【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基础设施结构维修加固的特种材料领域，具体涉及一种聚合物改性高粘结超早强复合材料。
技术介绍
1、我国交通基础设施始建于上世纪90年代，进入新世纪后得到了快速发展。目前，我国高速公路里程已突破13万公里，隧道里程2万多公里，各类桥梁近100万座。然而，伴随着交通量的不断增加、超载、环境作用、疲劳效应、材料老化等自然和人为不利因素的影响，高速公路以及桥梁等工程结构不可避免地产生承载能力下降、抗力衰减、损伤积累、结构耐久性降低等问题，严重影响车辆行驶速度及安全，甚至可能导致灾难性事故发生。因此，如何充分发挥道路的使用效率，延长使用年限，提高道路维修的质量和速度，是交管部门以及道路发展进程中必须面临的一个重大课题。
2、目前，应用于高速公路、地铁、隧道等基础设施维修加固领域的常用材料主要有以下几类：1）用普通硅酸盐水泥和骨料配置的混凝土材料，其优点是成本低，和旧混凝土性能一致，但此传统维修方法后期养护时间太长，并且粘结性差，收缩大，造成修补路面耐久性差，破损地方往往需要反复修补，因此很难满足实际需求；2）特种水泥类修补砂浆，优点是凝结快，早期强度高，但是经特种水泥修补的混凝土路面会出现后期强度倒缩现象，以及新旧混凝土粘结不理想，容易出现开裂等现象；3）纤维混凝土，延展性以及变形能力强，但是施工复杂，且需较长时间才能达到路面使用所需的强度指标；4）环氧树脂、丙烯酸等有机高分子材料，具有凝结硬化快，粘结强度高，但是易出现开裂、收缩等问题，耐久性差。大部分修复材料都需要经过长时间养护才能充分发挥功效，这使得施工过程又
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的缺点和不足，本专利技术提供一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，通过硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的复配优化设计实现材料超早期强度，通过引入纤维素醚和聚乙烯醇来提高材料的内聚力和粘聚性，以此来提高本专利技术与既有结构的界面粘结强度。此外，本专利技术通过多源复合膨胀调控技术来控制材料的塑性阶段及硬化阶段的收缩，提高材料的抗收缩性能和抗裂性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，包括如下质量份数的原料：复合高强水泥300-550份，活性矿物掺合料50-200份，多源复合膨胀剂30-100份，细集料400-750份，减水剂1-3份，缓凝剂0.5-4.5份，聚合物改性剂2-5份。
4、优选的，所述复合高强水泥为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的复配，其复配比例为硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥=1：（3~5）。
5、上述技术方案的有益效果是：硅酸盐水泥水化析出氢氧化钙与硫铝水泥主要产物硫铝酸钙生成钙矾石类复合晶体体系，使得材料早期强度上升较快，同时硅酸盐水泥又保证了后期强度的持续增长。本专利技术发现，当硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的复配比例为1：（3~5），材料的综合性能最优，兼具超早期强度和施工性能。如果硅酸盐水泥组份过大，将导致材料凝结太长，早期强度不足。如果硫铝酸盐水泥组份过大，将导致材料凝结时间过快，不利于施工。
6、优选的，所述活性矿物掺合料包括一级粉煤灰和硅灰。
7、上述技术方案的有益效果是：加入硅灰等活性掺合料，利用其火山灰反应与填充效应，使材料微观孔隙结构更致密，保证材料后期强度能够稳定持续增长。加入粉煤灰主要为了降低材料水化热反应，从而降低材料在硬化过程中的开裂风险。
8、优选的，所述多源复合膨胀剂由控制材料塑性阶段收缩的塑性膨胀剂，以及控制材料硬化阶段收缩的氧化钙类膨胀剂或者氧化镁膨胀剂组成。
9、优选的，所述塑性膨胀剂主要膨胀组分为偶氮二甲酰胺，其分子式为c2h4n4o2。
10、上述技术方案的有益效果是：混凝土的收缩包括塑性阶段收缩及硬化阶段收缩等。本专利技术采用偶氮二甲酰胺作为塑性膨胀剂，其在一定的温度和水泥水化的碱性条件下，其分子链上n2和n3键断裂，释放出氨气和氨气，化学反应如下列方程所示。引入的气体会导致水泥浆体积膨胀，在混凝土基体中形成大量气泡。气泡的形成一直持续到混凝土的初凝时间，以此建立了水泥浆塑性阶段的适度膨胀，补偿了水泥浆固化前塑性沉降和自收缩引起的体积收缩。而本专利技术材料硬化阶段的收缩由氧化钙或氧化镁膨胀剂来补偿，通过塑性阶段及硬化阶段的收缩补偿，有效解决了本专利技术超早强材料的收缩问题。
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13、优选的，所述聚合物改性剂由粘聚调节组份和界面增强组份组成。
14、优选的，所述粘聚调节组份和界面增强组份的质量比为1：（4~10）。
15、上述技术方案的有益效果是：通过粘聚调节组份的凝胶作用增强本专利技术复合材料的悬浮特性和表面活性，界面增强组份提高材料的内聚力和界面粘结能力。本专利技术发现，按照质量比为1：（4~8）来添加粘聚调节组份和界面增强组份的复合材料的施工性能和界面粘结强度的综合性能最佳。如果粘聚调节组份过多，将导致本专利技术复合材料的施工性能降低，材料过于黏稠，不利于施工。如果界面增强组份过多，会导致界面成膜效应过强，反而降低其与既有结构的界面粘结性能。
16、优选的，所述粘聚调节组份为分子量≥40000的纤维素醚，粘度为50000~100000mpa.s。
17、上述技术方案的有益效果是：纤维素醚具有调节本专利技术复合材料粘聚性和稠度的作用，分子量和粘度较大的纤维素醚的增稠效果更好，在同等效果的基础上可降低其掺量，同时满足效果性和经济性。
18、优选的，所述所述界面增强组份为分子量≥80000、平均聚合度≥2000的聚乙烯醇。
19、上述技术方案的有益效果是：在水泥水化过程中，聚乙烯醇不断失去水分，聚合物颗粒逐渐靠近，界面变得模糊。最后，在原结构混凝土和本专利技术超早强复合材料之间形成具有高柔性和粘附性的聚合物膜，从而提高了材料的内聚力和界面粘结能力，其作用机理如图1所示。优异的界面结合性能保证了可靠的应力过渡，从而在更大程度上充分发挥本专利技术超早强复合材料的加固修复效果。
20、经由上述技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，具有以下有益效果：兼具超早期强度和施工性能、全阶段收缩补偿技术解决材料收缩问题、通过粘聚调节组份和的界面增强组份提高材料悬浮特性、表面活性、内聚力及界面粘结能力。
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1.一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，包括如下质量份数的原料：复合高强水泥300-550份，活性矿物掺合料50-200份，多源复合膨胀剂30-100份，细集料400-750份，减水剂1-3份，缓凝剂0.5-4.5份，聚合物改性剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，所述复合高强水泥为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的复配，其复配比例为硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥=1：（3~5）。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，所述多源复合膨胀剂由控制材料塑性阶段收缩的塑性膨胀剂，以及控制材料硬化阶段收缩的氧化钙类膨胀剂或者氧化镁膨胀剂组成。
4.根据权利要求3所述的一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，所述塑性膨胀剂主要膨胀组分为偶氮二甲酰胺，其分子式为C2H4N4O2。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，所述聚合物改性剂由粘聚调节组份和界面增强组份组成。
6.根据权利要求5所述的一种聚合物改性高粘结
7.根据权利要求6所述的一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，所述粘聚调节组份为分子量≥40000的纤维素醚，粘度为50000~100000mpa.s。
8.根据权利要求6所述的一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，所述界面增强组份为分子量≥80000、平均聚合度≥2000的聚乙烯醇。
...【技术特征摘要】
1.一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，包括如下质量份数的原料：复合高强水泥300-550份，活性矿物掺合料50-200份，多源复合膨胀剂30-100份，细集料400-750份，减水剂1-3份，缓凝剂0.5-4.5份，聚合物改性剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，所述复合高强水泥为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的复配，其复配比例为硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥=1：（3~5）。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物改性高粘结超早强复合材料，其特征在于，所述多源复合膨胀剂由控制材料塑性阶段收缩的塑性膨胀剂，以及控制材料硬化阶段收缩的氧化钙类膨胀剂或者氧化镁膨胀剂组成。
4.根据权利要求3所述的一种聚合物改性高粘结超早...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨景，杨才千，潘勇，陈闪闪，谭鑫阳，
申请(专利权)人：南京迈越材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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