空心板梁底板纵向裂缝及缺陷腔内灌浆加固用灌浆料的制作方法

1.本技术涉及建筑及桥梁结构维修领域，更具体地说，它涉及一种空心板梁底板纵向裂缝及缺陷腔内灌浆加固用灌浆料。


背景技术：

2.预应力混凝土空心板梁桥是中、小跨径主力桥型，然而随着运营时间的增长，由于预应力混凝土空心板梁桥自身在预制期间的施工缺陷以及使用阶段外部环境、荷载等因素共同作用下，该类桥梁陆续出现了如下病害：(1)空心板梁底板下表面出现纵向裂缝，且于底板内竖向贯穿；(2)空心板梁腔内进水，积水透过底板纵向裂缝渗出、析白；(3)从空心板梁底板钻取的芯样来看，底板实际厚度偏薄的现象十分突出；(4)内窥镜检测表明，底板厚度偏薄时，钢绞线直接裸露于内腔中，而且呈锈蚀状态。为了提高空心板梁的安全性能和耐久性能，需要对以上这些裂缝等缺陷进行及时的修复。
3.常用的一种修复方法是压力灌注设备向空心板梁腔内灌注修复剂、灌浆料等加固材料，修复剂、灌浆料在空心板梁腔内自行流动，通过修复剂或者灌浆料渗透到裂缝中，然后对裂缝进行填充、对裸露的钢绞线进行覆盖、补足缺省的底板厚度,待修复剂或者灌浆料固化后，即可完成对裂缝及缺陷的修复。
4.但是，发明人发现存在以下几个问题：(1)由于裂缝及缺陷表面多存在一些灰尘杂物，即使进行了基本的清理后，还是会有灰尘残留在裂缝及缺陷的混凝土界面上，导致灌浆料无法和裂缝及缺陷表面混凝土充分结合，影响对裂缝及缺陷的修复效果；(2)修复剂、灌浆料在空心板梁腔内自行流动距离太短，增加施工难度和费用；(3)灌浆料泌水性太差，水泥浆体所含水分从浆体中严重析出，导致压力灌注设备在施工过程中经常性堵管，而且修复后的空心板梁底板厚度不均匀。


技术实现要素：

5.为了改善灌浆料的泌水性能、增加灌浆料在空心板梁腔内自行流动距离，使得灌浆料同裂缝及缺陷表面混凝土良好粘结、提高对空心板梁底板纵向裂缝等缺陷的修复效果，本技术提供一种空心板梁底板纵向裂缝及缺陷腔内灌浆加固用灌浆料。
6.本技术提供一种空心板梁底板纵向裂缝及缺陷腔内灌浆加固用灌浆料，采用如下的技术方案：一种灌浆料，原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥50
‑
81份，有机膨润土4
‑
9份，乙醇10
‑
19份，纳米硅溶胶10
‑
21份，十二烷基三甲基氢氧化铵8
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17份，烷基糖苷5
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12份，消泡剂3
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8份，流平剂1
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6份，填料10
‑
23份，粉煤灰6
‑
14份，其他助剂5
‑
12份，水90
‑
135份。
7.通过采取上述技术方案，纳米硅溶胶和乙醇相溶，十二烷基三甲基氢氧化铵溶于乙醇但是不溶于水，十二烷基三甲基氢氧化铵包裹住乙醇和纳米硅溶胶的混合物，从而十二烷基三甲基氢氧化铵在浆料体系中形成油包水结构；同时十二烷基三甲基氢氧化铵和烷
基糖苷复配而具有良好的渗透性和润湿性，随着灌浆料流入缝隙中，十二烷基三甲基氢氧化铵和烷基糖苷可以很好地润湿裂缝表面，而且随着十二烷基三甲基氢氧化铵润湿裂缝表面，乙醇和纳米硅溶胶被释放出来，纳米硅溶胶再凭借其优异的渗透性进一步地渗入到更加细微的裂缝中，纳米硅溶胶和裂缝的表面充分接触。
8.而且有机膨润土失水后，可以吸附乙醇，从而纳米硅溶胶因离开乙醇而聚合形成高聚硅胶，最后形成强度优异的网格状高分子交联物，提高裂缝修复后的强度。从而本技术的灌浆料可以充分润湿裂缝表面，同时可以充分渗入到裂缝中并与裂缝表面混凝土充分接触，对裂缝进行更好地修复。同时，本技术加入了粉煤灰，可以改善灌浆料的泌水性能和保水性能，进而本技术可以增加灌浆料在空心板梁腔内自行流动距离，使得灌浆料同裂缝及缺陷表面混凝土良好粘结、提高对空心板梁底板纵向裂缝等缺陷的修复效果。
9.优选的，原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥65
‑
74份，有机膨润土6
‑
8份，乙醇15
‑
17份，纳米硅溶胶17
‑
19份，十二烷基三甲基氢氧化铵12
‑
14份，烷基糖苷7
‑
10份，消泡剂4
‑
6份，流平剂2
‑
4份，填料16
‑
19份，粉煤灰8
‑
10份，其他助剂9
‑
11份，水112
‑
123份。
10.优选的，原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥68份，有机膨润土7份，乙醇16份，纳米硅溶胶18份，十二烷基三甲基氢氧化铵13份，烷基糖苷8份，消泡剂5份，流平剂3份，填料18份，粉煤灰9份，其他助剂10份，水119份。
11.优选的，所述其他助剂包括氯化钙和镁铝水滑石，所述氯化钙和镁铝水滑石的用量质量比为1：(2.3
‑
3.6)。
12.通过采取上述技术方案，氯化钙可以和乙醇形成结合醇，从而有助于乙醇和纳米硅溶胶的逐渐分离，促进纳米硅溶胶形成强度优异的网格状高分子交联物，提高裂缝修复后的强度；同时镁铝水滑石可以吸附氯离子和乙醇，进一步促进乙醇和纳米硅溶胶的逐渐分离的同时，减少灌浆料中的游离氯离子，从而可以减少氯离子对混凝土构筑物结构的腐蚀。
13.优选的，所述其他助剂还包括碳纳米管和半胱氨酸，所述碳纳米管、镁铝水滑石和半胱氨酸的用量质量比为(2
‑
4)：(1
‑
3)：1。
14.通过采取上述技术方案，碳纳米管可以进一步吸附乙醇，促进纳米硅溶胶形成强度优异的网格状高分子交联物；半胱氨酸的
‑
sh端与镁铝水滑石层板上的金属离子形成配位键，l
‑
半胱氨酸的
‑
nh3与碳纳米管表面的电负性基团
‑
coo
‑
和
‑
o
‑
结合，使得碳纳米管和镁铝水滑石配合，提高对氯离子的吸附效果；而且碳纳米管和纳米硅溶胶作用，可以填充纳米硅溶胶中的微小裂缝，从而进一步提高裂缝修复后的强度。
15.优选的，所述流平剂包括减水剂和日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶，所述减水剂和日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶的用量质量比为1:(3
‑
6)。
16.通过采取上述技术方案，日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶的粘结性能十分优异，从而可以使得灌浆料和裂缝表面混凝土稳定地结合，而且日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶具有超低粘度和极强的渗透性，促进灌浆料向裂缝的渗透；减水剂则是可以改善灌浆料的流动性。
17.优选的，所述消泡剂为高级脂肪醇类消泡剂。
18.优选的，所述填料包括木质纤维和硅酸镁铝，所述木质纤维和硅酸镁铝的用量质量比为(1.3)：1。
19.通过采用上述技术方案，木质纤维可以填充纳米硅溶胶内的细微缝隙，提高纳米硅溶胶对裂缝的修复强度，而且木质纤维可以提高灌浆料与裂缝表面混凝土的粘结强度和灌浆料强度的均匀性，进一步提高对裂缝的修复效果；硅酸镁铝则是和纳米硅溶胶作用，调节纳米硅溶胶的粘性，使得灌浆料与裂缝更好地结合。
20.优选的，一种灌浆料的制备方法，包括以下步骤：将乙醇和纳米硅溶胶混合得到第一混合液，然后将第一混合液和十二烷基三甲基氢氧化铵混合得到第二混合液；将水加入第二混合液中，得到第三混合液；将硅酸盐水泥、有机膨润土、烷基糖苷、消泡剂、流平剂、填料、粉煤灰和其他助剂加入第三混合液中，得到灌浆料。
21.通过采取上述技术方案，使得乙醇和纳米硅溶胶混合后，加入十二烷基三甲基氢氧化铵混合，再加入水进行混合，可以促使十二烷基三甲基氢氧化铵分散在乙醇和纳米硅溶胶周侧，在灌浆料体系中形成油包水的结构，从而可以制备得到性能优异的灌浆料。
22.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术中，十二烷基三甲基氢氧化铵包裹住乙醇和纳米硅溶胶的混合物，从而十二烷基三甲基氢氧化铵在浆料体系中形成油包水结构；随着灌浆料渗入缝隙中，十二烷基三甲基氢氧化铵和烷基糖苷可以很好地润湿裂缝表面，从而在乙醇和纳米硅溶胶被释放出来，纳米硅溶胶和裂缝的表面充分接触，在纳米硅溶胶最后形成强度优异的网格状高分子交联物，提高裂缝修复后的强度；2、本技术的其他助剂中，氯化钙有助于乙醇和纳米硅溶胶的逐渐分离，促进纳米硅溶胶形成强度优异的网格状高分子交联物，提高裂缝修复后的强度；同时镁铝水滑石可以吸附氯离子和乙醇，减少灌浆料中的游离氯离子，从而可以减少氯离子对桥体结构的腐蚀；3、本技术的其他助剂中，半胱氨酸使得碳纳米管和镁铝水滑石配合，提高对氯离子的吸附；而且碳纳米管和纳米硅溶胶作用，可以填充纳米硅溶胶中的微小裂缝，从而进一步提高裂缝修复后的强度；4、本技术制备得到灌浆料流动性能好、渗透性强、粘结强度高、不泌水，而且具有较高的抗压强度；本技术的灌浆料在水平自行流动距离超过20m，有利于压力灌注设备向空心板梁腔内灌注灌浆料施工。本技术的灌浆料不沁水，利用压力灌注设备向空心板梁腔内灌注施工时，灌浆料均匀，水泥浆液和填料没有离析分层。并且材料在灌注端附近没有明显堆积，灌注端和出浆端材料厚度差不超过2cm，在空心板梁纵向平坡或者坡度较小情况下，有利于施工；并且在灌注施工过程不会出现灌浆料堵管导致的施工中断现象；在压力灌浆施工时，灌浆料均匀不分层，无明显沉淀，灌浆料凝固后，表面也无明显收缩裂缝，有效提升空心板梁加固后的耐久性能。
具体实施方式
23.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。实施例
24.本技术中的组分均可以通过市售获得，其中，硅酸盐水泥购自合肥砾金科技有限公司，货号：bsn。有机膨润土购自合肥砾金科技有限公司，货号：88
‑
009。纳米硅溶胶购自广
州固铁新材料有限公司，型号：gt
‑
30。烷基糖苷购自山东铭诚化工有限公司，货号：apg1214。高级脂肪醇类消泡剂购自广州市中万新材料有限公司，货号：w
‑
1810。碳纳米管购自上海巷田纳米材料有限公司，货号：xt
‑
cnts。减水剂购自安徽泰润建材有限公司，货号：tr
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jssjsj。木质纤维购自郑州鼎仟诺化工产品有限公司，货号：01。活性炭购自河南嵩山科技有限公司。粉煤灰为石家庄大恒矿产品加工有限公司的一级粉煤灰，型号为fmh
‑
325。
25.实施例1以实施例1为例，一种灌浆料，包括以下组分：硅酸盐水泥50kg，有机膨润土5kg，乙醇15kg，纳米硅溶胶10kg，十二烷基三甲基氢氧化铵8kg，烷基糖苷5kg，消泡剂4kg，流平剂2kg，填料10kg，粉煤灰4kg，其他助剂5kg，水90kg。
26.流平剂包括减水剂和日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶，减水剂和日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶的用量质量比为1:4。
27.消泡剂为高级脂肪醇类消泡剂。
28.填料包括木质纤维和硅酸镁铝，木质纤维和硅酸镁铝的用量质量比为3：1。
29.其他助剂包括氯化钙和镁铝水滑石，氯化钙和镁铝水滑石的用量质量比为1：3.3。
30.一种灌浆料的制备方法，包括以下步骤：将乙醇和纳米硅溶胶在60转/分钟下，混合10分钟得到第一混合液。
31.然后将第一混合液和十二烷基三甲基氢氧化铵，在20转/分钟下，混合5分钟得到第二混合液。
32.将水加入第二混合液中，在50转/分钟下，混合15分钟得到第三混合液.将硅酸盐水泥、有机膨润土、烷基糖苷、消泡剂、流平剂、填料、粉煤灰和其他助剂加入第三混合液中，在45转/分钟下，混合10分钟得到灌浆料。
33.实施例2
‑
10实施例2
‑
10与实施例1的不同之处在于：灌浆料中组分的含量不同，具体见表1和表2。
34.表1
表2
实施例12实施例12和实施例3的不同之处在于：其他助剂中，氯化钙和镁铝水滑石的用量质
量比为1：2.3。
35.实施例13实施例13和实施例3的不同之处在于：其他助剂中，氯化钙和镁铝水滑石的用量质量比为1：3.6。
36.实施例14实施例14和实施例3的不同之处在于：其他助剂还包括碳纳米管和半胱氨酸，碳纳米管、镁铝水滑石和半胱氨酸的用量质量比为2：1：1。
37.实施例15实施例15和实施例3的不同之处在于：其他助剂还包括碳纳米管和半胱氨酸，碳纳米管、镁铝水滑石和半胱氨酸的用量质量比为3：2：1。
38.实施例16实施例16和实施例3的不同之处在于：其他助剂还包括碳纳米管和半胱氨酸，碳纳米管、镁铝水滑石和半胱氨酸的用量质量比为4：3：1。
39.实施例17实施例17和实施例3的不同之处在于：其他助剂还包括碳纳米管和半胱氨酸，碳纳米管、镁铝水滑石和半胱氨酸的用量质量比为5：1：1。
40.实施例18实施例18和实施例3的不同之处在于：其他助剂还包括碳纳米管和半胱氨酸，碳纳米管、镁铝水滑石和半胱氨酸的用量质量比1：4：1。
41.实施例19实施例19和实施例3的不同之处在于：其他助剂用等量的活性炭替换碳纳米管。
42.实施例20实施例20和实施例3的不同之处在于：流平剂包括减水剂和日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶，减水剂和日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶的用量质量比为1:3。
43.实施例21实施例21和实施例3的不同之处在于：流平剂包括减水剂和日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶，减水剂和日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶的用量质量比为1:6。
44.实施例22实施例22和实施例3的不同之处在于：流平剂为减水剂。
45.实施例23实施例23和实施例3的不同之处在于：流平剂为日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶。
46.实施例24实施例24和实施例3的不同之处在于：流平剂为羧甲基纤维素。
47.实施例25实施例25和实施例3的不同之处在于：填料包括木质纤维和硅酸镁铝，木质纤维和硅酸镁铝的用量质量比为1：1。
48.实施例26实施例26和实施例3的不同之处在于：填料包括木质纤维和硅酸镁铝，木质纤维和硅酸镁铝的用量质量比为3：1。
49.实施例27实施例27和实施例3的不同之处在于：填料为木质纤维。
50.实施例28实施例28和实施例3的不同之处在于：填料为硅酸镁铝。
51.对比例对比例1对比例1和实施例3的不同之处在于：灌浆料中不包括十二烷基三甲基氢氧化铵，一种灌浆料的制备方法包括以下步骤：将乙醇和纳米硅溶胶在60转/分钟下，混合10分钟得到混合液。
52.将水、硅酸盐水泥、有机膨润土、烷基糖苷、消泡剂、流平剂、填料和其他助剂加入混合液中，在45转/分钟下，混合10分钟得到灌浆料。
53.对比例2对比例2与实施例3的不同之处在于：将十二烷基三甲基氢氧化铵替换成等量的十二烷基三甲基氯化铵。
54.对比例3对比例3与实施例3的不同之处在于：灌浆料中不包括烷基糖苷。
55.对比例4对比例4与实施例3的不同之处在于：将烷基糖苷替换成等量的十二烷基磺酸钠。
56.对比例5对比例5和实施例3的不同之处在于：灌浆料中不包含其他助剂。
57.对比例6一种灌浆料，包括以下组分：硅酸盐水泥60kg，有机膨润土6kg，纳米硅溶胶12kg，高级脂肪醇类消泡剂8kg，减水剂6kg，玻璃纤维粉20kg，水80kg。
58.一种灌浆料的制备方法，包括以下步骤：将硅酸盐水泥、有机膨润土、纳米硅溶胶、高级脂肪醇类消泡剂、减水剂、玻璃纤维粉和水，在45转/分钟下，混合10分钟得到灌浆料。
59.性能检测试验按照gb/t50448
‑
2015和gb50728
‑
2011中记载的检测方法，对实施例1
‑
28以及对比例1
‑
6制备得到灌浆料进行相关性能检测，检测结果见表3和表4。
60.表3
表4
由实施例1
‑
5与对比例的检测结果可知，本技术的灌浆料流动性优异，可以很好地填补裂缝，填补后的裂缝具有良好的强度；其中实施例3的性能最优。
61.由实施例6
‑
10的检测结果可知，十二烷基三甲基氢氧化铵和烷基糖苷的加入量对灌浆料的性能有一定影响，但是在十二烷基三甲基氢氧化铵和烷基糖苷的加入量一起改变的时候，灌浆料的性能变化较大，说明十二烷基三甲基氢氧化铵和烷基糖苷之间有一定的复配作用。同时结合对比例1
‑
4的检测结果可知，十二烷基三甲基氢氧化铵和烷基糖苷的加入可以提高灌浆料的性能。
62.由实施例12
‑
19以及对比例5的检测结果可知，其他助剂的加入，可以提高灌浆料的性能，并且当其他助剂中加入合适量的碳纳米管和半胖氨酸后，可以进一步提高灌浆料的性能。
63.由实施例20
‑
24的检测结果可知，合适量的减水剂和日本肖邦sho
‑
bond裂缝修复胶的配合，可以进一步提高灌浆料的性能；而结合实施例25
‑
28的检测结果可知，木质纤维和硅酸镁铝的加入，可以很好地提高修复后裂缝的强度。
64.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。