[发明专利]一种高膨胀性能的水泥基材料及其应用

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料范围，特别涉及一种高膨胀性能的水泥基材料及其应用，具体说可以应用在各种灌浆、封堵材料及大坝、地铁、隧道建设等工程中。

背景技术

水泥基材料的脆性及其易开裂性是其自身力学性能的重要缺陷。水泥基材料，如硬化水泥砂浆，混凝土等，由于在成型养护过程中的收缩变形及其本身较低的抗拉强度，极易引起开裂产生裂缝；同时在水泥基材料服役过程中，由于各种有害介质的侵蚀、钢筋锈蚀、冻融循环等环境因素导致各种形式的水泥基材料的开裂破坏，大大降低了其耐久性和服役性能，缩短了建筑结构的使用寿命，极大的增加了维护成本及经济损失。因此如何保持水泥基材料在使用过程中的完整性与耐久性是水泥基材料应用过程中一个亟待解决的问题。

工程施工中，常遇到隧洞涌水、基坑漏水等堵漏问题，或由于工程质量缺陷和病险水库长时间运行等产生严重渗漏，因此堵漏灌浆技术越来越受到土木工程界的重视。水泥基灌浆、堵漏砂浆是一类工程中常用的灌浆封堵材料，其主要功能是通过堵漏灌浆或结合其他防渗加固手段，满足工程施工及运行的需要，以达到良好的施工环境和保障工程正常运行，大量的用于大型设备锚固，地铁、隧道等地下工程等施工缝的嵌固，混凝土梁柱的加固修补等。然而，在服役过程中，由于各种因素引起的堵漏灌浆材料开裂而重新发生渗漏是一类常见的工程问题。本发明涉及的遇水(或遇油)高膨胀性砂浆，用于此类灌浆堵漏工程中，当发生渗漏是，砂浆体积大幅度膨胀而阻塞裂缝，从而实现堵漏砂浆的自愈合。CN102924019A公开了一种高强微膨胀灌浆材料及其制备方法，其原料为28d抗压强度高于42.5MPa的硅酸盐水泥，硫铝酸盐水泥或高铝水泥中的一种，采用硫铝酸钙类膨胀剂，填料为石英砂、刚玉或铁尾矿，有机硅类消泡剂，聚羧酸类减水剂，甲酸钙或碳酸锂，葡萄糖酸钠，甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚。与现有灌浆材料相比，具有早期强度高、流动性优良、后期强度增长和耐久性好的特点；且具有微膨胀性、施工简便快捷，使用无毒无害。

在技术工艺与膨胀原理上与本专利相比较，CN102924019A是通过在原料中加入无机膨胀剂，实现水泥基材料早期膨胀，而本专利是通过在原料中加入遇水或遇油膨胀有机聚合物材料，当水泥基材料开裂时水或油侵入裂缝，聚合物吸水或吸油膨胀进而导致水泥基材料膨胀从而堵塞裂缝，与CN102924019A有本质区别。

混凝土作为一种主要的建筑材料，以其经济性、可浇性、耐久性、用途的多样性等众多优点，广泛应用于建筑工程中。但裂缝一直是混凝土结构中存在的最大问题。工程调查显示，我国大部分混凝土建筑物都存在不同程度的裂缝，在全国水工混凝土建筑物耐久性及病害处理调查报告中，所调查的32座大坝均存在不同程度的混凝土裂缝。由于混凝土应用环境恶劣，即使采用优质原料，混凝土仍然极易开裂产生裂缝，导致有害物质以水为载体进入混凝土内部，严重影响工程耐久性，造成重大的安全隐患及维修损失。因此，开发一种遇水遇油高膨胀性混凝土，当混凝土开裂发生渗水渗油后，通过混凝土吸水吸油引起体积膨胀堵塞裂缝，为保证建筑结构耐久性，降低安全隐患，减少维护花费，具有重大的社会与经济效益。CN102503307A公开了一种新型高强膨胀混凝土制备工艺，通过在配比中加入钢纤维和高吸水性树脂得到一种强度较高，收缩率较小具有自养护功能的新型混凝土，其原料配比为：水泥、水、石子、钢纤维、河砂、膨胀剂、减水剂、高吸水性树脂SAP质量比为1:0.33:2.89:0.24:0.95:0.1:0.015:0.0001。

本发明请求保护的遇水遇油高膨胀混凝土与CN102503307A不同，本发明所制混凝土一方面通过添加遇油膨胀聚合物使其在油中也具有高膨胀性能，另一方面通过聚合物乳液与高吸水性聚合物复配使用，在赋予混凝土遇水高膨胀性能的同时提高了混凝土抗渗性能，可极大提高建筑结构的耐久性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高膨胀性能的水泥基材料及其应用；其特征在于，包括：

1)高膨胀性能的水泥基材料是以硅酸盐水泥为基础材料，以水泥的质量为基准添加各种添加剂，配制成一种高膨胀性能的水泥基材料；所述高膨胀性能的水泥基材料是以硅酸盐水泥为基础材料，以水泥质量为基准添加各种添加剂，所述水泥基材料按照砂子和石子作为骨料的尺寸将水泥基材料划分为水泥砂浆及混凝土两大类，其中，骨料尺寸<5mm的为水泥砂浆，骨料尺寸>5mm为混凝土；各添加剂占水泥的质量百分比分别为：