一种减缩型混凝土界面处理剂及其界面处理方法

摘要

本发明公开了一种减缩型混凝土界面处理剂，其特征在于，采用了以下质量份配比的材料制备：减缩剂1~4份；乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液：1~5份；羟丙基甲基纤维素醚：0.2~0.5份；成膜助剂：0.1~0.5份；消泡剂：0.01~0.03份；聚羧酸系高效减水剂：0.2~0.5份；普通硅酸盐水泥：10~30份；硅灰:2~5份；水：50~80份。本发明还公开了一种混凝土界面处理方法，即采用所述界面处理剂的浆体以喷涂的方式附着在混凝土施工缝或新旧混凝土界面，来提高混凝土界面粘结强度。本发明具有工艺较为简单，可以显著提高混凝土界面粘结强度，降低界面处混凝土干燥收缩和Ca(OH)

说明书

技术领域

本发明属于环保节能型建筑材料技术领域，具体涉及一种用于混凝土施工缝和新旧混凝土界面处理可以提高混凝土界面粘结强度的材料。

 

背景技术

混凝土结构施工缝处先后浇筑的混凝土之间的界面，或结构修补时新旧混凝土之间的界面，通常会成为混凝土结构的薄弱环节。施工缝处先后浇筑的混凝土界面过渡区存在的缺陷比整体浇筑时更加严重，施工缝一旦形成，就可能破坏混凝土结构的整体性。此外，由于龄期不同而产生水化进程差异，在温度和干燥收缩的作用下，先后浇筑的混凝土或新旧混凝土之间的界面初始应力可能诱发裂缝，后浇筑的混凝土中含有的水分和气泡也可能由于缺乏有效振捣而在界面处富集并产生缺陷，水泥水化产物Ca(OH)₂在混凝土界面过渡区的定向排列形成Ca(OH)₂富集区，上述因素共同作用导致先后浇筑的混凝土之间的界面粘结强度降低，从而导致混凝土结构整体性、抗渗性和耐久性降低。通常混凝土施工缝界面处混凝土的劈裂抗拉强度仅为整体浇筑的混凝土的劈裂抗拉强度的30%~80%。为了避免界面粘结强度降低对混凝土整体性和其他性能的不利影响，需要对施工缝界面进行有效的处理，通过提高施工缝处混凝土的界面粘结强度来提高混凝土结构的整体性。

在施工过程中，通常采用混凝土界面凿毛处理并且浇筑提高砂率的混凝土或者砂浆的方式来提高混凝土界面粘结强度。现行的《混凝土结构工程施工质量验收规范》中要求对施工缝或新旧混凝土界面应进行处理，并采取措施使新旧混凝土结合紧密。现行的《公路桥涵施工技术规范》要求混凝土施工缝进行毛面处理后应浇筑10~20mm的1:2水泥砂浆，或铺一层厚约300mm 的混凝土，其粗集料宜比新浇筑混凝土减少10%，来作为改善界面粘结强度的界面剂。采用上述规范推荐的方法，需要在浇筑上层混凝土前约1~2h浇筑混凝土或砂浆界面剂，由于浇筑厚度通常达到20~30mm，对于施工缝断面面积较大的工程，界面处理材料消耗量较大，施工人员劳动强度大。而对于施工缝断面面积较小的构件，单独制备界面剂显得较为繁琐。同时，浇筑界面剂后需要快速浇筑上层混凝土，以避免界面剂初凝后形成新的施工缝，也会导致施工人员劳动强度增大。由于工序繁琐且原材料消耗量大，很多工程为了降低施工成本，通常仅仅进行毛面处理而不浇筑砂浆或混凝土界面剂，导致施工缝成为结构的薄弱环节，并产生施工质量问题。

在实际工程中，为了改善混凝土界面粘结强度，工程技术人员还开发了多种混凝土界面剂。如采用醋酸乙烯-乙烯乳液、增稠剂、消泡剂等有机类材料制备混凝土界面剂来提高新旧混凝土的界面粘结强度。掺加聚合物乳液可以提高混凝土界面粘结强度，但是由于新旧混凝土之间存在收缩变形差异，仅仅通过聚合物乳液改善界面粘结强度效果有限。因此，其他专利在采用聚合物乳液的基础上掺加具有膨胀性的无机材料，如硫铝酸盐水泥和膨胀剂，希望通过界面剂产生的膨胀抵消混凝土界面的收缩变形，但是硫铝酸盐水泥早期硬化速度快，而后期强度可能降低。采用膨胀剂改性界面剂时，由于界面处存在大量针状钙矾石晶体，孔隙率较高，存在明显缺陷，界面粘结强度提高幅度有限。同时膨胀组分需要潮湿环境才能有效发挥膨胀作用，而在实际工程中长期养护使混凝土处于潮湿环境是较为困难的，这也导致膨胀组分难以产生期望的效果，从而导致界面剂无法发挥提高界面粘结强度的效果。此外，在普通混凝土结构中，由于水泥碱度较高，水泥水化产物Ca(OH)₂在施工缝界面过渡区的定向排列形成Ca(OH)₂富集区，使界面过渡区成为混凝土的薄弱环节。因此，为了消除Ca(OH)₂富集问题，就需要降低界面混凝土或砂浆的水泥用量，工程中通常采用在界面混凝土或砂浆中掺加粉煤灰的方式，希望通过粉煤灰的水化消耗界面过渡区富集的Ca(OH)₂，从而提高界面过渡区的致密度。由于粉煤灰水化速度慢，通过掺加粉煤灰降低界面过渡区Ca(OH)₂富集程度来提高粘结强度，难以达到预期目的。

因此，研制一种既可以显著提高混凝土界面粘结强度，又可以降低界面处混凝土干燥收缩和Ca(OH)₂富集程度的具有多功能的界面剂，以使其能够有效提高新旧混凝土的界面粘结强度，成为本领域人员有待研究的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种工艺较为简单，可以显著提高混凝土界面粘结强度，降低界面处混凝土干燥收缩和Ca(OH)₂富集程度，改善界面粘结强度效果更好的一种减缩型混凝土界面处理剂及其界面处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种减缩型混凝土界面处理剂，其特征在于，采用了以下质量份配比的材料制备：减缩剂1~4份

乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液：1~5份

羟丙基甲基纤维素醚：0.2~0.5份

成膜助剂：0.1~0.5份

消泡剂：0.01~0.03份

聚羧酸系高效减水剂：0.2~0.5份

普通硅酸盐水泥：10~30份

硅灰2~5份

水：50~80份。

本技术方案中，减缩剂具有可以降低液体表面张力和水泥石中的毛细孔张力的功能，在界面剂中掺加减缩剂可以降低界面处新浇筑混凝土的早期干燥收缩，使先后浇筑的混凝土产生的收缩变形相协调，从而减小界面处先后浇筑的混凝土的变形差异和收缩应力。乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液属于共聚物水分散体系，为乳白色粘稠液体，在界面剂中不仅可以显著提高界面处混凝土的强度，而且可以提高界面处混凝土的抗渗性能。所述羟丙基甲基纤维素醚，可以起到显著增强界面剂粘聚性、保水性、增稠性和稳定性的作用。成膜助剂是在较广泛施工温度范围内促进成膜的物质，作用是在成膜过程中提供足够的自由体积，以使乳胶粒变形和乳胶分子链段扩散、缠绕而融合成连续膜，能促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，改善界面剂粘结性能。消泡剂的作用是消除聚合物在搅拌过程中产生的泡沫，并且使吸附在混凝土界面处的泡沫破泡，具有可以提高混凝土界面过渡区的致密度和界面粘结强度的作用。聚羧酸系高效减水剂的作用是提高水泥颗粒的分散性，防止水泥颗粒在搅拌过程中团聚，还可以提高浆体流动性。普通硅酸盐水泥主要是作为凝胶材料，优先采用42.5级普通硅酸盐水泥。硅灰是硅铁冶炼过程中随烟气排出经收尘得到的工业副产物，是高强混凝土中常用的掺合料，本技术方案中硅灰作为填料发挥其良好的火山灰活性，与混凝土界面处富集的Ca(OH)₂发生二次水化反应，不仅可以降低界面处Ca(OH)₂的富集程度，水化产物也可以填充混凝土界面处的孔隙，从而提高界面过渡区致密度和粘结强度。

本处理机具体优选采用如下步骤制得：a、将减缩剂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液，羟丙基甲基纤维素醚、成膜助剂、消泡剂和部分水高速搅拌制得乳液备用；

b、将普通硅酸盐水泥、硅灰加剩余的水和聚羧酸系高效减水剂搅拌成浆体待用；

c、将a步骤和b步骤得到的混合物混合并搅拌均匀，形成流动性良好的浆体，得到本处理剂。

这样，本技术方案的a步骤中，一般采用高速搅拌器搅拌30~60秒既可使液体状材料混合均匀。所述“部分水”具体是指加入所述配比比例总量的水里面减去步骤b中加入水量后的比例量。本技术方案a步骤中，由于原材料用量较少，可以采用称量精度0.1g的电子称称量后加入使其份量精确。本技术方案的b步骤中，可以首先将普通硅酸盐水泥和硅灰在搅拌器中拌合30秒，使粉状材料混合均匀，然后加入聚羧酸减水剂和剩余比例的水，搅拌60~90秒即可得到水泥浆体。c步骤中，将a步骤得到的聚合物溶液加入到b步骤得到的水泥浆体中，用高速搅拌器搅拌60秒可以使其均匀，即可形成具有良好粘聚性、流动性、保水性的界面剂浆体。

本发明的界面剂中含有减缩剂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、消泡剂、聚羧酸系高效减水剂，具有降低界面收缩变形差异和提高界面粘结强度的特点。

本发明的界面剂材料可以显著提高混凝土施工缝或新旧混凝土的界面粘结强度，采用本发明所指界面剂的混凝土的劈裂抗拉强度可以达到整体浇筑的混凝土的劈裂抗拉强度的85%~95%。

本发明还公开了一种混凝土界面处理方法，其特征在于，包括先获取如上所述的减缩型混凝土界面处理剂的步骤，还包括将该处理剂的浆体均匀喷涂到混凝土施工缝或新旧混凝土界面，来提高混凝土界面粘结强度的步骤。

这样，采用本发明的处理剂进行界面处理时，只需采用喷涂的方式即可达到显著提高混凝土界面粘结强度的效果。所述的喷涂工艺属于建筑工程施工领域常见的施工工艺措施，常规的喷涂机械即可满足施工要求。这样就降低了施工人员的劳动强度，界面剂采用喷涂工艺施工，从而更有利于新型界面处理剂的推广应用。另外，具体进行界面处理时，可以还包括先对界面进行清理、凿毛或冲毛等步骤，但这些均为常规技术，故不在此详述。

故本发明实施时，无需采用特殊搅拌设备和施工设备，制备工艺简单，原材料成本较低，能够显著提高混凝土界面粘结强度。本发明作为混凝土施工缝界面或新旧混凝土界面的界面剂，采用常规的喷涂施工工艺即可满足要求，施工工艺简单，且原材料消耗量低，喷涂厚度可以在1~3mm范围内根据工程应用要求进行调节。

综上所述，本发明主要具备以下优点：

（1）本发明通过掺加减缩剂来降低混凝土界面处溶液表面张力和毛细孔压力，可以显著降低后浇筑的混凝土的早期干燥收缩，使先后浇筑的混凝土之间的收缩变形差异减小，有利于提高混凝土的界面粘结强度。

（2）本发明通过掺加乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、羟丙基甲基纤维素醚等水溶性聚合物，使界面剂具有良好的粘结性能和保水性能。

（3）本发明通过掺加硅灰并利用硅灰的火山灰活性和填充效应，不仅可以降低混凝土界面过渡区的Ca(OH)₂富集程度，水化产物还可以填充界面过渡区的孔隙，提高混凝土界面过渡区的致密度，从而显著提高界面粘结强度。

（4）经过试验，本发明制得的界面处理剂喷涂于混凝土表面后可以形成粘聚性和保水性良好的水泥聚合物浆体，浆体成膜连续，无明显气泡产生，经对比试验，使用本发明制得的界面处理剂后混凝土试件的劈裂抗拉强度可以达到原试件劈裂抗拉强度的90%以上，具有良好的界面粘结性能。

（5）本发明实施时，各具体步骤仍然是普通工艺，施工工艺非常简单，非常便于在混凝土工程中应用。

具体实施方式

具体实施时，本减缩型混凝土界面处理剂采用了如下质量配比比例的材料：减缩剂1~4份；乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液：1~5份；羟丙基甲基纤维素醚：0.2~0.5份；成膜助剂：0.1~0.5份；消泡剂：0.01~0.03份；聚羧酸系高效减水剂：0.2~0.5份；普通硅酸盐水泥：10~30份；硅灰:2~5份；水：50~80份。

下面申请人进一步地选择数例某方面性能能够达到突出效果的配方实例，作为优化参数的实施方案，对本发明做进一步介绍。

实施例1

本实施例中采用的材料组分及其质量配合比如下：

减缩剂1.5份

乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液：2份

羟丙基甲基纤维素醚：0.5份

成膜助剂：0.5份

消泡剂： 0.02份

聚羧酸系高效减水剂：0.5份

普通硅酸盐水泥：30份

硅灰: 5份

水：60份

采用如下步骤制得：a、将上述配比比例的减缩剂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液、羟丙基甲基纤维素醚、成膜助剂、消泡剂和部分水高速搅拌制的乳液备用；b、将普通硅酸盐水泥、硅灰加剩余的水和聚羧酸系高效减水剂搅拌成浆体待用；c、将a步骤和b步骤得到的混合物混合并搅拌均匀，形成流动性良好的浆体，得到本处理剂。使用于界面处理时，将c步骤得到的浆体均匀喷涂到混凝土施工缝或新旧混凝土界面，作为界面剂来提高混凝土界面粘结强度。

实施例2

本实施例中采用的材料组分及其质量配合比例的掺量如下：

减缩剂1.0份

乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液：1.5份

羟丙基甲基纤维素醚：0.4份

成膜助剂：0.3份

消泡剂： 0.01份

聚羧酸系高效减水剂：0.4份

普通硅酸盐水泥：25份

硅灰: 4份

水：67.4份

本实施例中具体制备步骤和使用处理方式和实施例1相同。

实施例3

本实施例中采用的材料组分及其质量配合比例的掺量如下：

减缩剂2份

乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液：1.0份

羟丙基甲基纤维素醚：0.2份

成膜助剂：0.2份

消泡剂： 0.01份

聚羧酸系高效减水剂：0.3份

普通硅酸盐水泥：20份

硅灰: 3份

水：73.3份

本实施例中具体制备步骤和使用处理方式和实施例1相同。

实施例4

本实施例中采用的材料组分及其质量配合比例的掺量如下：

减缩剂3.0份

乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液：1.5份

羟丙基甲基纤维素醚：0.3份

成膜助剂：0.3份

消泡剂： 0.01份

聚羧酸系高效减水剂：0.2份

普通硅酸盐水泥：15份

硅灰: 2份

水：77.7份

本实施例中具体制备步骤和使用处理方式和实施例1相同。 实施例5

本实施例中采用的材料组分及其质量配合比例的掺量如下：

减缩剂4.0份

乙烯-乙酸乙烯酯共聚乳液：5.0份

羟丙基甲基纤维素醚：0.5份

成膜助剂：0.5份

消泡剂： 0.02份

聚羧酸系高效减水剂：0.5份

普通硅酸盐水泥：10份

硅灰: 4.5份

水：75份

本实施例中具体制备步骤和使用处理方式和实施例1相同。

实验结果

成型强度等级为C30d的尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试件，在标准养护条件下养护至28d龄期，按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081—2002)测试劈裂抗拉强度。将拉裂成两半的混凝土试件用钢丝刷将试件劈裂面上松动的颗粒刷掉，然后在劈裂面上分别喷涂按照实施例1、实施例3和实施例5制备的界面处理剂，喷涂厚度约为1mm。喷涂界面处理剂后立即将破裂的两个试件按照原破裂位置对齐粘结，然后放置在标准养护室内养护至28d龄期后再次测试粘结后试件的劈裂抗拉强度，以喷涂界面处理剂粘结成型的混凝土试件的劈裂抗拉强度和原试件的劈裂抗拉强度的比值来评价本发明制备的界面处理剂的效果，该比值越大则说明本发明制备的界面处理剂的粘结强度越高，验结果见表1。

 

表1喷涂界面处理剂前后试件的劈裂抗拉强度比值

编号实施例1实施例3实施例5劈裂抗拉强度比值0.950.850.91

根据表1的试验数据可以看出，本发明制备的界面处理剂具有良好的粘结性能，在混凝土施工缝或新旧混凝土界面处喷涂本发明制备的界面处理剂可以保证混凝土界面不会成为破坏混凝土整体性的薄弱环节。本发明的施工性能良好，在实际使用时可以采用喷涂施工，施工速度快，施工方法简单，施工人员的劳动强度显著降低。

其中实施例1的粘结性能最好，力学性能最佳，适用于混凝土梁柱构件的施工缝处理和修补；实施例3成本较低，可以用于楼地面处原混凝土楼板与后浇筑的找平砂浆或细石混凝土之间的界面处理；实施例5喷涂施工速度最快，成膜和减缩效果好，且其粘结性能也非常良好，可以用于大断面混凝土施工缝的界面处理。