本发明涉及建筑材料领域，具体涉及纤维型限制膨胀砂浆及其干混合剂、湿混合剂、制备方法。
背景技术：
水泥砂浆是一种特殊的水泥混凝土，它的性能遵循水泥混凝土的性能变化规律。从诞生至今，混凝土虽然只有一百多年的历史，却广泛应用于建筑、交通、水利、港口等许多领域，仅 1985～1989 五年间，就有588 起房屋倒塌事故发生，我国每年所需的维修费用可能高达数千亿元。在世界范围内，既有混凝土结构老化病害现象也已十分普遍，这就使得一门新兴的特殊工程行业—混凝土结构的维修加固行业迅速发展起来，相应的维修加固费用也大幅增加。
裂缝是混凝土工程中最常出现的质量缺陷，荷载裂缝可通过结构设计和相关控制标准来规避，而如塑性裂缝、干燥收缩裂缝、温度收缩裂缝等非荷载裂缝虽然对结构受力不起支配性作用，但却很难通过事前或者事中程序达到控制目的，只能通过浇筑成型后的局部修补来实现。传统的修补方法主要有表面处理法、填充法、灌浆法等，其中灌浆法应用最为广泛，这种方法需要将补缝浆液灌入缝隙中，传统的补缝浆液具有修补浆液强度不足、体积收缩大、粘结力差等缺点。因此，研制早期强度发展快、体积限制膨胀、抗拉强度高、极限拉伸率高、具有高韧性的补缝浆液就显得非常必要。
常见的修补材料主要有三大类：普通水泥类砂浆、环氧树脂砂浆、高分子聚合物水泥砂浆，环氧树脂砂浆施工现场配制程序繁琐、成本高、收缩大，与混凝土线膨胀系数差异大，硬化后容易出现脱落现象，高分子聚合物水泥砂浆成本高，早期强度发展慢、拉折抗裂性能差，后期粘结强度低。普通水泥砂浆在进行裂缝修补时，为了满足施工流动性的要求通常采用大水灰比，容易导致凝结硬化时间较长、硬化后体积收缩大、出现二次裂缝等问题，造成修补失效。例如公布号为CN106495606A的中国专利申请公开了一种聚合物改性水泥修补砂浆，该砂浆将十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚等加热反应，通过滴加硫酸铵溶液制成丙烯酸聚合物乳液，再按比例将水泥、石英砂、胶粉、聚丙烯短切纤维等混合制得聚合物改性水泥砂浆，该发明的核心内容在于将丙烯酸聚合物乳液与乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液复配，并添加聚丙烯短切纤维，具有良好的力学性能和耐久性，但是这种砂浆的限制膨胀性能差，仍然会导致出现二次裂缝的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆，以解决目前的修补砂浆限制膨胀性能差的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种上述用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的干混合剂、湿混合剂及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的：一种用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆，包括干混合剂：阴离子表面活性剂型发泡剂0.1-0.2份，CSA型膨胀剂3-8份，稳塑剂1-3份，聚丙烯短切纤维0.2-0.4份，早强硫铝酸盐水泥30-50份，粉煤灰5-15份，骨料30-60份；湿混合剂：减水剂1.0-1.5份，水10-20份，调粘剂0.1-0.5份，保水剂0.02-0.1份。
所述阴离子表面活性型发泡剂包括十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠成分占比≥70%。
所述CSA型膨胀剂包括硫铝酸钙熟料、石灰石、石膏，其中硫铝酸钙熟料质量百分比为30%-40%，石灰石质量百分比为0%-20%，石膏质量百分比为40%-60%。
所述稳塑剂由多种有机、无机保水增稠材料及缓凝剂复合而成，其中有机保水增稠材料甲基纤维素质量百分比为25%-30%，无机保水增稠材料砂浆稠化粉质量百分比为50%-60%，木质素磺酸盐类缓凝剂质量百分比为10%-20%。
所述聚丙烯短切纤维为0.8-1.0cm短切纤维。
一种用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的干混合剂，包括阴离子表面活性剂型发泡剂0.1-0.2份；CSA型膨胀剂3-8份；稳塑剂1-3份；聚丙烯短切纤维0.2-0.4份；早强硫铝酸盐水泥30-50份；粉煤灰5-15份；骨料30-60份。
所述阴离子表面活性型发泡剂包括十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的成分占比≥70%。
用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的湿混合剂，包括减水剂1.0-1.5份；水10-20份；调粘剂0.1-0.5份；保水剂0.02-0.1份。
一种用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的制备方法，包括以下步骤：（1）制备干混合剂时，使用搅拌器，加入阴离子表面活性剂型发泡剂0.1-0.2份，CSA型膨胀剂5-8份，稳塑剂1-3份，聚丙烯短切纤维0.2-0.4份，早强硫铝酸盐水泥30-50份，粉煤灰5-15份，骨料30-60份，均匀混合搅拌时间为15min，得到干混合剂，单独包装成袋入筒。（2）湿混合剂制备，称取1.0-1.5份减水剂，0.1-0.5份调粘剂，0.02-0.1份保水剂，加入搅拌锅中，再加入10-20份去离子水，开动搅拌叶，以500-600r/min搅拌混合5min，随后出料，得到湿混合剂，单独包装入筒。
制备发泡剂时将十二烷基苯磺酸用三氧化硫进行磺化，磺化时不生成水，三氧化硫用量可接近理论量，在磺化时易于生成砜类等副产物，常稀释使用，以此实现十二烷基苯制十二烷基苯磺酸钠表面活性剂的磺化过程；制备聚丙烯短切纤维时将聚丙烯树脂加入立式或卧式螺杆挤出机加热熔融，通过计量泵由喷丝头挤出，在空气中冷却成纤，切断为0.8-1.0cm短切纤维，产品在混凝土中可形成三维乱向分布的网状承托作用。
本发明的有益效果是：通过发泡剂、CSA型膨胀剂、稳塑剂、聚丙烯短切纤维的加入，使砂浆历经发泡、流动、气泡破裂、混凝土收缩、膨胀剂进行有限膨胀、稳塑剂抵消纤维及发泡剂造成的塑性改变、聚丙烯短切纤维增强力学性能这一整串反应过程，最终形成早期强度发展快、体积限制膨胀、抗拉强度高、极限拉伸率高、具有高韧性的修补砂浆。纤维的掺入大幅度提升修补砂浆的抗拉抗裂性能、膨胀剂的掺入使其自身产生限制膨胀效果使填充更加密实、修补砂浆硬化后抗折、抗拉、耐久性等性能较其他修补剂更加优异，解决了目前的修补砂浆限制膨胀性能差的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作以下说明：
本发明的一种用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的实施例1：包括干混合剂和湿混合剂，该修补砂浆所述的干混合剂按阴离子表面活性剂型发泡剂0.2份，CSA型膨胀剂4份，稳塑剂1份，聚丙烯短切纤维0.4份，早强硫铝酸盐水泥32份，粉煤灰5份，骨料40份进行配置。湿混合剂按减水剂1.1份，调粘剂0.2份，保水剂0.1份，再加入去离子水15份进行配置。使用时拆封干混合剂筒及湿混合剂筒，按1:1比例混合搅拌5min，结束即可。本发明产品初凝时间10分钟，终凝时间29分钟，1天强度达到22.5MPa，3天强度达到32.4MPa，28d强度达到61.7MPa，3天自由膨胀率达到0.38%，后期自由膨胀率基本稳定在0.29%。
阴离子表面活性型发泡剂主要化学成分为十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠的合成工艺较为简单，目前主要以丙烯为原材料先聚合成丙烯四聚体十二烯（C12H24），然后再与苯共聚成十二烷基苯复杂混合物，经浓硫酸、发烟硫酸或是液体三氧化硫作为磺化剂磺化成十二烷基苯磺酸，并用氢氧化钠中和成钠盐。
CSA型膨胀剂主要由硫铝酸钙熟料、石灰石、石膏组成，稳塑剂由多种有机、无机保水增稠材料及缓凝剂等复合而成，聚丙烯短切纤维为0.8-1.0cm短切纤维，早强硫铝酸盐水泥为42.5级快硬型硫铝酸盐水泥，粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰。骨料包括中砂和细砂，中砂粒径为1.18mm-2.36mm，细砂粒径为1.18mm以下，减水剂为HWR-S型减水剂。调粘剂即粘度改性剂（VMA）为一种提高水泥基胶凝材料体系的凝聚和稳定的大分子材料。保水剂主要成分为羟丙基纤维素醚。
本发明的一种用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的具体制备步骤为：
（1）干混合剂制备
制备发泡剂时将十二烷基苯磺酸用三氧化硫进行磺化，磺化时不生成水，三氧化硫用量可接近理论量，在磺化时易于生成砜类等副产物，常稀释使用，以此实现十二烷基苯制十二烷基苯磺酸钠表面活性剂的磺化过程。
制备聚丙烯短切纤维时将聚丙烯树脂加入立式或卧式螺杆挤出机加热熔融，通过计量泵由喷丝头挤出，在空气中冷却成纤，切断为0.8-1.0cm短切纤维，产品在混凝土中可形成三维乱向分布的网状承托作用。
制备干混合剂时，使用螺带式搅拌器，加入阴离子表面活性剂型发泡剂0.1-0.2份，CSA型膨胀剂5-8份，稳塑剂1-3份，聚丙烯短切纤维0.2-0.4份，早强硫铝酸盐水泥30-50份，粉煤灰5-15份，骨料30-60份，均匀混合搅拌时间为15min，得到干混合剂，单独包装成袋入筒。
（2）湿混合剂制备
称取1.0-1.5份减水剂，0.1-0.5份调粘剂，0.02-0.1份保水剂，加入搅拌锅中，再加入10-20份去离子水，开动搅拌叶，以500-600r/min搅拌混合5min，随后出料，得到湿混合剂，单独包装入筒。
（3）修补砂浆的使用
在待修补前10min，将干混合剂筒及湿混合剂筒拆封，均匀混合，混合比例为1:1，混合后搅拌5min，测定混合砂浆的工作性能后即可用于混凝土制品裂缝的修补。
本发明的用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的两种混合剂独立包装能够实现干湿分离，保持砂浆浆液的均匀性。通过发泡剂、CSA型膨胀剂、稳塑剂、聚丙烯短切纤维的加入，使所述砂浆历经发泡、流动、气泡破裂、混凝土收缩、膨胀剂进行有限膨胀、稳塑剂抵消纤维及发泡剂造成的塑性改变、聚丙烯短切纤维增强力学性能这一整串反应过程，最终形成早期强度发展快、体积限制膨胀、抗拉强度高、极限拉伸率高、具有高韧性的修补砂浆。
早期硫铝酸盐水泥能保证砂浆的早期强度发展；发泡剂和CSA型膨胀剂能够使砂浆在前期及后期均保持限制膨胀状态；短切纤维能够提升修补砂浆的极限拉伸率及韧性；稳塑剂能够抵消纤维的掺入造成的体积过度膨胀及不稳定性；调粘剂和保水剂使浆体保持大流态并将裂缝自动填充密实。
本发明的一种用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的实施例2，本实施例与实施例1的区别仅在于：该修补砂浆所述的干混合剂按阴离子表面活性剂型发泡剂0.2份，CSA型膨胀剂3份，稳塑剂1.9份，聚丙烯短切纤维0.2份，早强硫铝酸盐水泥32份，粉煤灰10份，骨料36份进行配置。湿混合剂按减水剂1.4份，调粘剂0.2份，保水剂0.1份，再加入去离子水15份进行配置。拆封干混合剂筒及湿混合剂筒，按1:1比例混合搅拌5min，结束即可。本发明产品初凝时间8分钟，终凝时间25分钟，1天强度达到24.1MPa，3天强度达到34.7MPa，28d强度达到64.4MPa，3天自由膨胀率达到0.33%，后期自由膨胀率基本稳定在0.25%。
本发明的一种用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的实施例3，本实施例与实施例1的区别仅在于：该修补砂浆所述的干混合剂按阴离子表面活性剂型发泡剂0.1份，CSA型膨胀剂3份，稳塑剂2.6份，聚丙烯短切纤维0.3份，早强硫铝酸盐水泥37份，粉煤灰5份，骨料33份进行配置。湿混合剂按减水剂1.5份，调粘剂0.4份，保水剂0.1份，再加入去离子水17份进行配置。拆封干混合剂筒及湿混合剂筒，按1:1比例混合搅拌5min，结束即可。本发明产品初凝时间13分钟，终凝时间36分钟，1天强度达到24.4MPa，3天强度达到35.3MPa，28d强度达到66.7MPa，3天自由膨胀率达到0.31%，后期自由膨胀率基本稳定在0.24%。
本发明的用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的干混合剂的具体实施例，本实施例中的干混合剂的成份与上述用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的具体实施例1或2或3中所述的干混合剂的成份相同，不再赘述。
本发明的用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的湿混合剂的具体实施例，本实施例中的湿混合剂的成份与上述用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的具体实施例1或2或3中所述的湿混合剂的成份相同，不再赘述。
本发明的用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的制备方法的具体实施例，本实施例中的方法的步骤与上述具体实施例1或2或3中所述的用于修补混凝土制品裂缝的纤维型限制膨胀砂浆的制备方法的步骤相同，不再赘述。
其他实施例中，干混合剂的成份也可以采用如下方式进行配比：阴离子表面活性剂型发泡剂0.1-0.2份，CSA型膨胀剂3-8份，稳塑剂1-3份，聚丙烯短切纤维0.2-0.4份，早强硫铝酸盐水泥30-50份，粉煤灰5-15份，骨料30-60份；湿混合剂也可以采用如下方式进行配比：减水剂1.0-1.5份，水10-20份，调粘剂0.1-0.5份，保水剂0.02-0.1份。