[发明专利]一种含钡硫铝酸盐水泥基快速修补材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含钡硫铝酸盐水泥基快速修补材料及其制备方法，该材料按照质量比包括以下组分：含钡硫铝酸盐水泥:河砂:烧石膏:有机纤维:减水剂:硼砂＝35～45:38～46:2～2.5:0.4～0.6:0.4～0.6:0.2～0.3；其制备步骤如下：1)按比例配制含钡硫铝酸盐水泥；2)按比例称取含钡硫铝酸盐水泥、烧石膏、河砂、硼砂，干混搅拌均匀；3)之后加入水湿拌、按比例再加入减水剂，搅拌均匀后再按比例加入有机纤维，搅拌均匀即可。所述的快速修补材料具有可调节的凝结时间、较高的早期强度、优异的基体强度和粘接强度、良好的耐磨性，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及的是一种含钡硫铝酸盐水泥基快速修补材料及其制备方法，属于功能型水泥基材料领域。

背景技术

随着人类社会的进步和技术的发展，带动了大量的房屋建设和交通建设。21世纪，水泥基材料作为世界上使用最多的建筑材料，具有很多优良特性，被广泛用于各种人类的基础建设。但是由于前期对于材料性能认识的不足及施工监管的宽松，导致大量的水泥混凝土结构发生不同程度的破坏，这给公众安全和社会生产带来了极大的安全隐患，同时造成资源的严重浪费。经历过粗犷式的基础设施建设，现在转向维护修补的发展方向。目前用于修补的材料主要包括普通水泥混凝土和砂浆、沥青混凝土、特种水泥、复合修补剂、聚合物类混凝土、纤维增强混凝土等，其中本专利发明的含钡硫铝酸盐水泥快速修补材料是使用了特种水泥—含钡硫铝酸盐水泥作为基材，同时掺入PVA纤维作为增强材，通过这种复合化的方式来充分发挥两种材料的优势，得到了一种早期强度高、新旧混凝土粘接好、微膨胀、韧性高的快速修补材料。

含钡硫铝酸盐水泥是使用CaCO₃、Al₂O₃、BaCO₃、Fe₂O₃、SiO₂和CaSO₄·2H₂O等纯化学试剂合成，具体矿物配比为硫铝酸钡钙(C_2.75B_1.25A₃$)、硅酸二钙(C₂S)、铁铝酸四钙(C₄AF)，其中C代表CaO，B代表BaO，A代表Al₂O₃，$代表SO₃，S代表SiO₃，F代表Fe₂O₃；这种水泥不仅具有较高的早期强度高，同时界面粘接性能优异，其粘接强度甚至高于基体本身的强度，这保证了与旧混凝土良好的粘接效果，所以该种水泥非常适合作为快速修补材料。

烧石膏是半水石膏，化学式为CaSO₄·0.5H₂O，加入后可以减少后期强度的倒缩，保证了快速修补材料长期性能的稳定。

聚乙烯醇纤维(PVA纤维)是一种合成有机纤维，其抗拉强度可达1200MPa，弹性模量大于35GPa，断裂伸长率6～8％，具有极好的延性，其耐碱性优异，长时间酸碱环境下，强度损失低，同时耐热性好，干热软化点高达216℃，加入后可以极大提高修补材料的韧性，减少了收缩，降低了开裂的风险。

硼砂，化学式为Na₂B₄O₇·10H₂O，作为一种外加剂，加入后可以调节水泥的凝结时间，在适宜的掺量情况下可以获得合适的凝结时间，给工程施工以足够的操作窗口。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种含钡硫铝酸盐水泥基快速修补材料及其制备方法：为了快硬早强、减少时间成本采用含钡硫铝酸盐水泥作为基材的主要成份，并提高了粘接性能；为了获得合适的凝结时间，加入硼砂；为了减少收缩开裂的风险，掺入了聚乙烯醇纤维，可提高修补材料的耐久性，从而能有效降低维护成本，满足对新型建材的需求。

技术方案：本发明的提供了一种含钡硫铝酸盐水泥基快速修补材料，该材料按照质量比包括以下组分：