一种绿色多用途快凝型修补砂浆及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种绿色多用途快凝型修补砂浆及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国经济水平的不断提升，道路、桥梁、隧道及住宅等建筑不断增多。这些建筑由于气候、自然灾害、服役环境以及服役年限等因素，会出现开裂、错位、沉陷及砂浆剥落的现象，严重影响建筑物的使用寿命和稳定性。为了保证建筑物能够正常使用，需要采用修补材料对其进行修整。由于建筑种类繁多，对修补材料的性能要求也不尽相同。
3.目前，市面上大多数的修补材料大量使用沥青、水泥、河砂等不环保的天然材料或天然材料制品，不符合国家低能耗绿色建材发展的政策。另一方面，修补材料主要是针对单一种类建筑的修补，如道路修补砂浆、墙面修补砂浆及桥梁修补砂浆，由于其侧重的砂浆性能不同，无法在修补多种建筑时通用。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种绿色多用途快凝型修补砂浆。该修补砂浆选用粉煤灰、矿粉、石灰石粉、钢渣粉、沸石粉等工业生产废弃物作为矿物掺合料，替代部分水泥，并选用高量的速凝剂，得到的修补砂浆具有凝结时间短，后期强度高的特点，同时可通过调整修补砂浆中各成分占比，改变修补砂浆的性能，满足了不同建筑的修补材料多用途性能要求，使用范围广，并实现了固体废弃物的有效利用，绿色环保。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种绿色多用途快凝型修补砂浆，其特征在于，按质量份数计由以下成分制成：水泥250～350份，矿粉50～150份，粉煤灰10～50份，石灰石粉10～30份，钢渣粉0～20份，沸石粉0～20份，可分散乳胶粉0～10份，纤维0～15份，骨料350～450份，速凝剂5～40份，减水剂8～15份，水95～120份。
6.目前市面上常用的道路修补材料大多选取铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥以满足砂浆快凝的要求，但是大量加入这些水泥会导致砂浆出现早期水化速度过快形成裂纹、后期强度发展缓慢等问题。针对该问题，本发明通过选用粉煤灰、矿粉、石灰石粉、钢渣粉、沸石粉等工业生产废弃物作为矿物掺合料加入到修补砂浆中，替代部分水泥，同时选用高量的速凝剂，在达到快凝的同时保障了砂浆的后期强度增长，实现了快凝高强的优点；同时，本发明通过调整修补砂浆中各成分占比，改变修补砂浆的性能特点，达到满足多种建筑修补需求的目的，实现其多用途的功能；另外，本发明中选用的矿粉、粉煤灰、石灰石粉、钢渣粉、沸石粉均属于固体废弃物，将其作为修补砂浆成分，实现了固体废弃物的有效利用，减少对建筑材料的利用，绿色环保。
7.上述的一种绿色多用途快凝型修补砂浆，其特征在于，按质量份数计由以下成分制成：水泥300～350份，矿粉100～150份，粉煤灰20～50份，石灰石粉10～30份，钢渣粉0～
20份，沸石粉0～20份，可分散乳胶粉3～10份，纤维0～10份，骨料350～400份，速凝剂8～32份，减水剂10～15份，水100～120份。
8.上述的一种绿色多用途快凝型修补砂浆，其特征在于，按质量份数计由以下成分制成：水泥350份，矿粉100份，粉煤灰30份，石灰石粉10份，可分散乳胶粉10份，纤维10份，骨料400份，速凝剂10份，减水剂15份，水100份。
9.上述的一种绿色多用途快凝型修补砂浆，其特征在于，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，比表面积为340m2·
kg
‑1～355m2·
kg
‑1，所述矿粉为s95级，所述粉煤灰为ⅱ级粉煤灰，细度小于15％，烧失量小于8％。上述矿粉和粉煤灰的加入进一步减少了水泥的加入量，降低原料成本，同时提高了修补砂浆的流动性，便于施工。
10.上述的一种绿色多用途快凝型修补砂浆，其特征在于，所述可分散乳胶粉为醋酸乙烯酯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物和丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉中的一种或两种以上。
11.上述的一种绿色多用途快凝型修补砂浆，其特征在于，所述纤维为聚丙烯纤维，且纤维的长度为3mm～5mm。聚丙烯纤维力学性能好，成本低，有效防止并抑制修补砂浆产生裂缝，而长度为3mm～5mm的聚丙烯纤维在修补砂浆制备过程中易于分散，无需提前对纤维进行改性处理。
12.上述的一种绿色多用途快凝型修补砂浆，其特征在于，所述骨料为机制砂，且骨料的粒径为0.30mm～4.75mm。该机制砂来源广泛，易于获得，提高了修补砂浆的绿色环保性能，而粒径为0.30mm～4.75mm的骨料适应了不同宽度的建筑裂缝的修补。
13.上述的一种绿色多用途快凝型修补砂浆，其特征在于，所述速凝剂为硫酸铝基无碱液体速凝剂，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。相较于目前常用的液体速凝剂中偏铝酸钠基型有碱液体速凝剂导致修补砂浆后期强度倒缩，氟铝酸基型无碱液体速凝剂导致修补砂浆早期强度不高、无法满足修补砂浆性能要求的缺点，本发明采用硫酸铝基无碱液体速凝剂同时提高了修补砂浆早期和后期的抗压强度，且极大地缩短了修补砂浆的凝结时间，降低回弹，提高了修补砂浆的性能；同时，本发明通过调节速凝剂的掺量，以调节修补砂浆的性能，满足不同建筑修补需求，且不会影响后期修补砂浆的抗压抗折强度及耐久性。本发明采用聚羧酸系高效减水剂，有效降低了修补砂浆用水量，增大了因加入液体速凝剂而降低的流动性，有助于修补砂浆的施工。
14.修补情况主要针对裂缝和混凝土剥落两种类型。裂缝类型的特点是修复面积较小、深度较大，故修补砂浆中砂的粒径较小(粒径在0.30mm～1.18mm)，以便施工时砂浆可以顺利进入裂缝深处；混凝土剥落类型的特点是修复面积较大、深度较小，此类型修补时砂浆无需如修补裂缝一样进入建筑物的裂缝深处，仅需填充较浅的一层，故修补砂浆可提高砂的粒径上限(粒径在0.30mm～4.75mm)以及增大砂的质量份数，减小胶凝材料的质量份数。
15.本发明修补砂浆作用的修补建筑物主要有隧道、路面及墙面三种。隧道的修补主要在顶端或侧壁，这就要求砂浆的凝结速度快、回弹低，故修补隧道时加入较多的速凝剂(≥30份)保证修补质量，即修补后砂浆粘结在修补面，不会因重力作用下落；路面的修补处于在水平面上，无需考虑重力作用带来的形变，仅需加入少量速凝剂(＜15份)缩短砂浆凝结时间，减少出现外界因素导致的修补缺陷；墙面的修补主要是宽度较窄的裂缝(裂缝宽度≤1cm)，位置主要在侧壁，从施工性的角度考虑，修补砂浆掺加一定量的速凝剂(＜25份且
≥15份)增加粘度以保证修补后砂浆不会因重力作用变形。
16.综上，本发明针对不同的修改类型和修补对象的特点，灵活调整修补砂浆中砂的掺量、粒径范围以及速凝剂的掺量，以满足不同的修补性能要求，实现了多用途的功能。
17.另外，本发明还提供了一种制备如上述的绿色多用途快凝型修补砂浆的方法，其特征在于，该方法具体过程为：按照目标产物修补砂浆的组成，将除了水、减水剂和速凝剂以外的材料放置于搅拌机中分散均匀，然后加入水和减水剂搅拌2min～4min调节稠度，再加入速凝剂搅拌20s～30s，得到修补砂浆。通常，路面修补采用振捣施工，墙面修补采用涂抹填充，两者均不需要喷射施工，因此上述方法制备得到的修补砂浆适用于修补路面和墙面。
18.本发明还提供了一种制备如上述的绿色多用途快凝型修补砂浆的方法，其特征在于，该方法具体过程为：按照目标产物修补砂浆的组成，将除了水、减水剂和速凝剂以外的材料放置于搅拌机中分散均匀，然后加入水和减水剂调整砂浆稠度，应用前加入速凝剂通过喷射机的高压空气进行瞬间混合，形成修补砂浆并喷射至修补处。该方法制备得到的修补砂浆适用于修补隧道。通常，隧道修补无法振捣，当修补面积过大时采用普通搅拌的砂浆进行修补会出现大量掉落的情况，因此，采用喷射机的高压空气冲击来保证修补砂浆修补在隧道上后的粘结性和密实性。
19.本发明与现有技术相比具有以下优点：
20.1、本发明的修补砂浆选用粉煤灰、矿粉、石灰石粉、钢渣粉、沸石粉等工业生产废弃物作为矿物掺合料，替代部分水泥，并选用高量的速凝剂，得到的修补砂浆具有凝结时间短，后期强度高的特点，同时可通过调整修补砂浆中各成分占比，改变修补砂浆的性能，满足了不同建筑的修补材料多用途性能要求，使用范围广，并实现了固体废弃物的有效利用，绿色环保。
21.2、本发明的修补砂浆中添加可分散乳胶粉，利用可分散乳胶粉分散成膜后作为粘结剂，提高了砂浆内部的粘聚力、砂浆与修补面的粘结强度、以及砂浆的抗渗性能，有利于降低隧道修补部位的渗水程度。
22.3、本发明的修补砂浆中添加聚羧酸系高效减水剂，降低了修补砂浆用水量，增大了因加入液体速凝剂而降低的流动性，有助于修补砂浆的施工。
23.4、本发明采用硫酸铝基无碱液体速凝剂，极大地缩短了修补砂浆的凝结时间，降低回弹，按照速凝剂的掺量和骨料粒径的不同，可应用于路面、隧道、墙体的修补，且不会影响后期修补砂浆的抗压抗折强度及耐久性。
24.5、本发明选用的矿粉、粉煤灰、石灰石粉、钢渣粉、沸石粉均属于固体废弃物，是绿色环保的建筑材料，降低了修补砂浆的原料成本，有利于实现固体废弃物的有效利用。
25.6、本发明的制备方法简单，仅需对各组分原料进行搅拌、分散，无需提前改性或处理，便于施工。
26.下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
27.实施例1
28.本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆按质量份数计由以下成分制成：42.5级普
通硅酸盐水泥300份，s95级矿粉100份，ⅱ级粉煤灰50份，石灰石粉15份，钢渣粉11份，醋酸乙烯酯共聚物3份，机制砂400份，硫酸铝基无碱液体速凝剂32份，聚羧酸系高效减水剂10份，水107份；
29.所述42.5级普通硅酸盐水泥的比表面积为340m2·
kg
‑1～355m2·
kg
‑1，所述ⅱ级粉煤灰的细度小于15％，烧失量小于8％；所述聚丙烯纤维的长度为3mm～5mm；所述机制砂中粒径2.36mm～4.75mm的机制砂为75份，粒径1.18～2.36mm的机制砂为175份，粒径0.30mm～1.18mm的机制砂为150份。
30.本实施例绿色多用途快凝型修补砂浆的制备方法具体过程为：按照目标产物修补砂浆的组成，将300份42.5级普通硅酸盐水泥、100份s95级矿粉、50份ⅱ级粉煤灰、15份石灰石粉、11份钢渣粉、3份醋酸乙烯酯共聚物、75份粒径2.36mm～4.75mm的机制砂、175份粒径0.30mm～1.18mm的机制砂、150份粒径0.30mm～1.18mm的机制砂放置于搅拌机中搅拌分散均匀，然后加入107份水和10份聚羧酸系高效减水剂搅拌2min调节稠度，再将32份硫酸铝基无碱液体速凝剂通过喷射机的高压空气喷射作用加入进行瞬时混合搅拌20s，得到修补砂浆，并通过喷射机的管道喷射至待修补面进行修补工作。
31.对本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆进行性能检测，结果如表1所示。
32.表1
[0033][0034]
从表1可以看出，本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆具有凝结时间极短、拉伸粘结强度较高的特点，在喷射修补时瞬间被高压空气压密，粘结在修补表面上，适合于隧道顶端或侧壁的砂浆剥落、开裂的修补。
[0035]
本实施例的可分散乳胶粉还可替换为除了醋酸乙烯酯共聚物以外的醋酸乙烯酯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物和丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉中的一种或两种以上。
[0036]
实施例2
[0037]
本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆按质量份数计由以下成分制成：42.5级普通硅酸盐水泥350份，s95级矿粉100份，ⅱ级粉煤灰30份，石灰石粉10份，醋酸乙烯酯共聚物10份，聚丙烯纤维10份，机制砂400份，硫酸铝基无碱液体速凝剂10份，聚羧酸系高效减水剂15份，水100份；
[0038]
所述42.5级普通硅酸盐水泥的比表面积为340m2·
kg
‑1～355m2·
kg
‑1，所述ⅱ级粉煤灰的细度小于15％，烧失量小于8％；所述聚丙烯纤维的长度为3mm～5mm；所述机制砂中粒径0.60mm～1.18mm的机制砂为250份，粒径0.30mm～0.60mm的机制砂为150份。
[0039]
本实施例绿色多用途快凝型修补砂浆的制备方法具体过程为：按照目标产物修补
砂浆的组成，将350份42.5级普通硅酸盐水泥、100份s95级矿粉、30份ⅱ级粉煤灰、10份石灰石粉、10份醋酸乙烯酯共聚物、10份聚丙烯纤维、250份粒径0.60mm～1.18mm的机制砂、150份粒径0.30mm～0.60mm的机制砂放置于搅拌机中搅拌分散均匀，然后加入100份水和15份聚羧酸系高效减水剂搅拌2min调节稠度，再加入10份硫酸铝基无碱液体速凝剂拌30秒得到修补砂浆。
[0040]
对本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆进行性能检测，结果如表2所示。
[0041]
表2
[0042][0043]
从表2可以看出，本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆具有流动性好、强度高、耐磨性好的优点，适合于路面的各种病害修补，有效减少了出现外界因素导致的修补缺陷。
[0044]
实施例3
[0045]
本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆按质量份数计由以下成分制成：42.5级普通硅酸盐水泥320份，s95级矿粉113份，ⅱ级粉煤灰20份，石灰石粉10份，钢渣粉20份，沸石粉20份，醋酸乙烯酯共聚物3份，聚丙烯纤维5份，机制砂350份，硫酸铝基无碱液体速凝剂15份，聚羧酸高效减水剂13份，水114份；
[0046]
所述42.5级普通硅酸盐水泥的比表面积为340m2·
kg
‑1～355m2·
kg
‑1，所述ⅱ级粉煤灰的细度小于15％，烧失量小于8％；所述聚丙烯纤维的长度为3mm～5mm；所述机制砂中粒径0.60mm～1.18mm的机制砂为131份，粒径0.30mm～0.60mm的机制砂为219份。
[0047]
本实施例绿色多用途快凝型修补砂浆的制备方法具体过程为：按照目标产物修补砂浆的组成，将320份42.5级普通硅酸盐水泥、113份s95级矿粉、20份ⅱ级粉煤灰、10份石灰石粉、20份钢渣粉、20份沸石粉、3份醋酸乙烯酯共聚物、5份聚丙烯纤维、131份粒径0.60mm～1.18mm的机制砂、219份粒径0.30mm～0.60mm的机制砂放置于搅拌机中搅拌分散均匀，然后加入114份水和13份聚羧酸高效减水剂搅拌4min调节稠度，再加入15份硫酸铝基无碱液体速凝剂搅拌30s，得到修补砂浆。
[0048]
对本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆进行性能检测，结果如表3所示。
[0049]
表3
[0050][0051][0052]
从表3可以看出，本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆具有凝结快、强度高的特点，适用于建筑墙面裂缝的修补，初期流动性较大便于施工，随后开始失去塑性粘结在裂缝中。
[0053]
实施例4
[0054]
本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆按质量份数计由以下成分制成：42.5级普通硅酸盐水泥310份，s95级矿粉150份，ⅱ级粉煤灰50份，石灰石粉20份，沸石粉10份，乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物5份，聚丙烯纤维5份，机制砂390份，硫酸铝基无碱液体速凝剂8份，聚羧酸系高效减水剂12份，水100份；
[0055]
所述42.5级普通硅酸盐水泥的比表面积为340m2·
kg
‑1～355m2·
kg
‑1，所述ⅱ级粉煤灰的细度小于15％，烧失量小于8％；所述聚丙烯纤维的长度为3mm～5mm；所述机制砂中粒径1.18～2.36mm的机制砂为52份，粒径0.60mm～1.18mm的机制砂为130份，粒径0.30mm～0.60mm的机制砂为208份。
[0056]
本实施例绿色多用途快凝型修补砂浆的制备方法具体过程为：按照目标产物修补砂浆的组成，将310份42.5级普通硅酸盐水泥、150份s95级矿粉、50份ⅱ级粉煤灰、20份石灰石粉、5份乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、5份聚丙烯纤维、52份粒径1.18～2.36mm的机制砂、130份粒径0.60mm～1.18mm的机制砂、208份粒径0.30mm～0.60mm的机制砂放置于搅拌机中搅拌分散均匀，然后加入100份水和12份聚羧酸高效减水剂搅拌4min调节稠度，再将8份硫酸铝基无碱液体速凝剂搅拌30s，得到修补砂浆。
[0057]
对本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆进行性能检测，结果如表4所示。
[0058]
表4
[0059][0060]
从表4可以看出，本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆具有流动性好、强度高、耐磨性好的优点，适合于路面的各种病害修补，有效减少了出现外界因素导致的修补缺陷。
[0061]
实施例5
[0062]
本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆按质量份数计由以下成分制成：42.5级普通硅酸盐水泥300份，s95级矿粉100份，ⅱ级粉煤灰10份，石灰石粉30份，钢渣粉10份，沸石粉10份，丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉5份，机制砂390份，硫酸铝基无碱液体速凝剂30份，聚羧酸系高效减水剂10份，水120份；
[0063]
所述42.5级普通硅酸盐水泥的比表面积为340m2·
kg
‑1～355m2·
kg
‑1，所述ⅱ级粉煤灰的细度小于15％，烧失量小于8％；所述机制砂中粒径2.36mm～4.75mm的机制砂为76份，粒径1.18～2.36mm的机制砂为184份，粒径0.30mm～1.18mm的机制砂为130份。
[0064]
本实施例绿色多用途快凝型修补砂浆的制备方法具体过程为：按照目标产物修补砂浆的组成，将300份42.5级普通硅酸盐水泥、100份s95级矿粉、10份ⅱ级粉煤灰、30份石灰石粉、10份钢渣粉、10份沸石粉、5份丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、76份粒径2.36mm～4.75mm的机制砂、184份粒径1.18～2.36mm的机制砂、130份粒径0.30mm～1.18mm的机制砂放置于搅拌机中搅拌分散均匀，然后加入120份水和10份聚羧酸系高效减水剂搅拌2min调节稠度，再将30份硫酸铝基无碱液体速凝剂通过喷射机的高压空气喷射作用加入进行瞬时混合搅拌20s，得到修补砂浆，并通过喷射机的管道喷射至待修补面进行修补工作。
[0065]
对本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆进行性能检测，结果如表5所示。
[0066]
表5
[0067][0068]
从表5可以看出，本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆具有凝结时间极短、拉伸粘结强度较高的特点，在喷射修补时瞬间被高压空气压密，粘结在修补表面上，适合于隧道顶端或侧壁的砂浆剥落、开裂的修补。
[0069]
实施例6
[0070]
本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆按质量份数计由以下成分制成：42.5级普通硅酸盐水泥250份，s95级矿粉150份，ⅱ级粉煤灰10份，石灰石粉30份，钢渣粉20份，沸石粉10份，机制砂450份，硫酸铝基无碱液体速凝剂40份，聚羧酸系高效减水剂8份，水120份；
[0071]
所述42.5级普通硅酸盐水泥的比表面积为340m2·
kg
‑1～355m2·
kg
‑1，所述ⅱ级粉煤灰的细度小于15％，烧失量小于8％；所述机制砂中粒径2.36mm～4.75mm的机制砂为140份，粒径1.18～2.36mm的机制砂为100份，粒径0.30mm～1.18mm的机制砂为210份。
[0072]
本实施例绿色多用途快凝型修补砂浆的制备方法具体过程为：按照目标产物修补砂浆的组成，将250份42.5级普通硅酸盐水泥、150份s95级矿粉、10份ⅱ级粉煤灰、30份石灰石粉、20份钢渣粉、10份沸石粉、140份粒径2.36mm～4.75mm的机制砂、100份粒径1.18～2.36mm的机制砂、140份粒径0.30mm～1.18mm的机制砂放置于搅拌机中搅拌分散均匀，然后加入120份水和8份聚羧酸系高效减水剂搅拌2min调节稠度，再将40份硫酸铝基无碱液体速凝剂通过喷射机的高压空气喷射作用加入进行瞬时混合搅拌20s，得到修补砂浆，并通过喷射机的管道喷射至待修补面进行修补工作。
[0073]
表6
[0074][0075]
从表6可以看出，本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆具有凝结时间极短、拉伸粘结强度较高的特点，在喷射修补时瞬间被高压空气压密，粘结在修补表面上，适合于隧道
顶端或侧壁的砂浆剥落、开裂的修补。
[0076]
实施例7
[0077]
本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆按质量份数计由以下成分制成：42.5级普通硅酸盐水泥350份，s95级矿粉50份，ⅱ级粉煤灰50份，石灰石粉10份，钢渣粉20份，沸石粉20份，丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉10份，聚丙烯纤维15份，机制砂350份，硫酸铝基无碱液体速凝剂5份，聚羧酸系高效减水剂15份，水95份；
[0078]
所述42.5级普通硅酸盐水泥的比表面积为340m2·
kg
‑1～355m2·
kg
‑1，所述ⅱ级粉煤灰的细度小于15％，烧失量小于8％；所述机制砂中粒径2.36mm～4.75mm的机制砂为76份，粒径1.18～2.36mm的机制砂为184份，粒径0.30mm～1.18mm的机制砂为130份。
[0079]
本实施例绿色多用途快凝型修补砂浆的制备方法具体过程为：按照目标产物修补砂浆的组成，将350份42.5级普通硅酸盐水泥、50份s95级矿粉、50份ⅱ级粉煤灰、10份石灰石粉、20份钢渣粉、20份沸石粉、10份丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、15份聚丙烯纤维、100份粒径1.18～2.36mm的机制砂、250份粒径0.30mm～1.18mm的机制砂放置于搅拌机中搅拌分散均匀，然后加入95份水和15份聚羧酸系高效减水剂搅拌2min调节稠度，再将5份硫酸铝基无碱液体速凝剂搅拌30s，得到修补砂浆。
[0080]
表7
[0081][0082][0083]
从表7可以看出，本实施例的绿色多用途快凝型修补砂浆具有流动性好、强度高、耐磨性好的优点，适合于路面的各种病害修补，有效减少了出现外界因素导致的修补缺陷。
[0084]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。