高耐久性无机胶凝材料面层板材及其施工方法技术

一种高耐久性无机胶凝材料面层板材，其制备技术如下：（１）选材：选用下列材料之一：１）活性粉末混凝土；２）工程纤维增强水泥基复合材料；３）碱激发胶凝材料或地聚合物基材料；（２）面层板材的制造方法如下：采用普通养护工艺或快速养护工艺将材料制备成板材。板材形状可根据需要而定。面板中可预埋连接件。面层板材与核心混凝土结合的施工方法，选择如下三种方式之一：（１）对于已硬化混凝土构件，直接将面层板材粘附于构件核心混凝土表面；（２）对于新建的混凝土构件，浇注前将本面层板材做成永久模板，然后在模板内浇注核心混凝土；（３）对于已浇注、尚未硬化的混凝土构件，将预制的板材贴附于构件混凝土表面。

【技术实现步骤摘要】
一、
：本专利技术涉及一种提高混凝土构件耐久性的面层材料及其施工方法，属于土木工程中的土木工程材料和施工
二、
技术介绍
在恶劣环境下(如海洋环境中、酸雨地区)工作的混凝土，易遭受到各种腐蚀性介质(如氯离子、二氧化碳、硫酸盐、镁盐等)的渗入，从而发生化学反应，使混凝土结构过早破坏，缩短其服役时间。例如深圳海洋馆的混凝土海水池，因长期遭受海水侵蚀，导致建成后使用仅5年时间就报废。因此，提高已有和新建混凝土构件的耐久性，延长构筑物的服役时间，已经成为研究者面临的重要课题。长期以来，出现了不同的技术措施来改善混凝土构件的耐久性：(1)对于已有混凝土构件，采用外加辅助材料增强其服役年限，如外贴炭纤维等。一方面该技术实施时造价高，另一方面只能提高混凝土构件的承载力，未能从根本上阻止侵蚀性介质的进入，因此是一种治标不治本的技术；(2)对于新建混凝土构件，研究者一直致力于从混凝土的材料组成以及制备工艺方面入手提高混凝土结构的耐久性，如：减少混凝土组成材料中易受腐蚀的组分，以减少侵蚀性介质进入后发生的化学反应；采用高密实度混凝土构筑构件，延缓腐蚀性介质侵入混凝土内部的时间。当减少混凝土中易受腐蚀的组分时，同时在一定程度上也降低了混凝土构件的性能，如降低碱度的同时也降低了高碱环境形成的对钢筋的保护层，容易引起钢筋寿命的减少，同样引起混凝土构件的过早破坏，因此该方法中当易腐蚀组分降至一定程度后反而会减少构件的服役时间；当混凝土构件整体采用高致密混凝土时，工程造价又相当的高；同时绝大部分构件的混凝土是采用现场浇注的方式施工，也难以做到要求的密实度。分析混凝土构件腐蚀破坏的方式及原因，可以发现侵蚀性介质进入混凝土内部与混凝土中的组分发生化学反应是造成构件耐久性降低的主要原因。因此若能阻止侵蚀性介质进入就能从根本上消除这种破坏，从而提高耐久性和服役时间。因此，只要采用一定的技术手段，保证混凝土构件表面一定厚度的混凝土有足够的致密性和耐久性，阻止侵蚀性介质进入构件内部，就可以保证整个混凝土构件的耐久性。三、
技术实现思路
-->本专利技术的目的主要是通过在已有和新建混凝土构件表面包附一层用无机胶凝材料制备出的高致密、高耐久性的面层板材，隔绝侵蚀性介质和混凝土构件，从而提高混凝土构件的耐久性。本专利技术一种高耐久性无机胶凝材料面层板材及其施工方法，其技术方案如下：(一)、面层板材的制备：(1)该面层板材的材料选取：选用下列材料之一：1)活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简称RPC)。该材料具有极高的致密性和耐久性，使侵蚀性介质很难透过该材料进入混凝土内部；2)工程纤维增强水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites，简称ECC)。该材料具有极高的致密性和耐久性，使侵蚀性介质很难透过该材料进入混凝土内部；3)碱激发胶凝材料和地聚合物基材料。该材料属于低碱度胶凝材料，具有高致密、高耐久性特点，且制备时可利用工业废弃物，如碱激发矿渣、钢渣、煅烧煤矸石、煅烧偏高岭土等。(2)该面层板材的制造方法如下：RPC材料、ECC材料、碱激发胶凝材料和聚合物基材料都是现有技术，可以根据需要选用，可采用普通养护工艺或快速养护工艺制备成板材。板材的形状取决于混凝土构件的形状，可以是平面、曲面及其组合；可以是方形、长方形、圆形等各种几何图形的组合；面板的表面根据使用目的的不同，可以是平整的、毛糙的以及凹凸不平的，以及可以在本面板中预埋连接件。(二)、施工方法：该高耐久性无机胶凝材料面层板材与核心混凝土结合的施工方法，可以根据实际工程条件选择如下三种方式之一：(1)对于已硬化混凝土构件(包括已有的构件和新建的已硬化构件)，采用水泥砂浆或粘结剂，按常用的表面处理方法和粘结操作将预制的防护面层板材粘附于构件核心混凝土表面，见图1所示；(2)对于新建的混凝土构件未浇注时，根据混凝土构件需要的形状，将本面层板材做成混凝土构件的永久模板，然后在模板内浇注核心混凝土；核心构件混凝土硬化后利用自身硬化产生的胶凝能力即将构件混凝土与本永久模板粘结为一体，见图2所示；(3)对于浇注、尚未硬化的混凝土构件，将预制的板材贴附于构件混凝土表面，待构件核心混凝土硬化之后，即可将本面层板材与构件核心混凝土胶结在一起，见图3所示。本专利技术的优点及功效是：(1)可隔断侵蚀性介质与混凝土构件的直接接触，大幅度各种-->环境下混凝土构件的耐久性，尤其是恶劣环境中的混凝土的耐久性，从而提高混凝土构件的服役年限；(2)可以大幅度降低改善混凝土耐久性的成本和技术难度。四、附图说明图1本专利技术的施工方式1；图2本专利技术的施工方式2；图3本专利技术的施工方式3；图4本专利技术RPC模板防护技术；图5本专利技术RPC模板形状；图6本专利技术RPC模板防护技术；图7本专利技术ECC套管防护。五、具体实施方式实施例1某海港构筑码头时，与海水接触面采用活性粉末混凝土即RPC模板防护技术。首先根据预构筑混凝土构件的形状预制RPC模板，并在该模板内预埋锚固钢筋等预埋件；将模板置于欲构筑的部位，将普通混凝土浇注于RPC模板内，硬化后与RPC模板成为一体，如图4所示。模板内普通混凝土在高致密、高耐久性RPC模板的保护下，与腐蚀性介质隔绝，可长期使用而不破坏。该RPC模板材料以组成成分的重量百分比计，其配比为水泥(P.O42.5)∶硅灰(SiO2含量92％)∶粉煤灰(一级灰)∶砂(河砂，粒径范围0.25-0.65mm)∶水∶减水剂(减水率30％)∶钢纤维(直径0.15-0.20mm，长度13mm)＝1∶0.5∶1.4∶2.5∶0.5∶0.026∶0.51，其制备工艺为将砂和钢纤维干搅3min，加入剩余其他材料后再搅拌5min。将搅拌合物浇注于钢模内，振捣2-3min，1d后折模，并将折模后的模板移至90℃的高温蒸汽养护室养护9-10h，即可得到成品RPC模板。该模板的尺寸为2000×2000×50mm，左侧与下侧有凸出部分，右侧和上侧有凹槽，如图5所示。一块模板的左侧和下侧插入其他模板的右侧和上侧的凹槽从而组合成整体模板。实施例2某100×50×2m3的工业水槽，其四个侧面与底部需要长期浸泡在淡水中。该水槽与水接触的部分(四个侧面与底部)采用RPC模板防护技术。四个侧面可采用实例1所述的方法进行防护。-->底部采用如下方法：首先向底部浇注一定厚度的混凝土；在混凝土硬化之前，将制备的RPC防护模板(带有预埋连接件)铺放在浇注的混凝土表面，压实；底部混凝土硬化后，与RPC防护模板胶结为一体，见图6所示。该工业水槽由于与水接触部位是高致密、高耐久性RPC模板，因此大大提高了该工业水槽的使用年限。该模板的制备方法见实例1。实施例3某高含盐量地区需浇注C30混凝土桩，对桩基采用工程水泥基复合材料(ECC)永久模板防护技术。首先制备内径为500mm，厚度为50mm，高2000mm的管状模板，置于开挖过的地基中，然后向ECC模板内浇注C30混凝土，混凝土硬化后与模板胶结为一体，见图7所示。该管状模板制备的原材料配比为水泥(P.O32.5)∶粉煤灰(二级灰)∶硅粉(德国PP1 TU型)∶水∶高效减水剂(减水率30％)∶砂(天然河砂，粒径0.08-0.63mm)＝1∶0.90∶0.075本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐久性无机胶凝材料面层板材，其特征在于：该面层板材的制备是：　　　　（１）该面层板材的材料选取：该面层板材选用下列材料之一：１）活性粉末混凝土，即ＲＰＣ材料；２）工程纤维增强水泥基复合材料，即ＥＣＣ材料；３）碱激发胶凝材料和地聚合物基材料；　　　　（２）该面层板材的制造方法如下：ＲＰＣ材料、ＥＣＣ材料、碱激发胶凝材料和聚合物基材料根据需要选用后，采用普通养护工艺或快速养护工艺制造成板材；板材的形状取决于混凝土构件的形状，可以是平面、曲面及其组合；可以是方形、长方形、圆形等各种几何图形的组合；面板的表面根据使用目的的不同，可以是平整的、毛糙的以及凹凸不平的，以及可以在本面板中预埋连接件。

【技术特征摘要】
1、一种高耐久性无机胶凝材料面层板材，其特征在于：该面层板材的制备是：(1)该面层板材的材料选取：该面层板材选用下列材料之一：1)活性粉末混凝土，即RPC材料；2)工程纤维增强水泥基复合材料，即ECC材料；3)碱激发胶凝材料和地聚合物基材料；(2)该面层板材的制造方法如下：RPC材料、ECC材料、碱激发胶凝材料和聚合物基材料根据需要选用后，采用普通养护工艺或快速养护工艺制造成板材；板材的形状取决于混凝土构件的形状，可以是平面、曲面及其组合；可以是方形、长方形、圆形等各种几何图形的组合；面板的表面根据使用目的的不同，可以是平整的、毛糙的以及凹凸不平的，以及可以在本面板中预埋连接件。2、根据权利要求1所述的高耐久性无机胶凝材...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄新，李战国，邓晓轩，张笑，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]