高性能结构工程加固用混凝土材料及其制备方法和用途

【技术领域】

本发明涉及一种混凝土材料及其制备方法和用途，特别是涉及一种结构 工程加固用混凝土材料及其制备方法和用途。

【发明背景】

随着人民生活水平的提高，人们对建筑物结构的安全性、抗震等级的要 求越来越高，而既有建筑物原来的安全性和抗震等级一般都无法满足现行结 构规范和抗震规范的要求。现有的结构加固方法一般有：增大截面加固法、 置换混凝土加固法、外加预应力加固法、外粘型钢加固法、粘贴纤维复合材 加固法和粘贴钢板加固法等方法。这些方法受各自所使用材料的制约，加固 效果都不理想。有的方法无法解决耐久耐火问题，有的方法无法解决梁柱节 点加固问题，有的方法存在系统不配套的问题。尤其不能解决老建筑和震损 建筑的抗震加固问题。

目前增大截面加固法理论上可以解决抗震加固问题，但是所使用材料为 普通混凝土和灌浆材料，它们各自存在明显的技术缺陷。其中普通混凝土的 流动性差，浇注时需要振捣，施工困难，在新增加固截面尺寸较小时无法施 工。且普通混凝土强度发展慢，要28天才能达到设计强度，严重影响施工进 度。同时灌浆料作为砂浆类产品存在体积稳定性差，容易开裂的缺点，且强 度级相差过大导致新增构件与原构件系统不配套，无法与原构件共同工作， 加固效果不理想。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是现有结构工程的加固方法中使用传统混凝 土造成施工困难、强度发展慢、系统不配套缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高性能结构工程加固用混凝土材 料，其组分和用量分别为：水泥400-900Kg/M3，粗骨料300-950Kg/M3，细 骨料500-1050Kg/M3，补偿收缩掺合料0-100Kg/M3，聚合物外加剂1-15 Kg/M3，硅灰0-65Kg/M3，纤维0.5-2.5Kg/M3，所述粗骨料的粒径为5-16mm， 所述细骨料的粒径小于5mm，各种原材料含水率小于1.5％，使用时加水量 为干物料的7-11％。

进一步，所述高性能结构工程加固用混凝土材料达到设计强度的时间小 于14天。

进一步，所述粗骨料为碎石或天然卵石。

进一步，所述细骨料为天然砂、人工砂或工业渣。

进一步，所述补偿收缩掺合料选自磨细煅烧明矾石或各种UEA、HEA。

进一步，所述聚合物外加剂为萘系混凝土减水剂或聚羧酸类混凝土减水 剂或可溶性聚合物。

进一步，所述纤维为短切的聚丙烯纤维或聚乙烯醇纤维。

本发明进一步提供一种高性能结构工程加固用混凝土材料的制备方法， 其包括下列步骤：先按下列配比选取原料：水泥400-900Kg/M3，粗骨料 300-950Kg/M3，细骨料500-1050Kg/M3，补偿收缩掺合料0-100Kg/M3，聚 合物外加剂1-15Kg/M3，硅灰0-65Kg/M3，纤维0.5-2.5Kg/M3，各种原材料 含水率小于1.5％，使用时加水量为干物料的7-11％；然后用机械搅拌3分钟 以上；再采用防水防潮包装。

本发明还提供一种高性能结构工程加固用混凝土材料的用途，所述混凝 土材料应用于结构工程中混凝土构件的截面放大。

本发明还提供一种高性能结构工程加固用混凝土材料的用途，所述混凝 土材料应用于结构工程中失效混凝土的更替修补。

本发明还提供一种高性能结构工程加固用混凝土材料的用途，所述混凝 土材料应用于结构工程中新增混凝土构件。

所述高性能结构工程加固用混凝土材料还进一步适用于建筑物和构筑物 的抗震加固。

因此，本发明的有益之处在于提供一种高性能结构工程加固用混凝土材 料，其具有流动性好、施工便捷、强度发展快、无收缩、高粘结性等特点。

【具体实施例】

本发明高性能结构工程加固用混凝土材料包括水泥、粗骨料、细骨料、 补偿收缩掺合料、聚合物外加剂、硅灰和纤维。各组分用量分别为：水泥 400-900Kg/M3，粗骨料300-950Kg/M3，细骨料500-1050Kg/M3，补偿收缩 掺合料0-100Kg/M3，聚合物外加剂1-15Kg/M3，硅灰0-65Kg/M3，纤维0.5-2.5 Kg/M3，各种原料含水率小于1.5％，使用时加水量为干物料的7-11％。其中 水泥为42.5级普通硅酸盐水泥或52.5级普通硅酸盐水泥或硫率酸盐水泥。 根据当地的资源状况，粗骨料可单独使用碎石或天然卵石，也可以同时使用 碎石和天然卵石。粗骨料的粒径为5-16mm。根据当地的资源状况，细骨料 可单独使用天然砂、人工砂或工业渣，也可以同时使用天然砂、人工砂和工 业渣。其中工业渣可以是水淬粒化高炉矿渣、磷渣等。细骨料的粒径小于 5mm。

根据当地的资源状况，补偿收缩掺合料可以单独使用磨细煅烧明矾石、 各种UEA或HEA，也可以同时使用磨细煅烧明矾石、各种UEA和HEA。 加入补偿收缩掺合料能使混凝土材料水化硬化后无收缩，从而使加固过程中 新增构件与原结构的同步受力性能良好。根据当地的资源状况，聚合物外加 剂可以单独使用萘系混凝土减水剂、聚羧酸类混凝土减水剂或可溶性聚合物， 也可以同时使用萘系混凝土减水剂、聚羧酸类混凝土减水剂和可溶性聚合物。 其中可溶性聚合物可以是乳胶粉等。聚合物外加剂的作用是增强混凝土材料 的流动性及与原混凝土和钢筋的粘结力。纤维为短切的聚丙烯纤维或聚乙烯 醇纤维。纤维的作用在于增强混凝土材料的耐火性和耐久性。硅灰的添加也 是为了增强凝土材料的流动性。

本发明高性能结构工程加固用混凝土材料可达到如表1所示的技术指 标：

表1

从表1中可以看出，本发明高性能结构工程加固用混凝土材料比传统混 凝土材料具有更优异的流动性，现场加水搅拌既可，免振捣，施工便捷，可 用于加固构件的截面尺寸增加较小的工程。还可看出，本发明高性能结构工 程加固用混凝土材料具有强度发展快的特点，7天即可达到设计强度。而且， 本发明高性能结构工程加固用混凝土材料还具有施工后无收缩、高粘结性等 特点，新增构件与原结构的同步受力性能良好，与原有混凝土和钢筋粘结性 良好。另外，特选粗细骨料及补偿收缩组分使加固用混凝土材料的抗裂性能 良好。

因此，本发明高性能结构工程加固用混凝土材料特别适用于结构工程中 混凝土构件的截面放大、失效混凝土的更替修补及新增混凝土构件，还特别 适用于建筑物和构筑物的抗震加固。

一种上述高性能结构工程加固用混凝土材料的制备方法，其包括下列步 骤：先按下列配比选取原料：水泥400-900Kg/M3，粗骨料300-950Kg/M3， 细骨料500-1050Kg/M3，补偿收缩掺合料0-100Kg/M3，聚合物外加剂1-15 Kg/M3，硅灰0-65Kg/M3，纤维0.5-2.5Kg/M3，各种原材料含水率小于1.5％， 使用时加水量为干物料的7-11％；然后用机械搅拌3分钟以上；再采用防水 防潮包装。所制成的混凝土强度等级为C30至C80。

下面结合实施例阐明本发明高性能结构工程加固用混凝土材料的具体制 备过程。

实施例1

一种强度等级为C30的高性能结构工程加固用混凝土材料，其具体制备 方法如下：

先按表格2选取原料：(单位：Kg/M3)

  水泥 UEA 细骨料 粗骨料 萘磺酸钠 纤维 水 437 44 976 728 2.88 0.8 211

表2

其中水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，UEA为上海白水泥厂UEA，细骨 料模数为2.5mm，粗骨料粒径为5-16mm，萘磺酸钠为浙江五龙萘系高效减 水剂，纤维为格雷斯6mm聚丙烯短切纤维。

然后用机械搅拌3分钟以上，采用防水防潮包装。使用时加水机械搅拌 5分钟以上。

实施例2

一种强度等级为C60的高性能结构工程加固用混凝土材料，其具体制备 方法如下：

先按表格3选取原料：(单位：Kg/M3)

  水泥 UEA 细骨料 粗骨料 聚羧酸盐 纤维 水 乳胶粉 610 61 778 763 2.018 0.6 206 1.4

表3

其中水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，UEA为上海白水泥厂UEA，细骨 料模数为2.5mm，粗骨料粒径为5-16mm，聚羧酸盐为苏州弗克聚羧酸高效 减水剂，纤维为格雷斯6mm聚丙烯短切纤维。

然后用机械搅拌3分钟以上，采用防水防潮包装。使用时加水机械搅拌 5分钟以上。

实施例3

一种强度等级为C80的高性能结构工程加固用混凝土材料，其具体制备 方法如下：

先按表格4选取原料：(单位：Kg/M3)

  水泥 硅灰 细骨料 粗骨料 聚羧酸盐 纤维 水 乳胶粉 624 61 685 913 3.283 0.6 167 2.8

表4

其中水泥为52.5级普通硅酸盐水泥，硅灰为瑞典爱尔肯硅灰，细骨料模 数为2.8mm，粗骨料粒径为5-10mm，聚羧酸盐为苏州弗克聚羧酸高效减水 剂，纤维为格雷斯3mm聚丙烯短切纤维。

然后用机械搅拌3分钟以上，采用防水防潮包装。使用时加水机械搅拌 5分钟以上。

所有萘系高效减水剂、聚羧酸盐高效减水剂、应用于混凝土的短切纤维 以及可溶性大分子聚合物均适用于本发明，在此不一一列举。本发明的各原 料上下限取值均能实现本发明，在此不一一列举。