[发明专利]一种超高性能水泥基修补材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超高性能水泥基修补材料及其制备方法。本发明所述超高性能水泥基修补材料的各组成成分以质量份计算：水泥100份，掺合料15~50份，纳米增强剂2~15份，抗裂组分3~10份，砂80~220份，纤维10~30份，高性能减水剂2~5份，水15~35份。本发明所述超高性能水泥基修补材料不仅具有超高的抗压强度、抗弯强度、粘结强度以及极低的收缩性能，还具有优异的施工性能、较高的弹性模量以及超高的耐久性能。本发明所述材料具有修补、加固、防渗、防护等作用，从而延长修补材料和结构物的使用寿命。此外本发明所述材料还可以作为结构节点的接缝材料使用。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种修补材料，具体涉及一种可用于水工、土木、交通、电力、海港等工程中对混凝土具有修补、加固、防渗、防护等作用的修补材料及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土结构在服役中在荷载与环境因素耦合作用下性能劣化是必然且长期的物理、化学过程，进而导致混凝土产生裂缝和腐蚀破坏，严重降低混凝土结构的承载能力和抗渗透性能。为延长建筑物使用寿命，对既有混凝土结构的防护和修补已成为人们关注的焦点，已成为水泥混凝土行业发展的重点方向。

修补材料一般可分为三类：无机修补材料，主要是指普通水泥和集料配制的砂浆和混凝土及使用特种水泥配制的水泥基修补材料；有机材料与无机材料复合的聚合物修补材料，主要有聚合物改性砂浆及混凝土等；有机高分子材料，如环氧树脂、聚胺脂和丙烯酸等各种树脂材料。然而目前的修补技术仍存在较多问题，如新修补层与老混凝土层之间的粘结问题，新修补层和老混凝土之间的不同收缩系数容易造成的脱空和剥离问题以及修补材料本身的强度、抗裂性能和耐候性。因此，修补效果并不理想，开裂、脱落现象十分严重。专利200510110126.5公开了一种水泥混凝土构筑物修补材料，通过硅酸盐水泥、脂肪族减水剂、粗细骨料、纤维、激发剂等技术措施，修补材料具有较好的抗压、抗折、粘结强度，然而未能有效解决修补材料的收缩开裂问题。专利200910184938.2公开了一种混凝土修补材料及其制备方法，通过矿渣粉、水玻璃、聚醋酸乙烯酯乳胶粉聚丙烯纤维、石英砂、石英粉和水实现了修补材料28d抗压强度78.1MPa，抗折强度8.6MPa，28d粘结强度3.2MPa。然而修补材料粘结强度和弹性模量不高，结构修补加固时会易出现变形不匹配，极易产生开裂。

发明内容

针对现有混凝土修补材料尚无法兼顾高强度、高粘结性能、低收缩、高弹性模量等性能，本发明提出一种超高性能水泥基修补材料，不仅具有超高的抗压强度、抗弯强度、粘结强度以及极低的收缩性能，还具有优异的施工性能、较高的弹性模量以及超高的耐久性能。

本发明提供了一种超高性能水泥基修补材料，包括以下成分，各种成分以质量份计算：

所述水泥为强度等级42.5及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；

所述掺合料为硅灰、超细矿粉、超细偏高岭土、超细沸石粉、石灰石粉、石英粉的任意两种或三种材料的混合物，且掺合料比表面积大于6000m2/kg；

所述纳米增强剂由纳米材料、分散剂以及水以任意比例配制而成，所述纳米材料为氧化石墨烯、纳米二氧化硅、纳米黏土中一种或多种组合，所述分散剂为六偏磷酸钠、硝酸钾、柠檬酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、聚乙二醇、聚乙烯砒咯烷酮的一种或多种组合；