[發(fā)明專利]一種砂巖灌漿無機(jī)凝膠材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011278761.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN112374846B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱建鋒;王曉飛;王崗;李允峰;張彪;魏小紅;王芬;羅宏杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/12
• 分類號(hào): C04B28/12;C04B111/70
• 代理公司: 西安乾方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61259
• 代理人: 胡思棉

一種砂巖灌漿無機(jī)凝膠材料，各組分及配比，以質(zhì)量百分比計(jì)，水硬性石灰漿料4％?64％、硫鋁酸鹽水泥漿料4％?64％、水性環(huán)氧樹脂漿料4％?64％、偏高嶺土漿料4％?64％。本發(fā)明的砂巖灌漿無機(jī)凝膠材料，為基礎(chǔ)配方，可適用所有砂巖文物保護(hù)修復(fù)。四種原料相輔相成，能夠?qū)Ω黜?xiàng)性能進(jìn)行靈活的調(diào)控，根據(jù)具體文物性能，可根據(jù)不同配比灌漿材料的性能區(qū)域分布圖選擇合適的灌漿材料配比進(jìn)行配制，可適用于多場景應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于砂巖類文物保護(hù)領(lǐng)域，尤其是指對(duì)砂巖類文物的裂縫等修復(fù)保護(hù)的可多場景應(yīng)用的灌漿材料及制備方法。

背景技術(shù)

砂巖石質(zhì)文物是人類發(fā)展歷程中時(shí)間跨度大、建造規(guī)模廣、內(nèi)容豐富的文物類型之一，具有重要的歷史、藝術(shù)、科學(xué)價(jià)值。然而，受到自然界各種應(yīng)力作用及人為破壞等因素的影響，此類文物在保存過程中常出現(xiàn)裂縫、斷裂等病害，進(jìn)而加速了巖體危斜、滲水，這些病害的出現(xiàn)嚴(yán)重危及文物的長久保存。為了消除裂縫、斷裂等病害，國內(nèi)外研究者制備了不同性能的砂巖灌漿材料。然而，現(xiàn)有研究結(jié)果主要針對(duì)灌漿材料單一性能的提高，但對(duì)砂巖灌漿材料的綜合性能調(diào)控研究較少，從而限制其多場景應(yīng)用。

水硬性石灰作為一種傳統(tǒng)的硅酸鹽材料，具有和水接觸后首先發(fā)生水硬過程，之后逐漸完成氣硬過程的“自我修復(fù)”特性。具有良好的透水、透氣性，和被加固材料具有良好的兼容性。歐美自20世紀(jì)70年代就開始將水硬性石灰應(yīng)用于歷史建筑物的修復(fù)中，日本在2000年開始采用法國生產(chǎn)的水硬性石灰，并廣泛用于歷史文物的修復(fù)之中。近年來，我國廣西花山巖畫的修復(fù)加固工程采用了歐洲生產(chǎn)的水硬性石灰材料進(jìn)行修復(fù)，取得較好的修復(fù)保護(hù)效果。但是，目前水硬性石灰在國內(nèi)的古建筑修復(fù)應(yīng)用中還存在著以下3方面問題:1)水硬性石灰材料本身固化慢；2)力學(xué)性能較低；3)耐久性差。造成黏結(jié)、填補(bǔ)等修復(fù)過程效果不理想。同時(shí)，目前該水硬性石灰修復(fù)材料全部由國外進(jìn)口，成本高昂。因此，其他研究人員也對(duì)砂巖文物保護(hù)替代材料進(jìn)行了諸多研究，比如偏高嶺土(MK)、硫鋁酸鹽水泥(SAC)、和水性環(huán)氧樹脂(WER)。

偏高嶺土中的活性成分有水硅酸鋁，可與水泥水化析出的氫氧化鈣反應(yīng)生成具有凝膠性質(zhì)的水化鈣鋁黃長石和二次C-S-H凝膠，其作為灌漿材料可增強(qiáng)材料的抗壓、抗彎和劈裂抗拉強(qiáng)度、抗彎韌性。但偏高嶺土本身硬度小、初凝終凝時(shí)間較長。

水性環(huán)氧樹脂的特點(diǎn)是具有低VOC含量，環(huán)境污染小，優(yōu)異的防腐性能等，生產(chǎn)成本低，在保護(hù)文物領(lǐng)域的使用范圍比較廣。但水性環(huán)氧樹脂在紫外線照射下易老化，且自身固化過程中收縮較大。

硫鋁酸鹽水泥也是一種常見的文物保護(hù)材料，本身具備硬度大，抗壓性強(qiáng)。但其自身脆性較大，凝固時(shí)間過于短暫，其次低堿水泥膨脹率較大，單獨(dú)使用會(huì)對(duì)文物造成破壞。這四類物質(zhì)在文物保護(hù)方面經(jīng)常單獨(dú)使用，但由于均存在某些方面性能的不足，導(dǎo)致在文物保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用范圍很窄，限制了多場景應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于砂巖文物保護(hù)灌漿材料，可根據(jù)文物類型選擇具體的灌漿材料作為修補(bǔ)保護(hù)材料，可適用各類砂巖文物保護(hù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種砂巖灌漿無機(jī)凝膠材料，各組分及配比，以質(zhì)量百分比計(jì)，水硬性石灰漿料4％-64％、硫鋁酸鹽水泥漿料4％-64％、水性環(huán)氧樹脂漿料4％-64％、偏高嶺土漿料4％-64％。

水硬性石灰漿料，以質(zhì)量百分比計(jì)，在水硬性石灰中混勻有65％水、1％蔗糖；硫鋁酸鹽水泥漿料，以質(zhì)量百分比計(jì)，在硫鋁酸鹽水泥中混勻有50％水；水性環(huán)氧樹脂漿料，以質(zhì)量百分比計(jì)，在水性環(huán)氧樹脂中混勻有50％固化劑；偏高嶺土漿料，以質(zhì)量百分比計(jì)，在偏高嶺土中混勻后65％水、0.6％硅酸鉀、1.38％含氫氧根無機(jī)堿化物、0.75％減水劑。蔗糖為紅糖或白糖。含氫氧根無機(jī)堿化物為KOH、NaOH或Ca(OH)2。

優(yōu)選配方為水硬性石灰漿料24％、硫鋁酸鹽水泥漿料36％、水性環(huán)氧樹脂漿料24％、偏高嶺土漿料16％。適用于大部分砂巖文物保護(hù)修復(fù)。