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1、10申请公布号CN104261749A43申请公布日20150107CN104261749A21申请号201410430751722申请日20140827C04B28/0420060171申请人清华大学地址100084北京市海淀区北京市10008482信箱72发明人孔祥明卢子臣杨瑞芳蒋凌飞74专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝54发明名称一种高膨胀性能的水泥基材料及其应用57摘要本发明公开了属于建筑材料范围的一种高膨胀性能的水泥基材料及其应用，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分为水泥砂浆及混凝土两大类，以水泥质量为基准添加各种添加剂，各添加剂占。
2、水泥的质量百分比分别为具有遇水或遇油膨胀功能的聚合物掺量为0150；稳定剂010；分散剂05；消泡剂05；水20100。该高膨胀性水泥基材料可应用在各种灌浆与堵漏材料、地下防水工程、隧道坝堤建设等对耐久性要求高，人工修复难度大的工程项目中。当水泥基材料由于各种原因发生开裂渗漏后，由于聚合物遇水或遇油膨胀导致裂缝愈合，阻止渗漏的进一步发展，延长结构耐久性。51INTCL权利要求书1页说明书6页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页10申请公布号CN104261749ACN104261749A1/1页21一种高膨胀性能的水泥基材料，其特征在于，所述高膨胀性能的水泥。
3、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为混凝土；各添加剂占水泥的质量百分比分别为具有遇水或遇油膨胀功能的聚合物掺量为0150；稳定剂010；分散剂05；消泡剂05；水20100。2根据权利要求1所述一种高膨胀性能的水泥基材料，其特征在于，所述具有膨胀功能的聚合物具有高吸水或高吸油的特点，是粒径为10NM3MM的粉末材料，包括聚酰胺类高聚物，聚丙烯酸类高聚物，丙烯酸丙烯酰胺共聚物，聚乙烯醇类高聚物，纤维素醚类高聚物，淀粉类高聚物，氯丁胶，天然橡胶中的一种或几种；或是粒。
4、径为10NM50M的水性分散液，又称聚合物乳液或聚合物胶乳；包括丁苯乳液，苯丙乳液，乙烯醋酸乙烯酯类乳液中的一种或几种。3根据权利要求1所述一种高膨胀性能的水泥基材料，其特征在于，所述稳定剂为阴非离子乳化剂烷基酚硫酸钠与非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚按质量比21至12复配得到。4根据权利要求1所述一种高膨胀性能的水泥基材料，其特征在于，所述分散剂为脂肪族类减水剂、萘系减水剂或聚羧酸减水剂中的一种或几种。5根据权利要求1所述一种高膨胀性能的水泥基材料，其特征在于，所述消泡剂为高级脂肪醇类消泡剂或者有机硅消泡剂。6一种权利要求1所述高膨胀性能的水泥基材料，其特征在于，水泥砂浆中水泥与砂子的质量份数比。
5、为1053；混凝土中水泥、砂子和石子质量份数比为105315；按照此比例，将称量好的材料加水在搅拌机中搅拌310MIN后即可应用。7根据权利要求6所述一种高膨胀性能的水泥基材料，其特征在于，所述砂子为河砂，河砂细度模数为22，颗粒级配为区。8根据权利要求6所述一种高膨胀性能的水泥基材料，其特征在于，所采用的石子为碎石，最大直径为40MM，连续级配为540MM。权利要求书CN104261749A1/6页3一种高膨胀性能的水泥基材料及其应用技术领域0001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0。
6、002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。0003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。
7、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425MPA。
8、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。0004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。
9、，与CN102924019A有本质区别。0005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，开发一说明书CN104261749A2/6页4种遇水遇油高膨胀性混凝土，当混凝土开裂发生渗。
10、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103328902409501001500001。0006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。
11、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0007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00081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为混凝土；各添加剂占水泥的质量百分比分别为0009具有遇油膨胀功能的聚合物掺量为0150；稳定剂010；分散。
12、剂05；消泡剂05；水20100。0010所述具有膨胀功能的聚合物具有高吸水或高吸油的特点，是粒径为10NM3MM的粉末材料，包括聚酰胺类高聚物，聚丙烯酸类高聚物，丙烯酸丙烯酰胺共聚物，聚乙烯醇类高聚物，纤维素醚类高聚物，淀粉类高聚物，氯丁胶，天然橡胶中的一种或几种；或是粒径为10NM50M的水性分散液，又称聚合物乳液或聚合物胶乳；包括丁苯乳液，苯丙乳液，乙烯醋酸乙烯酯类乳液中的一种或几种。0011所述稳定剂为阴非离子乳化剂烷基酚硫酸钠与非离子乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚按质量比21至12复配得到。0012所述分散剂为脂肪族类减水剂、萘系减水剂或聚羧酸减水剂中的一种或几种。0013所述消泡剂为高级脂。
13、肪醇类消泡剂或者有机硅消泡剂00142水泥砂浆中水泥与砂子的质量比为1053；混凝土中水泥、砂子和石子质量比为105315；按照此比例，将称量好的材料加水在搅拌机中搅拌310MIN后即可应用。0015所述砂子为河砂，河砂细度模数为22，颗粒级配为区；其中砂的颗粒级配分为三个区，是指不同粒径的砂粒搭配比例；砂颗粒级配反映空隙率大小，其依据不同直径的筛子筛余质量百分比确定。0016所采用的石子为碎石，最大直径为40MM，连续级配为540MM。0017本发明的有益效果是00181、本发明所制硬化水泥砂浆与混凝土抗渗性能好，遇水或遇油膨胀能力强，且其说明书CN104261749A3/6页5中所掺加的遇。
14、水遇油膨胀的添加剂对水泥基材料具有一定的增韧抗裂效果，可以明显提高硬化水泥砂浆与混凝土的抗开裂能力，及当裂缝产生后,聚合物吸水或吸油溶胀引起水泥基材料膨胀,从而使裂缝愈合,具有自愈合能力，保证了建筑结构的完整性与耐久性。00192、根据本发明所制硬化水泥砂浆与混凝土的优点，该发明可应用在地下防水工程、坝堤建设等众多对结构耐久性要求高，人工维护困难等重大项目工程应用中，具有重大的实际应用意义。00203应用领域包括大坝混凝土工程，地铁、隧道、地下车库等地下工程混凝土等。当混凝土由于各种原因发生开裂渗漏后，由于膨胀导致混凝土裂缝愈合，阻止渗漏。具体实施方式0021本发明提供一种高膨胀性能的水泥基材。
15、料及其应用。下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。0022实施例10023一种遇油高膨胀性水泥砂浆，其原料构成及掺入质量分别为0024普通硅酸盐水泥500G，标准砂1000G，高吸油性苯丙乳液的掺量为水泥质量10；实验室按照异丁烯聚氧乙烯醚与丙烯酸的摩尔比14共聚得到的聚醚类聚羧酸减水剂掺量为水泥质量02，阴非离子乳化剂ONIST2836与非离子乳化剂OP10按质量比11复配的稳定剂125G，有机硅消泡剂DZ1267掺量为水泥质量的040，按照标准JC/T6032004水泥胶砂干缩实验方法制得水泥胶砂试样，养护后拆模即得。
16、所需样品。记录初始长度后放入油中浸泡，每隔一定时间后测定长度。0025实施例20026一种遇油高膨胀性水泥砂浆，其原料构成及掺入质量分别为0027普通硅酸盐水泥500G，标准砂1000G，高吸油性丁苯胶乳掺量为水泥质量5，磺化丙酮甲醛缩合物减水剂掺量为水泥质量070，阴非离子乳化剂ONIST2836与非离子乳化剂OP10按质量比11复配的稳定剂625G，有机硅消泡剂DZ1267掺量为水泥质量的025，按照标准JC/T6032004水泥胶砂干缩实验方法制得水泥胶砂试样，养护后拆模即得所需样品。记录初始长度后放入油中浸泡，每隔一定时间后测定长度。0028实施例30029一种遇水高膨胀性水泥砂浆，其。
17、原料构成及掺入质量分别为0030普通硅酸盐水泥500G，标准砂1000G，聚丙烯酸高吸水性树脂颗粒掺量为水泥质量10，苯丙乳液或丁苯胶乳掺量为水泥质量10，聚醚类聚羧酸减水剂掺量为水泥质量02，阴非离子乳化剂ONIST2836与非离子乳化剂OP10按质量比11复配的稳定剂250G，有机硅消泡剂DZ1267掺量为水泥质量的080，按照标准JC/T6032004水泥胶砂干缩实验方法制得水泥胶砂试样，养护后拆模即得所需样品。记录初始长度后放入水中浸泡，每隔一定时间后测定长度0031实施例40032一种遇水高膨胀性水泥砂浆，其原料构成及掺入质量分别为0033普通硅酸盐水泥500G，标准砂1000G，聚。
18、丙烯酰胺水凝胶掺量为水泥质量10，说明书CN104261749A4/6页6苯丙乳液或丁苯胶乳折固掺量为水泥质量5，聚醚类聚羧酸减水剂掺量为水泥质量015，阴非离子乳化剂ONIST2836与非离子乳化剂OP10按质量比11复配的稳定剂625G，有机硅消泡剂DZ1267掺量为水泥质量的060。按照标准JC/T6032004水泥胶砂干缩实验方法制得水泥胶砂试样，养护后拆模即得所需样品。记录初始长度后放入水中浸泡，每隔一定时间后测定长度0034实施例50035一种遇油高膨胀性混凝土，其原料构成及掺入质量分别为0036每立方米混凝土所用原料为普通硅酸盐水泥用量520KG，河砂750KG，碎石1050KG。
19、，水151KG，聚醚类聚羧酸减水剂208KG，高吸油性苯丙乳液掺量为水泥质量10，阴非离子乳化剂ONIST2836与非离子乳化剂OP10复配稳定剂13KG，有机硅消泡剂DZ1267为40KG，倒入尺寸为100MM100MM400MM模具中，养护一定时间后，用补偿混凝土收缩膨胀仪测定初始原长及泡入水中后纵向长度变化。0037实施例60038一种遇油高膨胀性混凝土，其原料构成及掺入质量分别为0039每立方米混凝土所用原料为普通硅酸盐水泥用量520KG，河砂750KG，碎石1050KG，水151KG，磺化丙酮甲醛缩合物减水剂780KG，高吸油性丁苯胶乳掺量为水泥质量5，阴非离子乳化剂ONIST283。
20、6与非离子乳化剂OP10复配稳定剂675KG，有机硅消泡剂DZ1267为20KG，倒入尺寸为100MM100MM400MM模具中，养护一定时间后，用补偿混凝土收缩膨胀仪测定初始原长及泡入水中后纵向长度变化。0040实施例70041一种遇水高膨胀性混凝土，其原料构成及掺入质量分别为0042每立方米混凝土所用原料为普通硅酸盐水泥用量520KG，河砂750KG，碎石1050KG，水151KG，聚醚类聚羧酸减水剂208KG，聚丙烯酸高吸水性树脂颗粒掺量为水泥质量10，苯丙乳液或丁苯胶乳掺量为水泥质量10，阴非离子乳化剂ONIST2836与非离子乳化剂OP10按质量比11复配的稳定剂26KG，有机硅消泡。
21、剂DZ1267为80KG，倒入尺寸为100MM100MM400MM模具中，养护一定时间后，用补偿混凝土收缩膨胀仪测定初始原长及泡入水中每隔一定时间后纵向长度变化。0043实施例80044一种遇水高膨胀性混凝土，其原料构成及掺入质量分别为0045每立方米混凝土所用原料为普通硅酸盐水泥用量520KG，河砂750KG，碎石1050KG，水151KG，聚醚类聚羧酸减水剂156KG，聚丙烯酰胺水凝胶掺量为水泥质量10，苯丙乳液或丁苯胶乳掺量为水泥质量5，阴非离子乳化剂ONIST2836与非离子乳化剂OP10按质量比11复配的稳定剂675KG，有机硅消泡剂DZ1267为60KG，倒入尺寸为100MM100。
22、MM400MM模具中，养护一定时间后，用补偿混凝土收缩膨胀仪测定初始原长及泡入水中每隔一定时间后纵向长度变化。0046下面通过对比例来验证本发明的使用效果0047对比例1与2普通水泥砂浆0048普通硅酸盐水泥500G，标准砂1000G，聚醚类聚羧酸减水剂掺量为水泥质量02，阴非离子乳化剂ONIST2836与非离子乳化剂OP10复配稳定剂125G，按照标准说明书CN104261749A5/6页7JC/T6032004水泥胶砂干缩实验方法制得水泥胶砂试样，养护后拆模即得所需样品。记录初始长度后然后放入油对比例1或水对比例2中浸泡，每隔一定时间测定长度。0049对比例3与4普通混凝土0050每立方米混凝土所用原料为普通硅酸盐水泥用量520KG，河砂750KG，碎石1050KG，水151KG，聚醚类聚羧酸减水剂208KG，倒入尺寸为100MM100MM400MM模具中，养护一定时间后，用补偿混凝土收缩膨胀仪测定初始原长后放入油对比例3或水对比例4中浸泡，每隔一定时间测定长度。0051表1实施例与对比例泡水泡油纵向微应变膨胀变化值00520053表2实施例与对比例抗折抗压强度值0054说明书CN104261749A6/6页8说明书CN104261749A。