超早强聚合物快速修补砂浆材料 【技术领域】
本发明涉及一种超早强聚合物快速修补砂浆材料及其制备方法，具体地讲，涉及一种适用于高速铁路客运专线桥梁梁体(面)及道路混凝土结构表面缺陷的快速修补，使用时只需在施工现场加水搅拌即可。
背景技术
当前中国的经济建设以前所未有的高速度迅猛发展，基础设施建设以波澜壮阔的态势向前发展，因此对提高基建工程的使用寿命提出了较高要求，尤其是高速铁路和铁路客运专线。高速铁路设计速度为350km/h，高速行车要求线路具体高平顺性，对桥梁结构施工中梁部线型控制、工后徐变上拱及基础沉降控制提出很高的要求，施工控制难度大。梁面平整度是保证列车平稳行驶的前提，梁面前后左右上下一米范围内误差不能超过2毫米，4米范围内误差不能超过8毫米。在铁路客运专线的建设过程中，涉及到大量箱梁的预制、运输及吊装过程，在这些过程中梁面都会存在不同程度的高差和损坏。此外针对传统建筑物，随着混凝土建筑物服役年限的增加，构筑物不断出现裂缝、表面混凝土剥落及钢筋裸露等病损，道路、桥梁路面出现磨损。
目前修补材料主要有三大类：普通水泥类砂浆、环氧树脂砂浆、高分子聚合物水泥砂浆。普通水泥类砂浆早期强度发展慢、粘结强度低、易收缩，修补效果不佳；环氧树脂砂浆施工现场配制繁琐，成本高、收缩大，与混凝土线性膨胀系数差异较大，修补后易出现老化脱落现象；目前国内高分子聚合物水泥砂浆价格相对较高，大多采用普通水泥与聚合物复合使用，其早期强度发展较慢，抗折强度低，后期强度倒缩，修补后易出现收缩、开裂及粘结强度低等现象。
根据高速铁路技术要求以及铁道部科学技术司发行的科技基【2009】117号文件《客运专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》，高速铁路梁面防水材料与梁面混凝土正拉粘结强度必须大于2.5MPa，因此梁面修补材料的粘结强度也必须达到2.5MPa才符合设计要求。而目前还未见修补砂浆材料与混凝土界面粘结强度大于2.5MPa的相关文献资料。
【发明内容】
本发明为了克服现有修补砂浆小时强度、粘结强度及抗折强度低的问题，提供一种超早强聚合物快速修补砂浆材料及其制备方法。
本发明所述超早强聚合物快速修补砂浆材料由下列组分按重量百分比配制而成：
快硬水泥36％～50％
石英砂 42％～54％
聚合物增粘剂2.0％～10％
增稠剂 0.1％～0.5％
早强剂 0.1％～0.8％
调凝剂 0.15％～0.9％
减水剂 0.3％～0.6％
消泡剂 0.06％～0.26％
化学短纤维 0.01％～0.08％
上述快硬水泥为快硬硫铝酸盐水泥；石英砂为20目～100目的机制石英砂；聚合物增粘剂为可再分散醋酸乙烯/乙烯共聚胶粉、羧酸基嵌段共聚胶粉、丙烯酸类聚合胶粉中的一种；增稠剂为羟乙基甲基纤维素醚或羟丙基甲基纤维素醚；早强剂为硫酸铝和氟化钙或硫酸铝和甲酸钙按1∶1的重量比配制的混合物；调凝剂为柠檬酸、硼酸或硼砂；减水剂为粉状萘磺酸盐高效减水剂或聚羧酸盐高效减水剂；消泡剂为有机硅消泡剂或聚醚类消泡剂；化学短纤维为3‑9mm长的聚丙烯纤维国，优选长度为3mm、6mm或9mm。
将上述各组分按比例混合搅拌均匀后即制得本发明。本发明在现场使用时，加水搅拌即可使用，水与超早强聚合物快速修补砂浆干粉的质量比为0.125～0.145。
本发明具有如下特点：
1、采用快硬水泥，改善浆体的小时强度以及后期强度的发展。
2、粘结性能好：聚合物干粉能提高粘合性、抗折强度及防水抗渗性能。掺入聚合物干粉后修补砂浆与新老混凝土界面粘结力强，7d 拉粘结强度能达到2.0MPa以上，28d正拉粘结强度能达到2.5MPa。
3、承载力高：24h抗压强度能达到50MPa，抗折强度大于10MPa，后期强度不到缩且稳定增长。
4、采用洁净、粒径优良的白色石英砂，改善浆体的工作性能和外观。
5、采用减水剂来改善浆体的流动性，提高其工作性能。
6、采用的缓凝剂在快硬水泥水化时，可与水泥发生作用形成包裹层，将水泥包裹在壳层里面，从而控制快硬水泥的水化凝结时间。
7、采用早强剂来渗透包裹水泥颗粒的由缓凝剂与水泥形成的包裹层，并破坏壳层使水泥颗粒在瞬间水化而在几分钟之内硬化，从而起到促硬作用。浆体强度两小时强度达25MPa以上。
8、采用消泡剂来去除浆体在搅拌过程中产生的气泡，提高硬化浆体的力学性能和抗渗性能。
9、化学短纤维为3‑9mm长的聚丙烯纤维。该纤维具有良好的分散性，不影响砂浆的工作性，在砂浆中形成一种均匀乱向分布的网络体系，使结构应力分散，产生二级加强效果，从而有效提高砂浆的抗裂性能，在不降低抗压强度的条件下，大大提高了抗折强度。
本发明的优点在于：操作简单，使用方便，现场加水搅拌即可，具有超快硬而不速凝、早期强度高、粘结强度高、承载快且耐久性好，无毒、无腐蚀的特点，可实现混凝土表面的快速修补；浆体具有良好的抗裂性能；浆体在一小时就开始快速硬化，两小时就可达到施工所需要的力学性能，大大缩短了施工工期，且浆体长龄期强度无倒缩；具有良好的防水抗渗性能，耐久性好。本发明适合各种环境条件下(包括低负温及高温条件)施工，特别适用于高速铁路客运专线桥梁梁体(面)及道路混凝土结构表面缺陷的快速修补，还可以用于水下工程、隧道等工程的快速抢修。
【具体实施方式】
下面用实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
实施例1
快硬硫铝酸盐水泥：46.3％(质量百分比)；石英砂：47％；醋酸乙烯/乙烯共聚胶粉：5％；羟乙基甲基纤维素醚：0.2％；硼砂：0.4％；硫酸铝与氟化钙1∶1混合：0.2％；萘磺酸盐高效减水剂(粉剂)；0.55％；有机硅消泡剂；0.06％；6mm聚丙烯纤维：0.02％。
现场使用时，将修补砂浆干粉与水按1∶0.13的比例搅拌均匀成浆体即可。参照《聚合物水泥防水砂浆》JC/T 984‑2005，测得所得修补砂浆7d正拉粘结强度为2.5MPa，28d正拉粘结强度为3.0MPa，3h抗压强度为28MPa，1d抗压强度为51MPa，1d抗折强度为12.3MPa。
实施例2
快硬硫铝酸盐水泥：40.0％(质量百分比)；石英砂：50.3％；羧酸基嵌段共聚胶粉：8％；羟乙基甲基纤维素醚：0.3％；硼砂：0.4％；硫酸铝与氟化钙1∶1混合：0.3％；聚羧酸高效减水剂(粉剂)；0.24％；聚醚类消泡剂；0.04％；3mm聚丙烯纤维：0.02％。
测得所得修补砂浆7d正拉粘结强度为2.2MPa，28d正拉粘结强度为2.6MPa，3h抗压强度为25MPa，1d抗压强度为49MPa，1d抗折强度为11.6MPa。
实施例3
快硬硫铝酸盐水泥：50.0％(质量百分比)；石英砂：44.4％；丙烯酸类高分子聚合胶粉：3％；羟丙基甲基纤维素醚：0.3％；柠檬酸：0.9％；硫酸铝和甲酸钙1∶1混合：0.8％；聚羧酸高效减水剂(粉剂)；0.40％；聚醚类消泡剂；0.07％；9mm聚丙烯纤维：0.08％。
测得所得修补砂浆7d正拉粘结强度为2.4MPa，28d正拉粘结强度为2.75MPa，3h抗压强度为29MPa，1d抗压强度为54MPa，1d抗折强度为12.8MPa。
实施例4
快硬硫铝酸盐水泥：36％(质量百分比)；石英砂：52.55％；丙烯酸类高分子聚合胶粉：10％；羟丙基甲基纤维素醚：0.3％；硼酸：0.6％；硫酸铝和甲酸钙1∶1混合：0.4％；聚羧酸高效减水剂(粉剂)；0.12％；聚醚类消泡剂；0.02％；3mm聚丙烯纤维：0.01％。
测得所得修补砂浆7d正拉粘结强度为2.75MPa，28d正拉粘结强度为3.2MPa，3h抗压强度为28MPa，1d抗压强度为54MPa，1d抗折强度为13.1MPa。
实施例5
快硬硫铝酸盐水泥：50％(质量百分比)；石英砂：42％；醋酸乙烯/乙烯共聚胶粉胶粉：6.2％；羟乙基甲基纤维素醚：0.3％；硼砂：0.15％；硫酸铝与氟化钙1∶1混合：0.6％；萘磺酸盐高效减水剂(粉剂)；0.6％；有机硅类消泡剂；0.10％；3mm聚丙烯纤维：0.05％。
测得所得修补砂浆7d正拉粘结强度为2.4MPa，28d正拉粘结强度为2.85MPa，3h抗压强度为29.5MPa，1d抗压强度为51MPa，1d抗折强度为10.8MPa。
实施例6
快硬硫铝酸盐水泥：50％(质量百分比)；石英砂：46.55％；丙烯酸类高分子聚合胶粉：2％；羟丙基甲基纤维素醚：0.3％；硼酸：0.35％；硫酸铝和甲酸钙1∶1混合：0.4％；聚羧酸高效减水剂(粉剂)；0.25％；聚醚类消泡剂；0.10％；9mm聚丙烯纤维：0.05％。
测得所得修补砂浆7d正拉粘结强度为2.15MPa，28d正拉粘结强度为2.52MPa，3h抗压强度为27MPa，1d抗压强度为50MPa，1d抗折强度为10.7MPa。
将各组分按上述各实施例的比例均匀混合可制得本发明，将上述各实施例制得的超早强聚合物快速修补砂浆材料按0.13的水料比(质量比)配制的修补浆体性能如下表1所示、