一种高强度水泥基无机纳米修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高强度水泥基无机纳米修复材料及其制备方法，属于建筑材料及水泥混凝土外加剂技术领域。本发明专利技术纳米修复材料是由包括以下重量份的原料制备而成：超细水泥200‑300份，硫铝酸盐水泥20‑60份，矿渣微粉80‑110份，聚羧酸减水剂0.8‑1.5份，增效剂3‑8份，纳米二氧化硅渗透修复液5‑10份，其余为自来水，水灰比为0.3‑0.45。本发明专利技术修复材料能在短时间修复混凝土裂缝的材料，可以为交通枢纽达到不中断交通施工，缓解因施工周期过长所带来的经济损失及社会影响。同时可以对水泥混凝土的强度、耐久性等性能进行显著提升，且所制备的修复材料为绿色环保型材料，具有广阔的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度水泥基无机纳米修复材料及其制备方法
本专利技术属于建筑材料及水泥混凝土外加剂
，特别涉及一种高强度水泥基无机纳米修复材料及其制备方法。
技术介绍
在建筑领域当中，水泥混凝土具有优异的力学强度、耐久性良好、工程适应性强等优点，已作为当前世界上生产量最大且用途最为广泛的建筑材料，例：建筑工程、道路工程、桥梁隧道工程等。但是水泥混凝土材料抗拉强度较低，在长期服役的过程中，由于环境和荷载的作用，水泥混凝土内部极易产生微裂纹而出现局部损伤。不同程度的裂缝，如若任其扩展不进行相应处治，其对建筑物结构的安全性、耐久性及可靠性将造成巨大的影响。水泥混凝土中出现的裂缝为有害物质物(如水、二氧化碳、氧气、氯化物和硫酸盐等)的快速侵入提供了通道，这些腐蚀性介质不仅会诱发钢筋锈蚀，而且还会降解混凝土，形成“劣化—结构开裂—更多有害物质侵蚀—进一步劣化”的连锁反应，从而大大缩短了水泥混凝土结构的使用寿命；除此之外，裂缝也会引起混凝土材料结构的渗漏，如水库、屋顶和隧道等发生的渗漏，对其服役功能产生负面影响，缩短其服役寿命。水泥基材料裂缝形成的原因有很多，大量的调查研究表明：水泥基材料中裂缝主要是由于变形(结构因温度变化、湿度变化、收缩、膨胀以及不均匀沉陷等原因产生的变形)以及外荷载(静、动荷载等)所产生的拉应力造成的，普通水泥基材料裂缝的产生是无法避免的。长期以来，水泥基材料裂缝的修复技术一直是国际工程界和学术界的重要研究课题。为了延长水泥基材料的使用寿命，解决裂缝引起的渗漏问题，人工修复是一种常见的解决方法，常用的办法包括结构加固法、表面处理法、灌浆法、填充法等。根据目前施行的常用人工修复方法来看，可以延长水泥基材料结构的使用寿命，但仍有一定的局限性：由于人工维修需要占用大量的人力和资源，维修成本通常很高，如果像桥梁、隧道等基础设施结构的维修就必须使其从服役中撤出，造成的间接成本通常比直接成本高出数倍；除了昂贵的维修费用，依靠人工修复的修复材料性能也存在巨大差异，对不同类型的建筑结构的适应性不同，导致难以实现持久的修复。在这种情况下，水泥基材料裂缝的修复亟需一种功能性良好的技术材料，以降低对水泥基材料裂缝修复的难度和成本，防止有害离子的渗透，恢复水泥混凝土结构的工程性能。本专利技术以研究功能性水泥基硅质纳米修复材料为目的，提供了一种高强度水泥基无机纳米修复材料及其制备方法，可以解决泥基材料结构的裂缝修复问题，降低水泥基材料全寿命周期成本和提高水泥基材料结构使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对目前不同的修复材料中面临的诸多问题，以无机水泥基材料为主要组分，通过对硅质纳米掺合料进行功能性利用，结合不同性能的增效剂，建立起三元复配体系，制备出一种性能优越、适应性好的功能性水泥基硅质纳米修复材料。该修复材料研发出能在短时间修复混凝土裂缝的材料，达到快速修复，可以为交通枢纽达到不中断交通施工，缓解因施工周期过长所带来的经济损失及社会影响。同时修复材料可以对水泥混凝土的强度、耐久性等性能进行显著提升，所研究的修复材料为绿色环保型材料。本专利技术所采用的技术方案为：一种高强度水泥基无机纳米修复材料，包括以下重量份的原料制备而成：超细水泥200-300份，硫铝酸盐水泥20-60份，矿渣微粉80-110份，聚羧酸减水剂0.8-1.5份，增效剂3-8份，纳米二氧化硅渗透修复液5-10份，其余为自来水，水灰比为0.3-0.45。优选的，所述纳米二氧化硅渗透修复液的制备方法为：在水浴65℃下，加入去离子水和氟化钠，混合搅拌均匀50min，再依次加入聚乙二醇辛基苯基醚、椰油酸二乙醇胺、石油磺酸钠继续恒温65℃搅拌30min，最后加入亲水基纳米二氧化硅恒温搅拌60min，然后停止加热降温至室温，并持续搅拌60min，即得纳米二氧化硅渗透修复液。优选的，所述去离子水、氟化钠、聚乙二醇辛基苯基醚、椰油酸二乙醇胺、石油磺酸钠和亲水基纳米二氧化硅的质量比为10-35:6-10:6-10:3-5:3-5:80。优选的，所述氟化钠为分析纯。优选的，所述石油磺酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、椰油酸二乙醇胺为工业级。优选的，所述亲水基纳米二氧化硅纯度＞99％，平均粒径为15nm，比表面积为300±50m2/g。优选的，所述增效剂为N,N—二甲基异丙醇胺。一种高强度水泥基无机纳米修复材料的制备方法，包括以下步骤：1)制备纳米二氧化硅渗透修复液：在水浴65℃下，加入去离子水和氟化钠，混合搅拌均匀50min，再依次加入聚乙二醇辛基苯基醚、椰油酸二乙醇胺、石油磺酸钠继续恒温65℃搅拌30min，最后加入亲水基纳米二氧化硅恒温搅拌60min，然后停止加热降温至室温，并持续搅拌60min，即得纳米二氧化硅渗透修复液；2)在室温下，按照重量份称量纳米二氧化硅渗透修复液、增效剂、聚羧酸减水剂于搅拌容器中混合均匀，得到A料；3)再按照重量份称量超细水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣微粉混合均匀得到B料；4)按照水灰比称取自来水倒入A料中稀释混合均匀，在将混合后的A料和B料置于净浆搅拌机中，搅拌2min，之后用刮刀清理搅拌叶及锅底，再次搅拌2min，搅拌均匀得到具有流动度水泥状无机修复材料。优选的，本专利技术聚羧酸减水剂为工业级。本专利技术，所述超细硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣微粉以及亲水基纳米二氧化硅均为市场在售商品。有益效果常用的传统人工修复办法包括结构加固法、表面处理法、灌浆法、填充法等。由于人工维修需要占用大量的人力和资源，维修成本通常很高，如果像桥梁、隧道等基础设施结构的维修就必须使其从服役中撤出，造成的间接成本通常比直接成本高出数倍；除了昂贵的维修费用，依靠人工修复的修复材料性能也存在巨大差异，对不同类型的建筑结构的适应性不同，导致难以实现持久的修复。可以看出目前施行的常用人工修复方法来仍有一定的局限性。而本专利技术无机修复材料可以有效延长水泥基材料的使用寿命，解决裂缝引起的渗漏问题，替代传统人工修复。本专利技术针对目前不同的修复材料中面临的诸多问题，以无机水泥基材料为主要组分，通过对硅质纳米掺合料进行功能性利用，结合增效剂，建立起三元复配体系，制备出一种性能优越、适应性好的功能性水泥基硅质纳米修复材料。该修复材料研发出能在短时间修复混凝土裂缝的材料，达到快速修复，可以为交通枢纽达到不中断交通施工，缓解因施工周期过长所带来的经济损失及社会影响。同时修复材料可以对水泥混凝土的强度、耐久性等性能进行显著提升，且所制备的修复材料为绿色环保型材料。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明，但不限于此。实施例1一种高强度水泥基无机纳米修复材料，包括以下重量份的原料制备而成：超细水泥200份，硫铝酸盐水泥20份，矿渣微粉80份，聚羧酸减水剂0.8份，增效剂3份，纳米二氧化硅渗透修复液5份，其余为自来水，水灰比为0.3。所述纳米二氧化硅渗透修复液的制备方法为：在水浴65℃下，加入去离子水和氟化钠，混合搅拌均匀50min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度水泥基无机纳米修复材料，其特征在于，包括以下重量份的原料制备而成：超细水泥200-300份，硫铝酸盐水泥20-60份，矿渣微粉80-110份，聚羧酸减水剂0.8-1.5份，增效剂3-8份，纳米二氧化硅渗透修复液5-10份，其余为自来水，水灰比为0.3-0.45。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度水泥基无机纳米修复材料，其特征在于，包括以下重量份的原料制备而成：超细水泥200-300份，硫铝酸盐水泥20-60份，矿渣微粉80-110份，聚羧酸减水剂0.8-1.5份，增效剂3-8份，纳米二氧化硅渗透修复液5-10份，其余为自来水，水灰比为0.3-0.45。


2.根据权利要求1所述高强度水泥基无机纳米修复材料，其特征在于，所述纳米二氧化硅渗透修复液的制备方法为：在水浴65℃下，加入去离子水和氟化钠，混合搅拌均匀50min，再依次加入聚乙二醇辛基苯基醚、椰油酸二乙醇胺、石油磺酸钠继续恒温65℃搅拌30min，最后加入亲水基纳米二氧化硅恒温搅拌60min，然后停止加热降温至室温，并持续搅拌60min，即得纳米二氧化硅渗透修复液。


3.根据权利要求2所述高强度水泥基无机纳米修复材料，其特征在于，所述去离子水、氟化钠、聚乙二醇辛基苯基醚、椰油酸二乙醇胺、石油磺酸钠和亲水基纳米二氧化硅的质量比为10-35:6-10:6-10:3-5:3-5:80。


4.根据权利要求2所述高强度水泥基无机纳米修复材料，其特征在于，所述亲水基纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志强，陈烽，鲁江，张辉，吕晓，冯恩娟，张晓娇，赵晓芳，
申请(专利权)人：临沂宏艺科技发展有限公司，安徽海螺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37