一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料及其应用，它涉及改性水硬性石灰胶凝材料及其应用，它是要解决现有的古建筑砖砌体在修缮材料与砖砌体粘合性差的技术问题。本发明专利技术的能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料，由纳米二氧化硅、水硬性石灰、硅酸钙晶须、纳米高岭土、纳米硅溶胶和石棉组成。利用该能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料与减水剂、水和砂制备成修复古建筑砖砌体的石灰材料，养护28d后的早期抗压强度达到7.8～8.9MPa，早期抗拉强度达到3.3～3.7MPa，可用于古建筑砖砌体修复领域。复领域。复领域。
【技术实现步骤摘要】
一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料及其应用
[0001]本专利技术涉及改性水硬性石灰胶凝材料及其应用，属于建筑材料中石灰材料领域。
技术介绍
[0002]中国历史悠久，各式各样的古遗址不计其数。虽然数量众多，但由于古建筑修复的难度大，我国的保存现状不甚理想，砖砌体易受到室外环境变化的影响，比如容易受光照、室外温度、雾、雨、雪等天气影响而破损；古建筑砖砌体在修缮时，铲除原旧墙皮后需用水进行侵湿，墙体未浸透时，抹白灰砂浆墙皮，容易导致墙皮脱落；白灰砂浆抹灰后，由于原墙体较为干燥，墙皮与墙体接触面水分被干燥的墙体吸收，墙皮与空气接触面水分较大，导致内外含水率不同，没有起到粘合的作用，造成墙皮脱落，破坏古建筑砌体原有形貌及美观，造成古建筑的二次破坏。
技术实现思路
[0003]本专利技术是要解决现有的古建筑砖砌体在修缮材料与砖砌体粘合性差的技术问题，而提供一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料及其制备和应用。本专利技术利用纳米材料对水硬性石灰胶凝材料改性，利用石棉纤维提升石灰胶凝材料力学性能，实现同源材料对古建筑砖砌体胶凝材料修复，确保加固胶凝材料的稳定性。同时，充分利用改性的胶凝材料中丰富的钙离子和纳米二氧化硅与水能够生成水化硅酸钙胶凝材料，实现改性后的水硬性石灰胶凝材料能够自我修复胶凝材料的裂隙和缺陷，提升改性后胶凝材料的耐久性，保护古建筑砌体原有的营造工艺和建筑风貌实现，确保古建筑的安全，延长古建筑的寿命。
[0004]本专利技术的能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料，按重量百分比由6％的纳米二氧化硅、83％～85％的水硬性石灰、2％的硅酸钙晶须、3％纳米高岭土、3％纳米硅溶胶和1％～3％的石棉组成。
[0005]更优选的，所述的纳米二氧化硅为亲水型气相纳米二氧化硅，平均粒径在20～37nm之间，质量分数为97％。
[0006]更优选的，所述的水硬性石灰是按照欧洲标准459
‑
1的NHL2。
[0007]更优选的，所述的硅酸钙晶须为H
‑
0020，纤维直径为D50:16～32μm，长径比为(10～15)：1，酸碱值为9.9。
[0008]更优选的，所述的石棉为A1级不燃玻璃纤维，直径为0.02
‑
30微米，密度为2.5g/nm3，弹性模量为164.0GPa，泊松比为0.3。
[0009]更优选的，所述的石棉为卷状，将其裁剪为6cm*6cm的正方形，放入小型高速粉碎机中粉碎15～20s，破碎为絮绵状。
[0010]更优选的，所述的纳米硅溶胶为含量30％的ND
‑
0101型碱性硅溶胶，粒径为15
±
5nm，比重在1.0
‑
1.2g/cm3，PH在8
‑
10之间。
[0011]更优选的，所述的纳米高岭土是经500℃
‑
900℃煅烧而成，比表面积为53
‑
100
㎡
/g，晶片厚度为30
‑
50nm。
[0012]上述的能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料的应用，是将该材料用于制备修复古建筑砖砌体的石灰材料。
[0013]利用能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料制备修复古建筑砖砌体的石灰材料的方法，按以下步骤进行：
[0014]一、称取能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料、减水剂、水和砂；
[0015]其中能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料是按重量百分比称取6％的纳米二氧化硅、83％～85％的水硬性石灰、2％的硅酸钙晶须、3％纳米高岭土、3％纳米硅溶胶和1％～3％的石棉；
[0016]减水剂的质量为取能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料的0.1％～0.3％；
[0017]水与取能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料的质量比为1：(0.5～0.6)；
[0018]能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料与砂的质量比为1：(2.5～3.5)；
[0019]二、将步骤一称取的水硬性石灰、硅酸钙晶须、石棉进行干拌合，获得预拌物；
[0020]三、将水、减水剂、纳米硅溶胶、纳米高岭土和纳米二氧化硅超声分散，得到拌合水；
[0021]四、将预拌物和拌合水混合搅拌均匀，得到水硬性石灰净浆；
[0022]五、将砂加入到水硬性石灰净浆中混合搅拌，得到修复古建筑砖砌体的石灰材料。
[0023]更优选的，步骤一中所述的减水剂为聚羧酸减水剂，用于改善水硬性石灰工作性能。
[0024]更优选的，步骤一中所述的砂为标准砂，筛网孔径为0.25～0.5mm，颗粒级配满足规范ISO R679
‑
68中的规定。
[0025]更优选的，步骤二中，所述的干拌合的搅拌速度为130～150r/min、搅拌时间为3～5min。
[0026]更优选的，步骤三中，所述的超声分散的超声功率为600w、分散时间为15～20min。
[0027]更优选的，步骤三中，所述拌合水混合方法如下，先将水与减水剂混合均匀后，再加入纳米硅溶胶、纳米高岭土和纳米二氧化硅，放于超声清洗器中超声振动混合均匀，得到拌合水。
[0028]更优选的，步骤四中，所述的混合搅拌的搅拌速度为130～150r/min、搅拌时间为3～5min。
[0029]更优选的，步骤五中，所述混合搅拌为慢速搅拌和快速搅拌，慢速搅拌的搅拌速度为130～150r/min、搅拌时间为3～5min，快速搅拌的搅拌速度为270～290r/min、搅拌时间为3～5min。
[0030]本专利技术采用水硬性石灰作为胶凝材料，并掺入纳米二氧化硅、耐硅溶胶、纳米高岭土、硅酸钙晶须、石棉作为辅助胶凝材料，制备出一种新型水硬性石灰胶凝材料，具有以下有益效果：
[0031]本专利技术采用水硬性石灰作为修复砖砌体结构的胶凝材料，主要由于水硬性石灰具有凝结速度快，粘结性好，附着力强，具有高耐水性，高力学性能，并且可以将暴露在恶劣潮湿环境下的勾缝砂浆早期失效的风险降到最低，同时还可以保持吸收盐和水的能力，这些特性有助于保护砌体不受损坏。并具有很好的抗冻性和耐碱性，柔韧性好，自我修复能力强等特点。石灰作为古建筑的原基体材料，却并未被采用，是由于石灰易被水解，造成石灰胶
凝材料疏松崩解破坏；而水泥不作为砖砌体结构的胶凝材料是因为其早期强度大，易造成结构内外温差大，引起较大内应力，导致开裂，造成二次破坏。因此，水硬性石灰作为文物建筑保护的新型材料是一种很好的选择。
[0032]本专利技术在制备胶凝材料时，掺入纳米二氧化硅对水硬性石灰进行改性研究。其目的是充分利用水硬性石灰和生石灰胶凝材料中丰富的钙离子，在胶凝材料中增添纳米二氧化硅，与钙离子发生化学反应，生成不溶于水的水化硅酸钙，对石灰胶凝材料内部微观结构重构，形成具有抗风化，抗水解的石灰胶凝材料，达到进一步改善水硬性石灰性能，纳米高岭土中的SiO2和Al2O3添加至胶凝材料，不仅可以填充孔隙，还起着催化剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料，其特征在于该材料按重量百分比由6％的纳米二氧化硅、83％～85％的水硬性石灰、2％的硅酸钙晶须、3％纳米高岭土、3％纳米硅溶胶和1％～3％的石棉组成。2.根据权利要求1所述的一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料，其特征在于，所述的纳米二氧化硅为亲水型气相纳米二氧化硅，平均粒径在20～37nm之间，质量分数为97％。3.根据权利要求1或2所述的一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料，其特征在于，所述的水硬性石灰是按照欧洲标准459
‑
1的NHL2。4.根据权利要求1或2所述的一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料，其特征在于，所述的硅酸钙晶须为H
‑
0020，纤维直径为D50:16～32μm，长径比为(10～15)：1，酸碱值为9.9。5.根据权利要求1或2所述的一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料，其特征在于，所述的石棉为A1级不燃玻璃纤维，直径为0.02
‑
30微米，密度为2.5g/nm3，弹性模量为164.0GPa，泊松比为0.3。6.根据权利要求1或2所述的一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料，其特征在于，所述的石棉为卷状，将其裁剪为6cm*6cm的正方形，放入小型高速粉碎机中粉碎15～20s，破碎为絮绵状。7.根据权利要求1或2所述的一种能够自我修复的改性水硬性石灰胶凝材料，其特征在于，所述的纳米硅溶胶为含量30％的ND
‑
0101型碱性硅溶胶，粒径为15
±
5nm，比重在1.0
‑...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱国荣，王悦，方国祥，张道明，王春，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：
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