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混凝土结构修复材料之无机聚合物砂浆 摘要:混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆是一类聚合物改性水泥砂浆材料，通过在水泥砂浆中掺入适当的聚合物，达到改善其力学及耐久性能，满足在混凝土结构修复中的要求。研究了矿物掺和料及抗流变助剂、膨胀剂、调凝剂、聚合物等对砂浆施工性、干缩率、凝结时间、强度、粘结强度的影响；针对施工性及匹配性研制了适合于立面和顶面的新型聚合物快速结构修补材料，快速恢复各种风化和受损混凝土结构的承载功能及完整性，具有良好的应用前景。 关键词：修补砂浆；聚合物；强度；凝结时间 1引言 水泥混凝土是目前工民建、基础设施等用量最大的人造结构材料。随着使用年限的增加，混凝土建筑物和构筑物由于材料固有的缺陷，会出现干缩开裂、碳化、钢筋锈蚀胀裂、抗冻融能力下降等破埙，再加上后期使用等原因，导致结构老化，存在安全隐患。若拆除新建，势必增加成本，因停用建筑物造成生产或生活方面的损失。 据统计，工业发达国家建设总投资的40%以上用于建筑物的维修与加固，因此，现有结构的修复加固已引起工程界的广泛关注。 据统计，1998年，美国有29%以上的桥梁和1/3以上的道路老化，有2100个水坝不安全，到20世纪末，美国约有100万座桥梁，其中有超过1/4的有缺陷，需要修复，每年用于基础设施的费用约占其总资产的10%.在加拿大，为修复劣化损坏的全部基础设施工程，估计需要耗费5000亿美元。而我国也面临着严峻的问题，由于对土建工程设计标准低，施工质量差，我国已有的混凝土结构工程的早期劣化将比国外更加严重。在沿海地区，使用了7~25年的桥梁，有80%以上出现钢筋腐蚀问题，不少混凝土工程在很短的时间就发生严重破坏。 修补材料的施工及物理性能对修复成功与否起着决定性的作用。在修补受损混凝土结构的立面和顶面时，缺少工作性能合适的材料一直困扰着施工的便利及进度，而市场上也很少有这类材料。聚合物快速修补砂浆作为一种新型的建筑修补材料，其优点有：在顶面单次施工厚度30mm不下垂，省去模板；聚合物改性，粘结强度高，与基底成为一体；不会产生裂缝；凝结时间可调，满足快速施工要求，同时与基底强度匹配。 为了改善混凝土结构耐久性和延长其使用寿命必不可少的有效措施。因此，研究开发混凝土修复材料是必要的。混凝土结构修复材料可分无机材料、有机材料、有机-无机材料。 无机材料 无机修补材料主要有普通硅酸盐水泥修复砂浆、特种水泥砂浆、硅灰早强混凝土修补材料等。无机材料在较早的时候或目前对修补要求不高工程中得到了普遍使用，但这种修补材料与基材界面的粘结强度不易保证，耐久性也较差，在混凝土修补中很容易导致修补过早失效。所以，出现了有机和有机-无机复合修补材料，有效地改善了无机材料的粘结强度和耐久性问题。 有机材料 有机类材料是指使用聚合物高分子材料全部替代水泥作为胶结材料，与骨料结合而成的聚合物混凝土砂浆 此修补材料的性能特点：有好的耐久性，且与混凝土的粘结强度高，可提高养护速度，使其使用于路面、混凝土构件等薄层修复工程。然而，由于聚合物完全代替水泥，使其与基材的相容性较差，往往会使修补材料掉落。聚合物用量大，其修补工程中修补材料成本较高，因此此种材料没有被广泛地被接受。人们想到了用有机和无机材料的复合材料来修补混凝土，降低了成本，提高了修补砂浆的性能。 有机-无机复合材料 有机-无机复合修补材料是指聚合物部分取代水泥作为胶结材料而形成的混凝土砂浆，俺聚合物加入阶段分为聚合物浸渍砂浆和聚合物改性砂浆。聚合物浸渍砂浆是指将已经水化的水泥砂浆用聚合物单体浸渍，随后单体在混凝土内部进行聚合生成的复合材料。该法的浸渍对真空和加压的要求高，成本高。 聚合物改性砂浆是水泥和骨料的混合料与加入的聚合物乳液或可分散的聚合物胶粉搅拌而成的复合材料。掺入少量的聚合物，可以显著的改善砂浆和混凝土的力学性能和耐久性能。与无机材料相比，聚合物改性砂浆保水性好。与老混凝土有很好的粘结性；具有更高的抗折强度、抗拉强度；有更优异的耐水性、抗冻融性、耐磨性、抗冲击性；施工工艺简单、方便；可使用更薄的保护层，降低混凝土的自重。 钢筋混凝土因受环境的侵蚀，材料老化，或受到外力破坏，经常出现混凝土构件的剥落、露筋、结构破损等现象。为修复混凝土并延长其寿命，我公司引进德国技术研制了高性能的聚合物水泥修补砂浆。 2、水泥基聚合物砂浆的配制 1、胶凝材料：普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥； 2、矿物掺和料：硅微粉、重钙等 3、砂：河沙 4、外加剂：膨胀剂、胶粉、调凝剂、流变助剂； 5、水：拌合用水为自来水。 上述物料的作用主要有： 1.)矿物掺和料及抗流变助剂改善产品施工性 矿物掺和料及抗流变助剂对产品施工的影响很大，除粉煤灰对抗下垂施工没有改善外，添加其他矿物掺和料及抗流变助剂均有不同程度的提高抗下垂施工性能。 2.)膨胀剂防止修补砂浆发生