤维素醚(MHEC) 和羟甲基丙基纤维素醚(MHPC)等，商业化的产品包括例如山东赫达股份有限公司生产的 甲基纤维素醚(例如MC500)和赫克力士(Hercules)公司生产的Culminal MHPC 500PF 或Culminal C9101等。按组合物干重计，保水增稠剂的用量通常小于或等于2%，优选 小于或等于1.5%，更优选小于或等于1%。组合物中可以不含保水增稠剂，即用量为0% ； 但是优选地，保水增稠剂的用量大于或等于0. 01 %，例如大于或等于0. 02 %，大于或等于 0. 05%，或大于或等于0. 10%。需要时，本发明的组合物中可以添加抗裂材料。抗裂材料主要用于提高材料的抗 裂性，其无规则均勻分布在组合物中，使材料在固化过程中的收缩减低。本发明使用的抗 裂材料可以为木质纤维，该材料例如可以从山毛榉和冷衫这两种树木的木浆中提取，它通 过切碎、中和、漂白、碾压，并将木浆中的木质素和半纤维素完全分离出去而得到的。木质 纤维可以起到抗裂性、降低收缩、抗垂挂、延长施工时间等作用。文献1第245-250也列举 了各种木质纤维的性能和特点，本领域技术人员可以根据需要选用。适于本发明的商业化 的产品例如国民淀粉公司的150-2产品和德国JRS公司的ARBOCEL FD40等。德国 MUNZING-CHEMIE公司的AGITAN P803和STRUKT0L公司的2052DL等，按组合物干重计， 消泡剂的用量通常小于或等于2%，优选小于或等于1.5%，更优选小于或等于1 %。组合物 中也可以不含消泡剂，即用量为0% ；但是优选地，其用量大于或等于0. 01 %，例如大于或等于0. 02%，大于或等于0. 05%，或大于或等于0. 10%。需要时，本发明的组合物中可以添加减水剂。减水剂的基本功能是减少形成砂浆的需水量，以避免由于加水量太大造成的离析和泌水等不良后果。本发明中通常可使用建 筑混凝土砂浆中常用的各类公知减水剂，例如文献1第158-175页提到的各类减水剂。本发 明中优选使用蜜胺类减水剂和聚羧酸类减水剂，例如巴斯夫(BASF)的Melflux 2651F( — 种聚羧酸类减水剂)和巴斯夫的Melment FlO (—种蜜胺类减水剂)、Melment Fl5 (— 种蜜胺类减水剂)、以通常木质纤维的添加量按组合物干重计，通常小于或等于2%，优选 小于或等于1.5%，更优选小于或等于1 %，优选小于或等于0. 8%，。组合物中也可以不含 木质纤维，即用量为0% ；但是优选地，其用量大于或等于0. 01%，例如大于或等于0. 02%， 大于或等于0. 05%，或大于或等于0. 10%。消泡剂可以防止砂浆在搅拌过程中产生气泡从而改善粉料的润湿过程。另外，消 泡剂还可以防止砂浆在施工过程中产生气泡，从而提高砂浆的抗压强度、防止砂浆表面出 现缺陷。可以使用各种常用表面活性剂作为消泡剂，例如文献1第187-188页和文献2第 101-102页提到的各种消泡剂。本发明优选选用的是醇类的消泡剂，例如及法国爱森(SNF) 的C-SP减水剂(一种聚羧酸类减水剂)等。减水剂的用量强烈依赖于环境湿度，其用量可 由技术人员根据实际需要通过实验来确定。但是，通常情况下，按组合物干重计，减水剂的 用量通常小于或等于2%，特别是小于或等于1.5%，优选小于或等于1 % ；其用量可以大于 或等于0. 01%，例如大于或等于0. 05%，或大于或等于0. 10%。组合物中也可以不含减水 齐U，即用量为0%。此外，本领域技术人员理解颜料、防冻剂等助剂可以视需要而添加，它们各自的 用量通常小于或等于5%，优选小于或等于3%，更优选小于或等于2%，更优选小于或等于 1%。组合物中也可以不含这类助剂，即用量为0%。上面列举的材料、成分并非穷举性的。此外，根据实际需要，本发明的填补粘结材 料组合物中可以含有各种其它材料，例如用于增强强度的碳纤维、用于代替部分骨料的火 山灰、用于模拟古代工艺的糯米浆、用于代替部分水硬性石灰的水泥、用作减重的惰性填料 (如高分子有机树脂)等。通常这些其它材料在本领域中不视为助剂，而是视为砂浆的辅助 材料成分，其含量可以较高。视施工需要，这些填料在填补粘结组合物中的重量含量，可以 高达40 %，通常小于或等于30，优选小于或等于20 %，更优选小于或等于10 % ；该含量例如 可以大于或等于0. 1 %，或大于或等于1 %，或大于或等于2%，或大于或等于5 %。辅助材 料的重量含量可以为0%。2.性能测试为了测试材料性能，对本发明的填补粘结材料组合的下列性能进行了测试稠度、 凝结时间等。另外对固化后的材料性能也进行了测试，包括强度(抗压强度、抗折强度、压 折比、剪切强度、拉拔强度)、吸水性、透气性(碳化深度)、热膨胀性。流动性按照《水泥砂浆流动度测定方法——GB/T2419-2005))测定。凝结时间按照《建筑砂浆基本性能试验方法——JGJ70-90))测定。抗压和抗折强度按照《水泥胶砂强度检验方法——GB/T17671-1999))测定。拉伸封口粘结加固强度按照《建筑工程饰面砖封口粘结加固强度检验标准—— JGJl 10-97》测定。
收缩值按照《水泥胶砂干缩试验方法——JC/T603-2004))测定。热膨胀系数按照《工业陶瓷线膨胀系数试验方法——GB/T16535-1996))测定。吸水率按照《建筑砂浆基本性能试验方法JGJ70-90》测定。3.具体实例和对比例3. 1.填补粘结材料组合物及砂浆实例1、对比例1 按上表所述比例称取各组分，混合均勻即可得到本发明的填补粘结材料组合物实 例1以及对比例1。
为了进行性能测试，将该组合物实例1与水按照100 16的比例混合、搅拌，形成 砂浆实例1。该砂浆适于大于IOmm的缝隙填补粘结加固。同时，采用0.15的水灰比从组合 物对比例1得到砂浆对比例1。3.2.填补粘结材料组合物及砂浆实例2、对比例2 按上表所述比例称取各组分，混合均勻即可得到本发明的填补粘结材料组合物实 例2以及对比例2。
为了进行性能测试，将该组合物实例2与水按照100 23的比例混合、搅拌，形成 砂浆实例2。该砂浆适于3-10mm的中等缝隙填补粘结。同时，采用0. 21的水灰比从组合物 对比例2得到砂浆对比例2。3.3.填补粘结材料砂浆实例3、对比例3 按上表所述比例称取各组分，混合均勻即可得到本发明的填补粘结材料组合物实 例3以及、对比例3。为了进行性能测试，将该组合物实例3与水按照100 36的比例混合、搅拌，形成 砂浆实例3。该砂浆适于小于3mm的细缝隙填补粘结。同时，采用0. 36的水灰比从组合物 对比例3得到砂浆对比例3。3. 4.填补粘结材料组合物及砂浆实例4 按上表所述比例称取各组分，混合均勻即可得到本发明的填补粘结加固封口材料 组合物实例4。为了进行性能测试，将该组合物实例4与水按照100 21的比例混合、搅拌，形成 砂浆实例4。该砂浆适于3-10mm的中等缝隙封口或粘结加固。3. 5.填补粘结材料组合物及砂浆实例5 按上表所述比例称取各组分，混合均勻即可得到本发明的填补粘结加固封口材料 组合物实例5。为了进行性能测试，将该组合物实例5与水按照100 36的比例混合、搅拌，形成 砂浆实例5。该砂浆适于小于3mm的细缝隙封口或粘结加固。3. 6.填补粘结材料组合物及砂浆实例6 按上表所述比例称取各组分，充分混合均勻即可得到本发明的填补粘结加固封口 材料砂浆实例6。为了进行性能测试，将该组合物实例6与水按照100 16的比例混合、搅拌，形成 砂浆实例6。该砂浆适于大于IOmm的缝隙封口或粘结加固。3. 7.填补粘结材料组合物及砂浆实例7 按上表所述比例称取各组分，充分混合均勻即可得到本发明的填补粘结加固封口 材料砂浆实例7。将该组合物实例7与水按照100 36的比例混合、搅拌，形成砂浆实例 7。3. 8.填补粘结材料组合物及砂浆实例8 按上表所述比例称取各组分，充分混合均勻即可得到本发明的填补粘结加固封口 材料砂浆实例8。将该组合物实例8与水按照100 16的比例混合、搅拌，形成砂浆实例 8。4.件能测试结果对以上所列的实例及对比例分别按“2.性能测试”部分进行实验，所得测试结果如 下表所示。表1* *上表的养护条件(即固化条件)为温度20°C，湿度90%，12小时；温度20°C，湿 度50%，12小时；如此循环28d。#砂浆应用后出现严重流挂现象，固化表面不均勻，有明显缺陷，导致强度数据没 有―眉、o表1中的结果表明实例1的粘结强度和抗压、抗折强度性能优异。且实例1的 砂浆表观均勻、固化后表面平整、均勻。与此相反，对比例1的砂浆在应用之后，出现了较严 重的流挂现象，且固化表面不均勻，有明显缺陷。这表明对比例1不适于对固化表面表观要 求较为严格的封口加固应用。导致这一结果的原因很可能是对比例1中没有使用触变润滑 剂。表1中的结果表明实例2的粘结强度和抗压强度性能略优于对比例2 (对比例2 也属于本发明的范围)。这暗示保水增稠剂的添加可以进一步改善固化性能。表1中的结果表明实例3的粘结强度及抗折、抗压性能大大优于对比例3。这很 可能是因为对比例3中没有使用聚合物乳胶粉，导致初始固化强度不高，并影响到了最终强度。另外，测定了实例1、2、3、对比例2的凝结时间、固化收缩性、透气性和热膨胀系 数，均达到或超过实际施工的要求。5.实际应用本发明中的实例7、8的配方已成功应用于广西宁明县花山岩画的保护。业主方对 填补粘结材料的技术要求是(1)抗压强度28天l-5Mpa，最终强度是风化岩石的20 % -100 %,约 10-15MPa ；(2)抗压与抗折强度比≤3 ；(3)附着力(拉拔强度)0. 1-0. 5MPa(4)抗剪强度0. 1-0. 3MPa(5)流动性好的触变性，不流挂(6)收缩(封口材料)≤0.15%，施工面无裂纹；(7)热膨胀是风化岩石的士 50 % ；(8)透气性石灰岩的透气性，越高越好(9)吸水性≤石灰岩的吸水性性，越高越好(10)耐热老化很好。具体施工过程如下步骤1)选择和需要封口粘结加固的历史建筑砖石材料类似的砖石材料(即岩画 的岩体材料)；
步骤2)将选择好的砖石材料进行破碎，碾磨，筛分，作为骨料；步骤3)按照实例7或8的配方，对各种原材料称重；步骤4)将按照实例7或8的配方配好的原材料投入干粉搅拌器中搅拌约30-60分 钟(在搅拌过程中，不断检验混合后的填补粘结材料组合物的颜色与样品颜色是否一致。 样品颜色是客户指定的颜色留样或标准色卡上的颜色，如填补粘结材料组合物的颜色与样 品颜色不一致，可以通过添加无机氧化铁颜料和天然石材粉碎而成的石灰岩粉等不同的色 粉来调整颜色)；步骤5)将搅拌好的填补粘结材料组合物称重，进行分装，然后包装封口 ；步骤6)将包装好的填补粘结材料组合物按照水平放置堆码高度不可以超过6层 的要求进行堆码；步骤7)填补粘结材料组合物经检验合格后，出库；步骤8)在实际施工时，以适当的水灰比在配置好的填补粘结材料组合物中添加 自来水或符合JGJ63-1998 (混凝土拌合用水标准)的水，用手工或机器搅拌均勻即可，得到 施工用砂浆；步骤9)按照文物保护施工相关规程，用混合好的砂浆粘结需填补粘结的本体或 填补需灌注本体的开裂处(本体需预先清洁、晾干)。施工结果表明本发明的填补粘结材料组合物完全符合上述技术要求，并且也符合 文物保护工程的相关施工规范要求。施工结果还表明，本发明的填补粘结材料粘结强度、抗 压强度和抗折强度性能明显优于业主方的要求，另外本发明的填补粘结加固封口材料线膨 胀系数性能明显优于传统的水泥材料，并具有低水溶性盐及老化后的材料和基材基本类似 等优点。本领域技术人员应该明白，本发明的填补粘结加固封口材料组合物不仅仅适用于 文物保护工程，而是可以应用于各种建筑维修、室内室外墙面的装饰等更广的领域。本发明的说明书中列举了各种组分的可选材料，但是本领域技术人员应该理解 上述组分材料的列举并非限制性的，也非穷举性的，各种组分都可以用其它本发明说明书 中未提到的等效材料代替，而仍可以实现本发明的目的。说明书中所提到的具体实例也是 仅仅起到解释说明的目的，而不是为了限制本发明的范围。另外，本发明每一个组分的用量范围包括说明书中所提到的任意下限和任意上限 的任意组合，也包括各具体实施例中该组分的具体含量作为上限或下限组合而构成的任意 范围；所有这些范围都涵盖在本发明的范围内，只是为了节省篇幅，这些组合而成的范围未 在说明书中一一列举。另外，本发明的各组分的含量范围是各自独立的，每一个组分的任意 含量范围可以与其它组分的任意含量范围进行组合，所有这些组合而成的技术方案同样在 本发明的范围内，只是为了节省篇幅，这些组合而成的技术方案未在说明书中一一列举。不 能因为这些组合而成的技术方案或含量范围未被说明书明确提及而将其视为超出本发明 范围之外。具体实例中每一个组分的具体含量都可以视为其含量范围的上限或下限，用于 限定未明确在说明书中提及的含量范围。每一个组分的优选用量和优选种类，可以与其它 任意组分的优选用量和优选种类相组合，这种组合也都在本发明的公开范围内；只是为了 节省篇幅，这些组合而成的范围未在说明书中一一列举。
权利要求
一种填补粘结材料组合物，其特征在于，包括重量比为20-55％的天然水硬性石灰；重量比为40-78％的骨料；重量比为0.01-2％的聚合物乳胶粉；重量比为0.01-2％的触变润滑剂；重量比为0-2％的保水增稠剂；重量比为0-2％的木质纤维。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，其特征在于，所述的聚合物胶粉选自乙 烯-乙酸乙烯类乳胶粉、乙酸乙烯-叔碳酸乙烯类乳胶粉、和聚丙烯酸酯乳胶粉。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述的天然水硬性石灰包含 重量比为40-60%的氢氧化钙Ca(0H)2 ；重量比为1-5%的硅酸三钙3Ca0 Si02 ； 重量比为20-35%的硅酸二钙2Ca0 Si02 ； 重量比为3-5%的铝酸三钙3Ca0 A1203 ； 和余量的杂质。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其特征在于，所述的骨料主要成分为 CaC03, CaC03 的含量在 90% -100%。
5.根据权利要求1-3所述的组合物，其中所述的骨料为与本体材料相同或相似的材料 粉末。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其特征在于，所述的保水增稠剂为纤维 素醚，优选选自选自甲基纤维素醚MC、甲基乙基纤维素醚MHEC和羟甲基丙基纤维素醚MHPC 纤维素醚。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其特征在于，所述木质纤维的重量比为 0. 01-1%。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包含0-20重 量％的常规辅助材料和/或0-5重量％的其他常用助剂。
9.一种用于封口 /填补粘结加固的砂浆，由权利要求1-8中任一项所述的组合物和水 混合而成，其中水和所述组合物的重量比在10-40 100的范围内。
10.一种用于对本体材料进行封口 /填补粘结加固的方法，包括 步骤1)选择与本体材料相似的材料进行破碎、碾磨、筛分，作为骨料； 步骤2)按照配比，对各种原材料称重，所述原材料至少包括重量比为20-55%的天然水硬性石灰； 重量比为40-78%的骨料； 重量比为0. 01-2%的聚合物乳胶粉； 重量比为0. 01-2%的触变润滑剂； 重量比为0-2%的保水增稠剂； 重量比为0-2%的木质纤维； 步骤3)混合搅拌各种原材料，使其均勻；步骤4)向步骤3)所得的混合物中添加水，搅拌均勻得到施工用砂浆，其中所述混合物和水的重量比为100 (10-40)；步骤5)利用步骤4)所得砂浆对本体材料进行封口 /填补粘结加固。
全文摘要
一种填补粘结材料组合物，该组合物包含重量比为20-55％的天然水硬性石灰，重量比为40-78％的骨料，重量比为0.01-2％的聚合物乳胶粉，重量比为0.01-2％的触变润滑剂，重量比为0-2％的保水增稠剂，重量比为0-2％的木质纤维。将按照上述配方混合好的材料，每100kg粉料添加10-40kg的水搅拌均匀后即可使用。本发明能够满足对历史建筑中砖石类材料进行填补粘结加固的特殊要求，采用该填补粘结材料组合物进行粘结开裂位置与被施工处的砖石具有相似的性能，环保，固化后的材料安全，封口粘结加固力优良，耐候性好，具有自愈性。
文档编号C04B28/10GK101844899SQ20101015822
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者周霄, 张德兵, 王金华, 胡源 申请人:中国文化遗产研究院;上海德赛堡建筑材料有限公司