一种低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料

技术领域

本发明属于混凝土缺陷修补工程领域，具体涉及一种低负温环境下用于混凝土深层裂缝修复用的快硬注浆料。

背景技术

裂缝是常见的混凝土缺陷之一，它不仅影响混凝土外观，同时降低混凝土的抗渗性能，同时会影响混凝土的耐久性，缩短其使用寿命。根据裂缝深度分类，混凝土裂缝可分为浅层裂缝和深层裂缝。对于浅层裂缝，可采用开槽灌缝填充的工艺修复；对于深层裂缝，多采用压力注胶/注浆的方法修复。不同的修复工艺需要不同的修复材料进行施工。目前，混凝土裂缝的修复材料主要有：水泥基注浆料、聚氨酯类裂缝胶及环氧树脂类注缝胶等。

水泥基注浆料常用于混凝土浅层裂缝的填充修复，当其用于深层裂缝注浆时，为提高渗透性，浆液用水量往往较大，很容易造成泌水收缩，且浆液固化后由于干缩大、易开裂、粘结强度低等弊端，注浆料极易与原混凝土脱离，造成修复失效。聚氨酯类裂缝胶多用于浅层裂缝的漫灌修复。环氧树脂类注缝胶通过压力作用下非常适合用于混凝土深层裂缝处理，但是随着施工气温的降低，该材料的粘度增加很快，当气温由25℃降低到10℃时，普通环氧胶液的粘度往往会增加2～4倍甚至更多，较高的粘度阻碍了胶液在裂缝中的渗透和流动，这直接会影响裂缝修补效果。尤其当气温低于5℃甚至为负温时，不仅注胶困难，环氧树脂胶液甚至无法正常固化，导致无法施工。此外，有机类修复材料还普遍存在材料匹配性不高、耐久性差、环保性不足、单价高等问题。

专利CN201810798120.9发明基于磷镁材料的混凝土裂缝修补材料及其施工工艺，该材料流动度为220mm左右，只能用于混凝土表层裂缝修补，对于深度裂缝、尤其是大厚度混凝土的贯穿裂缝不能完全修复解决。专利CN201510046828.5中描述的糠醛-丙酮稀释体系，减少了丙酮的挥发，浆液具有粘度低、可灌性好、固化收缩率低等优点，但这类胶液不使用了高毒性的糠醛、浆液环保性欠佳，加上溶剂挥发污染环境，固化放热量大，容易出现“爆聚”等问题。发明《一种混凝土修补剂及其制备方法》(CN 110563375 A)，采用多亚甲基多苯基异氰酸酯作为主剂，具有常温粘度低、低温粘度变化不大，固化体柔韧性好，粘接性强，渗透性好成本低的技术特点，但该材料的热膨胀系数与混凝土差异大，在冷热循环作用下易与混凝土脱离，耐久性不足，且其在低负温下应用效果不明。因此，有必要针对低负温环境下，需要快速修复混凝土深层裂缝的工程需求，研发一种混凝土裂缝快速修补材料。

发明内容

本发明基于磷酸镁水泥的特性，采用化学添加剂强力分散、功能型掺合料有效助流等技术途径，提供一种低负温(-5℃～8℃)环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，具体技术方案如下：

一种低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，按照重量份数计，由以下组分组成：磷酸镁水泥100份、复合缓凝组分5-15份、功能型掺合料20-30份、可再分散乳胶粉2-4份、减水组分0.5-2份、悬浮稳定组分0.3-0.6份、消泡组分0.05-0.20份、冰点降低组分0.5-1.5份、水15-35份。

优选的，所述磷酸镁水泥由重烧氧化镁和磷酸二氢钾按照M/P值为4:1的比例混合制成，其中重烧氧化镁烧成温度为不低于1500℃，氧化镁含量不低于85％，平均粒径为40μm，磷酸二氢钾为工业级。

优选的，所述复合缓凝组分由硼酸或硼砂与磷酸二氢钠按照5:1-7:1的重量比组成。

优选的，所述功能型掺合料由具有助流作用的纳米微珠与提供“晶核”作用并增加体系密实度硅灰按照1:1-2:1的重量比组成。

优选的，所述可再分散乳胶粉为可增加体系流动性的聚醋酸乙烯胶粉5111L。

优选的，所述减水组分为粉体聚羧酸系减水剂，其减水率≥28％。

优选的，所述悬浮稳定剂为低粘度纤维素醚或温轮胶、黄原胶的一种；

优选的，所述消泡组分为聚硅氧烷类干粉砂浆专用消泡剂。

优选的，所述冰点降低组分为亚硝酸钠和硫酸钠按照3:1的重量比组成的防冻剂。

该低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，在-5℃～8℃气温下其新拌浆料性能为：截锥圆模初始流动度≥380mm、15min流动度≥320mm；其凝结时间≤45min；同时在低负温条件下，该注浆料硬化体强度为：3h抗压强度≥30MPa，1d抗压强度≥40MPa，28d抗压强度≥60MPa；28d膨胀率≥-0.04％；与混凝土正拉粘结强度≥2.5MPa；热膨胀系数：8～10×10

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

(1)该低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，其选用的磷酸镁胶凝材料体系，相比于普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥在，低负温环境下能够正常凝结硬化，同时具有很高的初期强度，能够迅速恢复使用功能；此外，作为化学水泥，其与混凝土粘结强度很高，收缩小、体积稳定性更好。

(2)该注浆料通过减水组分的强烈分散作用，显著降低浆液粘度，从而使其获得优异渗透性，同时助流的5111L、纳米微珠能够进一步改善注浆料的流动性，此外该注浆料原料均为粉料、不含粗颗粒，通过悬浮稳定剂保证其浆液匀质性，通过消泡剂及硅灰增加硬化体的密实度，使得其特别适用于混凝土深层裂缝的修复。

(3)相比于环氧树脂类裂缝修补剂、聚氨酯类裂缝修补剂，该注浆料与混凝土的材料相容性好，其热膨胀系数、弹性模量等均与混凝土的相关性能指标接近，且克服有机类材料粘度随温度降低而增大的弱点，同时环保性更高、耐久性更佳。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，按照重量份数计，由以下组分组成：磷酸镁水泥100份、复合缓凝组分8份、功能型掺合料20份、可再分散乳胶粉3份、减水组分1.5份、悬浮稳定组分0.3份、消泡组分0.10份、冰点降低组分1.8份、水30份。

其中磷酸镁水泥由重烧氧化镁和磷酸二氢钾按照M/P值为4:1的比例混合制成，其中重烧氧化镁烧成温度为1500℃～1600℃，氧化镁含量为91％，平均粒径为40μm，磷酸二氢钾为工业级；复合缓凝组分由硼酸与磷酸二氢钠按照5:1的重量比组成；功能型掺合料由纳米微珠与硅灰按照1:1的重量比组成；可再分散乳胶粉为5111L胶粉；减水组分为粉体聚羧酸系减水剂，其减水率≥28％；悬浮稳定剂为低粘度纤维素醚；消泡组分为聚硅氧烷类干粉砂浆专用消泡剂；冰点降低组分由亚硝酸钠和硫酸钠按照3:1的重量比组成。

该低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，在-5℃气温下其新拌浆料性能为：截锥圆模初始流动度为390mm、15min流动度为335mm；其凝结时间为35min；同时在-5℃条件下，该注浆料硬化体强度为：3h抗压强度为32.5MPa，1d抗压强度为45.6MPa，28d抗压强度为64MPa；28d膨胀率为0.03％；与混凝土正拉粘结强度为3.2MPa；热膨胀系数为8.1×10

实施例2

一种低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，按照重量份数计，由以下组分组成：磷酸镁水泥100份、复合缓凝组分12份、功能型掺合料30份、可再分散乳胶粉4份、减水组分2份、悬浮稳定组分0.5份、消泡组分0.15份、冰点降低组分1.0份、水35份。

其中磷酸镁水泥由重烧氧化镁和磷酸二氢钾按照M/P值为4:1的比例混合制成，其中重烧氧化镁烧成温度为1600℃±50℃，氧化镁含量为93％，平均粒径为40μm，磷酸二氢钾为工业级；复合缓凝组分由硼酸与磷酸二氢钠按照7:1的重量比组成；功能型掺合料由纳米微珠与硅灰按照2:1的重量比组成；可再分散乳胶粉为5111L胶粉；减水组分为粉体聚羧酸系减水剂，其减水率≥28％；悬浮稳定剂为温轮胶；消泡组分为聚硅氧烷类干粉砂浆专用消泡剂；冰点降低组分由亚硝酸钠和硫酸钠按照3:1的重量比组成。

该低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，在0℃气温下其新拌浆料性能为：截锥圆模初始流动度为405mm、15min流动度为345mm；其凝结时间为45min；同时在0℃条件下，该注浆料硬化体强度为：3h抗压强度为33.6MPa，1d抗压强度为50.8MPa，28d抗压强度为65.4MPa；28d膨胀率为0.02％；与混凝土正拉粘结强度为2.8MPa；热膨胀系数为9.3×10

实施例3

一种低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，按照重量份数计，由以下组分组成：磷酸镁水泥100份、复合缓凝组分15份、功能型掺合料25份、可再分散乳胶粉3.5份、减水组分1.8份、悬浮稳定组分0.45份、消泡组分0.20份、冰点降低组分0.6份、水33份。

其中磷酸镁水泥由重烧氧化镁和磷酸二氢钾按照M/P值为4:1的比例混合制成，其中重烧氧化镁烧成温度为1600℃±50℃，氧化镁含量为89％，平均粒径为40μm，磷酸二氢钾为工业级；复合缓凝组分由硼酸与磷酸二氢钠按照6:1的重量比组成；功能型掺合料由纳米微珠与硅灰按照1.5:1的重量比组成；可再分散乳胶粉为5111L胶粉；减水组分为粉体聚羧酸系减水剂，其减水率≥28％；悬浮稳定剂为温轮胶；消泡组分为聚硅氧烷类干粉砂浆专用消泡剂；冰点降低组分由亚硝酸钠和硫酸钠按照3:1的重量比组成。

该低负温环境下深层裂缝修复用快硬注浆料，在8℃气温下其新拌浆料性能为：截锥圆模初始流动度为385mm、15min流动度为325mm；其凝结时间为38min；同时在8℃条件下，该注浆料硬化体强度为：3h抗压强度为37.6MPa，1d抗压强度为53.4MPa，28d抗压强度为71.3MPa；28d膨胀率为0.04％；与混凝土正拉粘结强度为2.9MPa；热膨胀系数为9.6×10