[發明專利]一種水工混凝土結構修補用高延性水泥基復合材料

有效

• 申請號: 201710660820.7
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN107445545B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 陳波;郭麗萍;白銀;寧逢偉
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B28/06;C04B14/28;C04B14/06;C04B16/06;C04B111/74;C04B111/20
• 代理公司: 南京匯恒知識產權代理事務所(普通合伙) 32282
• 代理人: 王月霞

一種水工混凝土結構修補用高延性水泥基復合材料，質量份數組成如下，水泥20～60份、粉煤灰0～80份、磨細礦渣0～80份、輕質鈣粉5～10份、納米SiO₂ 1～5份、細集料25～40份、水20～40份、減水劑0.1～1份、聚乙烯醇纖維0.5～2.5份。本發明的水工混凝土結構修補用高延性水泥基復合材料，拌合物的含氣量7～10%；28天齡期時，單軸拉伸應變≥5.0%，立方體抗壓強度≥60MPa，抗凍性能≥F500，抗硫酸鹽侵蝕性能≥KS300，抗氯離子滲透性能D_RCM≤2.0×10^?12m²/s，與基底結構混凝土拉伸粘結強度≥5.0MPa。本發明提供的水工混凝土結構修補用高延性水泥基復合材料，在不摻加引氣劑、防腐劑和增稠劑的情況下，具有優異的耐久性能，與既有結構協同作用能力強，修補加固效果顯著。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種水工混凝土結構修補用高延性水泥基復合材料及其應用。

背景技術

我國的水利水電工程在水力發電、防洪減災、工農業用水、航運、水產和環保旅游等方面，發揮了巨大的社會效益和經濟效益。水工混凝土建筑物和其他建筑物一樣，建成投入運行后，逐步步入“中老年”，各種老化和病害問題已逐漸顯露出來，有些已嚴重影響工程的安全運行。水工混凝土建筑物修補加固工作已經成為我國當前水利水電工程中十分突出的問題。

水工結構物大多處于嚴酷服役環境下。在高寒地區，結構物對材料抗凍性要求較高，極端低溫在-20℃～-40℃，通常要求抗凍性≥F350，甚至≥F400；在鹽漬土環境下或海洋環境下，存在腐蝕性的硫酸根離子、氯離子以及其他侵蝕性離子，要求結構混凝土具有較高的抗硫酸鹽、抗氯離子侵蝕能力，明確要求≥KS200、D_RCM≤4.0×10^-12m²/s等。

目前亟待解決的問題是傳統的修補材料無法滿足嚴酷環境下結構混凝土修補的高耐久性技術要求。水泥基材料盡管強度高，但存在明顯的脆性破壞的特征，抗拉變形能力低、脆性大、易開裂，抗凍性和抗離子侵蝕等耐久性能不足等，在修補工程上使用時，經常在很短的時間里就產生開裂、脫粘、剝蝕的現象。而有機高分子修補材料，如環氧砂漿、環氧膠泥、聚脲、聚合物砂漿等，盡管粘結強度高，但成本高昂且由于環氧的熱膨脹系數是混凝土的兩倍以上，使修補層與基底混凝土的溫度變形嚴重不協調，在經歷數個寒暑的高低溫交替以后，會產生修補層整體脫落、過早失效的現象。因此，水工混凝土修補進入了“壞了修，修了壞”的惡性循環。

在混凝土結構的修補加固中，修復質量的好壞不僅決定著結構的安全性和水利水電設施正常使用功能的發揮，也牽涉到巨額補強加固維修費用。因此，非常有必要開發高耐久、高粘結性能、高變形性能的新型的修補材料，延長修補的時間間隔，降低維護的經濟成本。

發明內容

針對目前傳統修補材料在嚴酷服役條件下的耐久性不足、與既有結構協同作用能力弱的問題，本發明提供一種具有高耐久性能、高粘結能力和高變形能力的水工混凝土結構修補用高延性水泥基復合材料。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種水工混凝土結構修補用高延性水泥基復合材料，所述復合材料按照質量份數由以下組分組成：水泥20～60份、粉煤灰0～80份、磨細礦渣0～80份、輕質鈣粉5～10份、納米SiO₂1～5份、細集料25～40份、水20～40份、減水劑0.1～1份、聚乙烯醇纖維0.5～2.5份。

所述水泥為通用硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥中的一種，強度等級≥42.5。

所述粉煤灰為I級或II級F類粉煤灰。

所述磨細礦渣為S75級及以上礦渣。