水硬性组合物的部分水合成形体、其制造方法及其使用方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410007051.3

申请日:

2004.02.26

公开号:

CN1594172A

公开日:

2005.03.16

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

C04B7/00

主分类号:

C04B7/00

申请人:

住友大阪水泥股份有限公司;

发明人:

小堺规行; 酒木哲也; 兼吉孝征; 草津晃弘

地址:

日本东京

优先权:

2003.09.11 JP 2003-320208

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司

代理人:

朱丹

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内容摘要

一种水硬性组合物的部分水合成形体,是水硬性组合物部分地水合固化到能够维持形状的程度而成的成形体,由于用水部分地水合固化水硬性组合物,因此含有未水合部分。通过对本发明的维持水合活性的条件下保持自身形状的部分水合成形体实施“以后供给水”的处理方式,以使之完全进行水合反应并固化到获得与以前的水合固化物大致相等的性能,可以应用于各种用途。本发明提供了可以充分防止流通·使用时水硬性组合物粉末的粉尘的产生、同时可以长期保存、使用形式简单化的水硬性组合物的部分水合成形体、其制造方法以及使用方法。

权利要求书

1.  一种水硬性组合物的部分水合成形体,其特征在于,水硬性组合物部分地水合固化到能够维持形状的程度而成。

2.
  如权利要求1中所述的水硬性组合物的部分水合成形体,其特征在于,还含有高分子化合物。

3.
  一种水硬性组合物的部分水合成形体的制造方法,其特征在于,在制备权利要求1或者2中所述的水硬性组合物的部分水合成形体时,通过将水硬性组合物、和其量在可使该水硬性组合物完全进行水合反应的理论量以上的水混合并成形,当水合反应进行到可以维持自身形状的阶段时实施强制干燥,保留部分的水合活性。

4.
  一种水硬性组合物的部分水合成形体的制造方法,其特征在于,在制备权利要求1或者2中所述的水硬性组合物的部分水合成形体时,通过将水硬性组合物、和其量少于可使该水硬性组合物完全进行水合反应的理论量的水混合,使得到的混合物进行水合反应并成形,保留部分的水合活性。

5.
  如权利要求3或者4中所述的水硬性组合物的部分水合成形体的制造方法,其特征在于,所述成形为模压成形、挤压成形或者注射模塑成形。

6.
  如权利要求3-5中任何一项所述的水硬性组合物的部分水合成形体的制造方法,其特征在于,替代所述水的一部分而含有高分子化合物。

7.
  一种水硬性组合物的部分水合成形体的使用方法,其特征在于,向权利要求1或者2中所述的水硬性组合物的部分水合成形体中添加水,用尽残留的水合活性并使其固化。

8.
  如权利要求7中所述的水硬性组合物的部分水合成形体的使用方法,其特征在于,将该部分水合成形体用作裂缝填充材料,即把所述水硬性组合物的部分水合成形体填充在结构物的裂缝表面部,然后在所述裂缝内部填充裂缝注入材料来修补该裂缝。

说明书

水硬性组合物的部分水合成形体、 其制造方法及其使用方法
技术领域
本发明涉及水硬性组合物的部分水合成形体、其制造方法及其使用方法,特别是涉及在水硬性组合物的各种用途,例如,裂纹填充材料、静态破碎材料、各种砂浆预混产品、各种混凝土预混产品、各种填孔材料和回填材料等中能够以简单的形式流通、使用的水硬性组合物的部分水合成形体、其制造方法及其使用方法。
背景技术
以往的水硬性组合物,在流通过程中一般以其自身粉末、或者向其中预混合集料、各种添加剂等的混合粉末的状态被装在防湿纸袋、塑料袋等中进行流通。
特别是,目前水泥材料大部分以20-25kg容量的袋装进行流通。
该袋装的水硬性组合物,一般是拆开袋后投入到搅拌容器或者搅拌用混合器等中,并加入规定量的水混匀使用。
将混匀的砂浆或者混凝土注入或者浇注在预先准备的砂箱内,通过适当地压实,例如用振动式振动器等调整材料分离等后,放置并使其固化。
近年来,水硬性组合物的流通形式等正向小型化发展,但是作为上述流通形式的主流的袋容器比较重,且搬运困难,操作不太方便。
水硬性组合物的真比重是2-3,而松比重约为1,需要真实重量的两倍的容积,所以难以装成小型袋,而且现场的搬运操作将成为非常重的体力劳动。
另外,将水硬性粉末加入于混匀容器或装置中时,会产生大量的粉尘,在环境方面也不理想。
此外,即使把水硬性组合物装在具有防湿性的袋中,对于空气中的湿气和水分也具有高的反应性。因此,目前的保存期限最大也就约6个月左右。
在使用水硬性组合物后,将大量地产生含有水硬性组合物的空袋,既浪费资源又会产生废弃物。特别是,封入水泥等水硬性组合物的袋难以燃烧,焚烧处理困难。
另外,以前作为混凝土的裂纹修补·补强方法,通常使用如下的方法:首先清洁裂纹的周围并除去夹杂物,之后根据裂纹的宽度用刀具等器具将裂纹周围切割为V字形,然后用树脂类密封剂等进行密封,注入以水硬性组合物为主的裂纹材料。
但是,这时,由于需要混凝土切割刀具和密封剂注入器具和注入用泵等专用器具,装置规模大,且需要专用的装置。
另外,以前的方虽然从修补裂纹的观点来说是较优秀的,但是修补位置的颜色往往与原主体不同,因此从物体的美观角度来看并不能令人满意。
此外,例如,在用于截水材料时,是将水硬性组合物在橡胶制容器等中迅速地与水拌合后,在所定的漏水位置,通过用手推压该混匀材料以使之擦入的方法来获得截水效果,但是该方法的作业效率非常差。
还有,用于静态破碎材料时,将水硬性组合物与水混合后,浇注在预先钻孔的岩石、混凝土的孔内,之后随着水合产生强大的膨胀力,并由此获得破碎效果。
一般,在水中破碎时,通常利用的方法如下:搅拌混合了静态破碎剂和水的浆料的比重为2以上,比水重,所以若将该浆料注入于水下的钻孔内,则就会由于比重差而与水发生置换,从而可以将该浆料填充到钻孔内。
但是,即使该浆料的比重在2以上,在水中将液状的物质浇注在孔内的作业也是很难完成的。
此外,在水下操作时,水的流动、潮流会使浆料产生扩散,而且该浆料还显示强碱性,因此考虑到给周围生态体系的影响,认为在环境方面也不理想。
作为其它的方法,还可实施将静态破碎剂填充到小袋中,然后直接将其塞入钻孔内的方法。该方法是通过填充的布袋供给静态破碎剂水合膨胀所需的水。
该方法可以防止静态破碎剂的扩散,但是将袋密实地填入水下钻孔内的操作非常难实施而且效率低,而且由于不一定能沿孔内的形状严实地填充所述袋,因此在孔内会产生不必要的空隙。
另外,孔内锚栓是在混凝土施工时的砂箱保持等混凝土工程中经常使用的通用工具,大多数情况下在施工结束时撤出,撤出后,通常在混凝土表面残留许多痕迹,即直径约6-20mm、深约100mm的孔。
如果将痕迹就这样放置,则会损伤美观,所以通常后来将其补上,但是在例如桥梁工程中,其痕迹数也多,后填补的操作非常费时间。
还有,在该后填补中,目前是通过用手工操作填补水泥、砂、适量的水和修补用预混砂浆材料,进行后填补的施工。
鉴于上述问题,作为使水硬性组合物粉末成形固化的方法,在特许第2514668号中,公开了一种通过将5-95重量份地由水泥、矿渣、石膏中的至少一种组成的水硬性组合物、5-95重量份生石灰或者镁石灰或者其混合物、以及相对于上述水硬性组合物的0.5-1.5重量%的破碎助剂混合,并进行加压,从而成形为块状的成形体。
然而,虽然该成形体中含有水硬性组合物,但是成形体只是通过加压并压硬原料粉末而制造的,不够坚固,作为流通形式也好,作为使用形式也好,都不能充分地解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供水硬性组合物的部分水合成形体,这种部分水合成形体可以解决上述问题并能够充分防止由流通、使用时的水硬性组合物粉末产生粉尘,同时可以长期保存,使用方式也较简单。
另外,本发明的另一个目的是提供可以以高效率、简便而且经济地使上述部分水合成形体而成形的水硬性组合物的部分水合成形体的制造方法。
此外,本发明的又一个目的是提供可以简便而且有效地将上述部分水合成形体用于各种用途的水硬性组合物的部分水合成形体的使用方法。
本发明人等发现,水硬性组合物即使在水量不足理论水量的条件下也可以使其固化成维持自身形状的程度,同时可使水合活性残留在该部分水合成形体内,因此使用上较方便,可以通过在以后的所希望的时刻供给水,利用残留的水合活性变为完全水合固化体,从而完成了本发明。
即,通常认为,水硬性组合物的水合固化体是通过向模内浇注并使其固化而成的成形体,所以水合反应与形成成形体是不可分的关系,如果没有水合反应,就不能得到成形体。
相对而言,本发明中作为其依据的理论如下所述:将水合反应分为“维持形状所需的部分”和“贡献于强度和耐久性等物理性能的部分”两个部分,前者的水合反应是利用维持自身形状所需程度的水合反应来形成成形体,后者的水合反应是为了在使用时的任一时刻自由利用残留于该成形体中的水合活性而“之后供给水”,由此可获得与以前的水合物固化体相等的固化性能。
本发明的水硬性组合物的部分水合成形体的特征在于,水硬性组合物部分地水合固化成能够维持形状的程度。
下面具体地举一个例子。将水硬性组合物和水以99∶1-50∶50重量份的重量比混合,这时加入的水的重量比在水硬性组合物的理论水合量以上时,即水的重量比相对于100重量份水硬性组合物约为27-28重量份以上时,在进行中的水合反应过程中,可以通过加热或者减压等,使含水率低于理论水合量、即水的重量比变为不到28重量份,以强制地蒸发除去水,从而在维持形状的同时,保留了未水合部分。
另外,本发明的水硬性组合物的部分水合成形体的特征在于,还优选含有高分子化合物。
本发明水硬性组合物的部分水合成形体的制造方法的特征在于,通过混合水硬性组合物和可使该水硬性组合物完全进行水合反应的理论量以上量的水,并成形,当水合反应进行到可以维持自身形状的阶段时进行强制干燥,从而使其保留部分水合活性。
此外,本发明水硬性组合物的部分水合成形体的制造方法的另一特征在于,通过混合水硬性组合物和少于可使该水硬性组合物完全进行水合反应的理论量的水,使得到的混合物进行水合反应并成形,从而使其保留部分的水合活性。
上述水硬性组合物的部分水合成形体的制造方法的特征在于,该成形优选为模压成形、挤压成形或者注射模塑成形。
上述水硬性组合物的部分水合成形体的制造方法的特征在于,更优选使高分子化合物与上述一部分水进行置换而由此含有高分子化合物。
本发明的水硬性组合物的部分水合成形体的使用方法的特征在于,通过向本发明的水硬性组合物的部分水合成形体中加入水,用尽残留的水合活性并进行固化,从而可有效地用于下述的裂缝修补材料等各种用途。
上述水硬性组合物的部分水合成形体的使用方法的特征在于,优选用作在结构物的裂缝表面部分填充上述水硬性组合物的部分水合成形体之后在上述裂缝内部填充以前的裂缝注入材料来修补该裂缝的裂缝填充材料。
具体实施方式
通过以下理想的例子说明本发明,但是并不限于这些。
本发明的水硬性组合物的部分水合成形体是水硬性组合物部分地水合固化到能够维持形状的程度而成的成形体,其中水硬性组合物与水部分地进行水合固化,进而保留有未水合部分。
如后所述,本发明的这种在维持水合活性的同时保持自身形状的部分水合成形体,在使用时,乃是“以后加水”,从而使水合反应进行到具有与以前的水合固化体大致相同的性能的程度,同时进行固化,因此可以用于各种用途。
在这里,本说明书中的所谓“部分水合成形体”表示按照JIS R 5202的“水泥的灼热减量”中规定的灼热减量值(ignition loss)为25重量%以下,优选为15重量%以下的成形体,并指成形为可以提供于下述实施例中所述的使用方法中的状态的物质。
本发明的部分水合成形体是例如当灼热减量值为15重量%时,用于使水合反应结束的其理论水量通常是28重量%,所以剩下的13重量%在仍保持水合活性的状态下含于成形体内,从而形成部分水合成形体。
在本发明的部分水合成形体中使用的水硬性组合物,作为粉末原料可以只由水硬性粉末组成。
在这里,所谓水硬性粉末指用水进行固化的粉末,优选使用选自普通波特兰水泥、喷射水泥、矾土水泥、超速凝水泥、硅酸钙、铝酸钙、氟铝酸钙、硫化铝酸钙、铁铝酸钙、磷酸钙、矿渣、半水合或者无水石膏以及具有自硬性的生石灰粉末中的至少一种粉末。
对上述水硬性粉末的粒径等没有特别限制,但是从成形时的使用寿命以及得到的成形体强度的观点出发,优选平均粒径约为10-40μm,另外,从确保成形体的高强度的观点出发,优选布莱恩比表面积为2500cm2/g以上。
另外,本发明中使用的水硬性组合物除了含有上述水硬性粉末以外,还可以含有非水硬性粉末。
该非水硬性粉末指在单体状态下即使与水接触也不进行固化的粉末,但是也包括在碱性或者酸性状态、或者高压蒸气气氛下其成分被洗提出来,与已经洗提出的其它成分发生反应而形成产物的粉末。
作为非水硬性粉末,可以适合地使用选自氢氧化钙粉末、双水合石膏粉末、碳酸钙粉末、矿渣粉末、粉煤灰粉末、硅石粉末、粘土粉末以及硅粉粉末中的至少一种粉末。
这些非水硬性粉末通过火山灰反应或者片规(microfiller)效应,具有增进强度的性能。
这些非水硬性粉末的平均粒径,从填充水硬性粉末的间隙、成形体变得致密的观点来看,优选比水硬性组合物粉末的平均粒径小一位数以上,更优选小两位数以上,而细度的下限没有特别地限制,如果不损害本发明的效果就不做特别限制,但是从保持良好的成形性的观点来看,通常优选约为水硬性粉末的平均粒径的1/500。
通过使用这种粒径的非水硬性粉末,可以进一步提高成形体的形状维持性。
当制备本发明的部分水合成形体时,例如上述水硬性组合物和水以重量比为99∶1-50∶50重量份的比例,优选80∶20-95∶5重量份的比例进行混合。
如上所述,这时加入的水的重量比为水硬性组合物的理论水合量以上时,即水的重量比相对于100重量份的水硬性组合物为约27-28重量份以上时,为了使含水率小于理论水合量的量、即水的重量比小于28重量份的量,而在水合反应的过程中通过强制蒸发除去水来形成水硬性组合物。
在这里,所谓水硬性组合物的理论水合量是,例如,在通常的普通波特兰水泥的情况下,是指普通波特兰水泥的理论水量,即普通波特兰水泥的矿物组成都通过水合反应形成水合物时所需要的水量,例如相对于100重量份的普通波特兰水泥,水是27-28重量份。具体地讲,当将100g的普通波特兰水泥和28g的水混合而使其进行良好的固化时,随着时间的推移会完全地进行水合而可以得到完全水合固化体,理论水合量就是能够得到完全水合固化体的程度的水量。
另一方面,例如,当搅拌相对于100重量份普通波特兰水泥加入并混合约10重量份的水而得到的混合物时,其中的水不足以使水合反应完全进行的混合物、即虽然原来100重量份水硬性组合物要求28重量份水的理论水量但只加入了10重量份水的混合物,可成为湿润恰好的粉状体状态。
通过对它进行例如模压成形等使其成形为所希望的形状,再通过部分的水合反应,使其保持自身形状,这样也可以得到本发明的部分水合成形体。
更适合地,由于水硬性组合物中加入的水的液滴直径小于或等于水硬性组合物的粉末直径,因此在得到的水硬性组合物和水的混合湿润粉末中,不会形成所谓“搅拌球”,可以获得均匀的混合物,所以优选。
还有,当将该部分水合成形体用于各种用途的过程中与水接触而进行水合反应时,例如在裂缝修补中不会残留水的色痕,可以获得与原来躯体大致相同的色彩,能够保持良好的美观。另外,在作为静态破碎剂使用的情况下可以获得适当的膨胀力,从而破碎效率高。
另外,在本发明的部分水合成形体中,可以根据需要通过混合、分散而含有水溶性高分子化合物等高分子化合物,也可以通过将与水硬性组合物拌合的水的一部分置换为该高分子化合物而使其含有高分子化合物。
特别是,在制备本发明的部分水合成形体时,在采用浇注成形和挤压成形的情况下,为了确保流动性,理想的是将该水的一部分置换为水溶性高分子来使用。
该高分子化合物在本发明的部分水合成形体中具有有助于提高成形性、提高最终使用时的性能、例如增加粘着强度等功能。
作为这样的水溶性高分子,可以举例为以聚乙二醇、聚氧化甲烯等为代表的聚烷撑二醇类;聚乙烯醇等聚乙烯醇类;羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、阳离子化纤维素等纤维素类或者纤维素醚类;VEMA等甲基乙烯基醚和马来酸酐共聚物;淀粉类;使ALKOX等环氧乙烷进行开环聚合而得到的聚(环氧乙烷)等,可以使用这些高分子化合物本身,或者也可以作为聚合物乳剂混合使用。
下面,详细地说明制备本发明水硬性组合物的部分水合成形体的方法。
本发明的水硬性组合物的部分水合成形体的制备如下:以上述混合比将水和水硬性组合物搅拌混合,然后进行成形,成形后在使其进行水合的阶段,进行脱模、强制干燥,直到可以维持自身形状的程度。
具体地讲,作为成形方法,可以使用注射模塑成形法、挤压成形法、模压成形法、浇注成形法等成形方法,但是并不限于这些,可以使用公知的成形方法。
若要制备本发明的部分水合成形体,首先要将上述水硬性组合物和水以上述混合比例进行混合并调制,但是对于该混合方法而言,只要能够均匀混合可以使用任意公知的方法进行混合。
特别是,在使用含有水硬性粉末和非水硬性粉末的水硬性组合物的情况下,优选采用可以附加强剪切力的混合方法,例如,使用プロシエア型混合机等进行混合。通过用这种高剪切力的混合机进行混合,可以缩短混合时所需要的时间。
另外,作为添加水的方法,如上所述,将水硬性组合物和少于使该水硬性组合物完全进行水合反应的理论量的水混合。由此,得到润湿粉末,通过该粉末进行水合反应,可以形成能够维持自身形状的成形体,从而在该成形体内保留了部分水合活性。如果水合反应进行到可以维持自身形状的阶段,那么可以根据需要在水合反应的中途阶段进行强制干燥。
这时,如果是均匀加入该水硬性组合物和水的方法,就可以使用任意的方法,但是为了稳定地制备通过向上述水硬性组合物中加入上述量的水所得到的润湿粉末,必须注意不要产生所谓的搅拌球。
若要防止搅拌球的生成,如上所述,加入的水的液滴直径在水硬性组合物粉末的粒子直径以下为宜。
因此作为加入水的方法,可以有效地使用市售的被称为干雾·喷嘴的、能够喷出直径小于或等于粉末粒子的液滴的专用喷雾喷嘴。
具体地讲,可以适用将水硬性组合物的粉末加入混合机内,一边使该混合机旋转或者进行混合操作,一边连续地喷雾供给干雾的方法。
按照如上所述地进行混合,可以得到完全没有搅拌球的、完全均匀的水硬性组合物和水的混合物,即水硬性组合物的润湿粉末,通过使其成形,可以得到整体均匀的部分水合成形体。
上述水合过程中的强制干燥可以通过加热或加压等方法完成。在以前的水硬性组合物的完全水合固化体制备中,该强制干燥会导致产生裂缝等不利的状态,但如果是例如直径为10mm左右的剖面形状极小的成形体,则不会引起有害的裂缝,可以得到作为目标产物的部分水合成形体。
具备这种强制干燥工序的部分水合成形体的制备方法中,还可以使用浇注成形以外的挤压成形等。
另外,即使是在使用将水的一部分置换为醇或低分子量的聚乙二醇等水溶性高分子化合物的、水和高分子化合物的混合液时,也可以按照与上述相同的工序制备。
可代替上述方法的是,将水硬性组合物和足以使该水硬性组合物完全水合的理论量以上量的水混合,当水合反应进行到可以维持自身形状的阶段时进行强制干燥,使其保留部分的水合活性,从而也可以制造本发明的水硬性组合物的部分水合成形体。
例如向100重量份水硬性组合物中加入10重量份左右的水而得到的润湿粉末状态的混合物不适合于以前的浇注成形等。
因此,添加并混合可以浇注成形的程度的水,即相对于100重量份水硬性组合物加水加至约50重量份,将其浇注在所需形状的型箱内使之成形,在其水合反应足够维持自身形状的阶段脱模,例如采用普通波特兰水泥时,理想的是在20℃下在材龄为约8小时时强制脱模,再进行强制干燥,以除去用于之后的水合反应的水。通过以上操作,可以得到作为本发明目标的部分水合成形体。
使用模压成形作为成形方法时,将得到的水硬性组合物和少于理论水量的水的混合物、即水硬性组合物的润湿粉末投入到塑形用夹具,例如挤压成形机的材料搬送螺杆和塑模挤压模部分、或者压力机的模具等中,用例如约5000kg/cm2以下的成形压力通过挤压以对其进行塑形、密实化,从而能够形成部分水合成形体。
更为理想的是,在得到的部分水合成形体的表面实施石蜡或有机涂料等的极薄的涂布处理。通过设计这样的涂层,能够防止残存的水合活性在该部分水合成形体的保存期内由于空气中的湿气而损失。
这样得到的部分水合成形体由于可以维持成形体的形状,同时在使用时具有适度的破碎性,所以可以用作截水材料、裂缝填充材料、静态破碎材料、各种砂浆预混产品、各种混凝土预混产品、各种填孔材料和回填材料,并能够提高其操作效率。
从形状维持性和操作效率的观点来看,本发明的部分水合成形体具有约0.5-1.7的松比重更合适。
本发明的水硬性组合物的部分水合成形体是在水量不足理论量的状态下赋予形状,并在短时间内实现脱模。
因此,若要使本发明的水硬性组合物的部分水合成形体进行固化,在将该部分水合成形体用作截水材料、裂缝填充材料、静态破碎材料、各种砂浆预混产品、各种混凝土预混产品、各种填孔材料和回填材料等后,需要供给水分使其固化。
以下说明将本发明的水硬性组合物的部分水合成形体用作裂缝填充材料的例子。
可以将本发明的水硬性组合物的部分水合成形体制造成所希望的形状,例如扼流圈(choke)状的成形体。
把该扼流圈状部分水合成形体沿着产生于混凝土、瓷砖或者喷漆壁面等上的裂纹擦上去之后,因其容易破碎,从而可以有效地填充裂纹。
填充后,如果用例如喷雾器和海绵等向填充位置提供水,则由于填充的材料是部分水合物,即由于还保留着水合活性,所以可以迅速地开始水合反应,并在裂缝内固化,由此可以完成裂缝的填充。
另外,如果将成形为所希望的形状、例如扼流圈状的本发明的部分水合成形体的前端部分在水中浸渍约5-30秒,则只有浸渍于水中的顶端部分变为柔软的糊状,所以也可以将该糊状态的成形体擦入于裂缝中。
在任一种方法中,水合反应都会在短时间内完成。特别是在使用超速硬类水泥作为水硬性组合物时,数分钟以内就可以完成水合反应,因此在短时间内就可以简便地进行裂缝修补,即使有多少人都可以很容易地修补裂缝。
另外,本发明的部分水合成形体中不含粘合剂,所以在修补时,可以用例如毛刷和刷子等容易地去掉周围溢出的、或者粘着的粉末,从而作为例如裂缝填充材料使用后美观性非常突出。
由此得到的修补位置防水性好,修补后的色差变得与原来躯体大致相同,从而可以非常有效地保持美观效果。
另外,理想的是,为了完全密封裂缝,还可以同时使用本发明的裂缝填充材料和以往的裂缝注入材料。
具体地讲,例如,对于作为目标的裂缝,擦入本发明的部分水合裂缝填充材料,这时,作为后来填充的以往的裂缝注入材料的填充口,在表面部分预留例如约5-10mm,这一部分不擦进本发明的裂缝填充材料。
然后,用毛刷和刷子等除去从裂缝露出的本发明的裂缝填充材料部分,通过挤压含有水的海绵,向已填充的本发明的裂缝填充材料提供水,从而使部分水合物变为完全水合物。
在这里,作为本发明的裂缝填充材料,可以使用例如超速硬类水泥等,所以可以迅速地完成固化,这时也完成了裂缝部分的美观维持和保留一部分的密封。
如上所述,可以从保留的填充口,用例如丙烯酸制注射器,向裂缝内部注入混合了以往的裂缝注入材料(例如,产品名:超微粒子水泥类裂缝注入材料Refrefilbond,住友大板水泥株式会社制)的物质。
根据本方法,当裂纹切入到内部的深度较深时,通过将以往的裂纹注入材料密实地填充到裂纹内部的深部,确实地修补裂纹,另一方面通过在表面部分使用本发明的裂纹填充材料,可以保持表面部分的美观,而且本发明的裂纹填充材料还可以发挥防止以往的裂纹注入材料浸出的密封材料的功能。
通过如上所述地密封裂纹,能够防止水由裂纹向混凝土躯体的浸透,并防止内部钢筋的生锈和腐蚀,其结果,可提高混凝土躯体的耐久性。
以下说明把本发明的水硬性组合物的部分水合成形体作为静态破碎材料使用的例子。
可以把本发明的水硬性组合物的部分水合成形体成形为所需的形状,例如中空圆柱形。
在成为破碎目标的岩石或混凝土上,钻出直径与该中空圆柱形部分水合成形体相同的孔,将本发明的中空圆柱形部分水合成形体插入于该孔内,如果向所填充的中空圆柱形部分水合成形体的中空内径部分注入所定量的水,则会立即开始水合膨胀反应,通过该膨胀力可使岩石和混凝土产生拉伸应力,从而能够将其破碎。
因此,可特别有效地利用于水中破碎。
在这里,所谓水中破碎,表示在例如港口的海下混凝土结构物的增建或重建等中,破碎已有的水下混凝土结构物的情况等。
通常,静态破碎产品会预先与水混合而成为流动性优良的糊状。
由于该糊状料的比重为约2.3,比水重,所以被认为由比重差也可以填充到钻在水中构造物上的孔内,但是在有潮流的地方实际上是很难实现的。
鉴于这一点,也可以使用将粉末状的静态破碎剂产品装入布袋后,一边用棍捅一边插入于孔内的方法,但是该操作在水下效率低,未必是有效的水中破碎施工法。
与此相反,在本发明中,因为将由本发明的水硬性组合物的部分水合成形体组成的静态破碎材料在部分水合的状态下预先成形为例如棒状,向孔内的插入只是插入该棒状部分水合成形体,所以可以变得非常简便。
如果水慢慢地向该所填充的部分水合成形体的内部浸透,则会开始进行破碎剂的水合反应,由于引起了膨胀,所以在混凝土躯体等中会产生拉伸应力,从而可以将其破碎。
另外,根据需要也可以在部分水合成形体的中心部的长度方向上形成约1-2mm程度的小的通水孔,由此更有效地进行水合反应。
以下说明把本发明的水硬性组合物的部分水合成形体用作孔内锚栓回填材料的例子。
拔出混凝土和岩盘用的孔内锚栓后再撤出这些是在土木、建筑领域中经常进行的工序。
如果不处理锚栓痕迹,则在混凝土上一直会留有孔,所以需要进行回填,但是锚栓痕迹通常是直径约17mm、深约120mm的小孔,例如,在一架桥的上部工程(在桥墩上架上桥桁的工程)中有时会需要进行数千个锚栓痕迹回填操作。
以往采用的是用细棍和匙子将少量经混练的砂浆一个一个通过手工操作填补到孔内的方法,但是该方法效率非常差。
根据本发明,则可以将与锚栓痕迹大致相同尺寸的本发明的部分水合成形体预先成形为例如直径约17mm、长约120mm的形状,然后用锤子将其敲进孔内,如果再供给所定量的水,例如约为成形体重量的30重量%的水,则就会发生水合反应,从而可以完成回填操作。
或者,也可以将本发明的部分水合成形体预先浸渍于水中几分钟至几小时,当吸收水并变柔软时,与上述同样地采用用锤子敲进孔内的方法,这样就可以完成回填操作。
以下说明将本发明的水硬性组合物的部分水合成形体用作砂浆预混产品的例子。
本发明的水硬性组合物的部分水合成形体通过调整用于维持自身形状而在当初成形时加入的水量和模压成形时的成形压力,可以形成为水能直接浸透的“稀水的”成形体。这种稀水的成形体在其自身的内部具有可使水迅速浸透的空隙,因此通过在含有所定量的水的混合机内,直接加入该部分水合成形体,可以进行与加入粉末时完全相同的混炼,从而能够在短时间内得到新鲜砂浆(还未凝固的砂浆)。
本发明的部分水合成形体可以迅速地与水混合,制备出均匀的新鲜砂浆,得到的砂浆具有与以前的产品相同程度的强度体现性。
鉴于固化后的强度体现等性能,作为砂浆预混用的部分水合成形体,为了维持其自身形状而当初所添加的水量越少越好,但是相对于水硬性组合物,如果水量不足3重量%,则成形性和形状维持性变得困难,所以特别适合的水量是约3-10重量%。
本发明的水硬性组合物的部分水合成形体可以维持成形体的形状,同时在使用时很容易破碎,从而可以提高操作效率。另外,由于可以把水硬性组合物很容易地成形固化为所需要的形状,所以也可以用于除了上述以外的各种用途,而且在其流通状态下也好,在使用的操作环境中也好,都不会产生粉尘,从而能够非常良好地保持环境。
另外,本发明的水硬性组合物的部分水合成形体可以防止风化并可以长期保存。
此外,本发明的水硬性组合物的部分水合成形体的制备方法可以高效率地、简便地而且经济地成形上述部分水合成形体。
还有,本发明的水硬性组合物的部分水合成形体的使用方法,通过在使用时补给水,能够完成水硬性组合物的固化,在可以开发广泛的使用用途的同时,能够使其操作变得简单。
特别是,如果使用本发明的水硬性组合物的部分水合成形体,则不仅不需要特别的工具和技术,而且有多少人都可以简单而且准确地进行裂缝等的填充、修补,可以防止水分进入混凝土等内部,且可以防止内部的钢筋生锈,所以可以防止混凝土等的劣化、破损。
实施例
根据以下的实施例、比较例以及试验例说明本发明。
〈裂缝填充材料>
实施例1
将10kg作为水硬性组合物的以超速硬类水泥作为原料的截水材料(商品名;Lionsisui 101,住友大板水泥株式会社制)加入可倾式混凝土混合机中,为了防尘,混合机的投入口用塑料片覆盖。在塑料片的中央部分挖直径约5cm的小孔,从这里向混合机内插入干雾喷嘴(商品名;アキミストD型,株式会社池内制)后,以1分钟0.05升的喷雾量喷入总计为1.6升的水。
还有,由上述干雾喷嘴供给的雾化器水雾的平均液滴直径与成为喷雾目标的该截水材料的平均粉末粒径大体上相等或小于它的10μm左右。
由此得到了该截水材料(粉末)∶水为100∶16重量份比率的混合物,该混合物中没有观察到所谓“搅拌球”,是完全均匀的粉末润湿混合物。
这是因为液滴直径在粉末粒径以下,所以不会物理地生成搅拌球。
将该润湿混合物加入挤压成形机中,并成形为直径17mm、长90mm的细长圆柱形、即正好与扼流圈相同的形状,从而制备作为本发明的裂缝填充材料的水硬性组合物的部分水合成形体。
得到的部分水合成形体的按照JIS R 5202的“水泥的灼热减量”规定计算的灼热减量值(ignition loss)为18重量%。
比较例1-3
把市售的环氧类裂缝修补材料(商品名;挠性环氧树脂E600,KONISHI株式会社制)作为比较例1,把市售的弹性密封材料类裂缝修补材料(商品名;View seal 6909,KONISHI株式会社制)作为比较例2,另外把市售的超微粒子水泥类裂缝修补材料(商品名;Refrefilbond,住友大板水泥株式会社制)作为比较例3,用作裂缝填充材料。
比较例4
将作为水硬性组合物的以超速硬类水泥作为原料的截水材料(商品名;Lionsisui 101,住友大板水泥株式会社制)和水溶性高分子(商品名;PEO-1,住友精化株式会社制)计量粗混合,使该截水材料(粉末)∶水溶性高分子(粉末)为9∶1的重量份比率,再在85℃下混合15分钟得到均匀的流动混合物。
将该混合物加入到挤压成形机中,一边将螺杆和挤压铸模的温度维持在80℃,一边以熔融流动状态进行挤压,冷却,进而成形为直径17mm、长90mm的细长圆柱形,即正好与扼流圈相同的形状,从而制备作为本发明的裂缝填充材料的水硬性组合物的未水合成形体。
试验例1-1
(1)防水·防止钢筋生锈的效果
(试样的准备)
用混入了过量的膨胀材料的混凝土浇注全长15m、高45cm、厚10cm的以普通住宅建造混凝土块根基作为模型的模拟试样,再通过用钢筋束缚底面来故意地产生裂纹。
大致以30cm的间隔产生总计38个宽度为0.3-1.0mm的裂缝。这些裂缝的大部分为高度方向、厚度方向都贯通的裂缝。
(防水=钢筋的防锈效果试验)
试样中产生的38个裂缝中,8个没有进行处理,5个使用比较例1的裂缝填充材料,另外5个使用比较例2的裂缝修补材料,剩下5个使用比较例3的裂缝修补材料,分别按照手册上的记载填充并修补裂纹。
另一方面,将上述实施例1中得到的扼流圈状的裂缝修补材料的顶端部分浸渍在水中5-30秒使其变柔软,沿剩余的15个裂缝擦入该变得柔软的扼流圈状的裂缝填充材料,填充、修补裂缝。
修补后经过24小时以后,从修补面的方向连续48小时喷射浓度为15重量%的盐水。
喷雾停止7天后,拆开试样,确认内部钢筋的生锈情况。
其结果示于表1。
表1

修补材料从48小时盐水喷雾起7天后的钢筋生锈情况概况生锈位置数没有生锈位置数实施例1有点生锈213没有处理明显生锈80比较例1没有生锈05比较例2没有生锈05比较例3有点生锈14

由上述表1可知,根据本发明的部分水合裂缝填充材料和其填充、修补方法,可明显简化修补方法,同时可以提供与市售的超微粒子水泥类裂缝修补材料相同的防止钢筋生锈的效果。
另外,用注射模塑成形得到的本发明的部分水合裂缝填充材料也具有相同的效果。
(2)美观的维持效果
(测定方法)
当实施上述试样的裂缝修补时,在同一时刻,由同一位置,用数码摄像机拍摄使用各裂缝填充材料前后的状态,将该数据输入电脑,使用ADOBE SYSTEMS株式会社制的图像扫描软件ADOBE PHOTOSHOP,测量各像素的RGB值,即测定裂缝部分颜色的差别(色差)。
(色差测定结果)
上述测定结果示于表2中。
表2部位测量值RGB没有裂缝的混凝土(标准基材)部分测量值155171165裂缝部分测量值15185与基材的色差140153160按照实施例1修补后的裂缝部分测量值168172173与基材的色差1318

由表2可知,用本发明的部分水合裂缝填充材料修补后的色差显然与作为修补前的标准基材的混凝土试样大致相同,具有突出的美观维持性,即具有所谓裂缝并不显著的效果。
另外,由于根据人类的视觉能够判断的RGB值的色差范围是10左右,因此当使用本发明的部分水合裂缝填充材料进行修补时,修补之后,用人的视觉几乎不能辨认裂缝。
此外,用注射模塑成形得到的本发明的部分水合裂缝填充材料也具有相同的效果。
试验例1-2
测量比较例4的未水合水硬性组合物的扼流圈状成形体和由实施例1得到的扼流圈状部分水合成形体对于裂缝的填充深度。
作为试验对象的裂缝是混凝土的裂缝,其裂缝宽用裂缝表测量为0.1、0.3、0.5、0.9、1.3mm。对于每个裂缝,测量了咔哧咔哧地搓上各扼流圈状成形体5次后“边刮”边擦入5次而填充的平均深度。
在这里所谓填充的深度可以按以下求出:即擦进去后通过喷雾或用润湿的绵布向填充的裂缝填充材料供给水,使其固化后,对该修补完了的部分进行破坏,以便观察填充截面,之后用游标卡尺测量填充即修补的深度,并求其平均值作为填充深度。其结果示于表3中。
表3

由表3可知,采用本发明的部分水合成形体的扼流圈状成形体填充深度大,修补效果好。
另外,用注射模塑成形得到的本发明的部分水合裂缝填充材料也具有相同的效果。
试验例1-3
评价比较例4的未水合水硬性组合物的扼流圈状成形体和由实施例1得到的扼流圈状部分水合成形体的裂缝修补时间的效率。
作为试验对象的裂缝是混凝土的裂缝,其裂缝宽用裂缝表测量为0.1~0.3mm细的裂缝和0.5-1.2mm粗的裂缝,而且测量了修补10个长15cm的裂缝所需要的时间以及修补每个裂缝需要的时间。
在这里所谓修补时间是将10个裂缝修补到恢复美观和能够满足防水性能的状态所需要的时间的合计。
但是,该时间不包括水分的提供和各水硬性组合物进行固化需要的时间。
其结果示于表4中。
表4

由表4可知,当使用根据本发明的部分水合成形的扼流圈状成形体时,由于极为“适度地边破坏扼流圈边填充裂缝”,所以大幅提高了操作效率。本发明的部分水合裂缝修补材料与比较例4的裂缝填充材料相比较时,可知在裂缝宽约0.1-0.3mm比较细的裂缝修补中可将操作效率提高到3.5倍,而在裂缝宽0.5-1.2mm的粗的裂缝修补中可将操作效率提高到2.6倍。
另外,用注射模塑成形得到的本发明的部分水合裂缝填充材料也具有相同的效果。
〈静态破碎材料>
实施例2
除了将上述实施例1的截水材料替换为静态破碎材料粉末(商品名;S-MITE VB,住友大板水泥株式会社制)以外,与实施例1相同地进行试验,得到均匀的混合物。
将该混合物与实施例1相同地加入到挤压成形机中,通过进行挤压成形,成形为直径40mm×长500mm的圆柱形,从而制备作为本发明的静态破碎材料的水硬性组合物的部分水合成形体。
得到的部分水合成形体的按照JIS R 5202的“水泥的灼热减量”中规定的灼热减量值(ignition loss)为17重量%。
比较例5
为了比较而使用市售的静态破碎材料(商品名;S-MITE B型,暑中用、住友大板水泥株式会社制)。
试验例2
(膨胀压力(破碎力)试验)
作为被破碎目标物,使用水下的混凝土试样(水温20-25℃,室外,抗压强度27.3N/mm2)。在该混凝土试样上钻出直径40mm×长500mm的圆柱形的孔。
然后,向上述混凝土试样的孔内填充由实施例2得到的静态破碎材料。可以非常简单而且密实地进行填充。
另一方面,对于比较例5的静态破碎材料的粉末,通过混合水,调制成糊料,混合水的比例为27重量%,并向上述混凝土试样的孔内填充该浆料。
这些静态破碎材料的破碎可通过其水合膨胀获得,而从灌水开始过24小时后的测量结果示于表5中。
表5种类膨胀压力(kgf/cm2)可否破碎裂缝发生时间(小时)实施例23000可以19比较例53800可以12

其中,膨胀压力按照以下的顺序测量。
1)将NKK(日本钢管株式会社)制无缝钢管SCH40-20A钢管(外径53mm,内径50mm)切割成40cm的长度。
2)向该钢管中装填实施例2或者比较例5的静态破碎材料,而其方法分别如下。
即,就实施例2而言,通过挤压成形将按照与上述实施例1相同的方法得到的均匀混合物成形为外径49.9mm、内径2mm的中空圆柱形,将其插入、装填在该钢管内部,再向2mm的内径孔内注入可使其进行水合反应的水。
就比较例4而言,注入填充上述混凝土破碎试验中使用的糊料。
3)然后沿该钢管外径的圆周方向,将株式会社东京测器研究所制带有引线的通用应变议FLA-6-11按照该应变议手册中的记载进行安装。
4)通过以上的1)-3)的操作顺序,该钢管内部的静态破碎材料都由于水合反应产生明显的体积膨胀,该膨胀力在该钢管的外径表面上表现为抗拉应变。用上述3)中安装的应变议测量该抗拉应变,与钢管的弹性系数相乘,就可以算出膨胀压力。
 从表5中可知,由本发明的部分水合静态破碎材料进行破碎时,能够明显简化破碎方法,同时可以获得与以往产品大致相等的破碎效果。
另外,用注射模塑成形得到的本发明的部分水合静态破碎材料也具有相同的效果。
<孔内锚栓回填材料>
实施例3
作为水硬性组合物,使用普通波特兰水泥(PC,住友大板水泥株式会社 枥木工厂制)。
该水硬性组合物和维持自身形状需要的当初加入的水的混合比以重量比计为80∶20重量份,将这样得到的混合物加入到挤压成形机中,挤压成直径为17mm的圆柱形,并切割成120mm的规定长度。将该部分水合成形体在湿度54%、23℃下放置保养7小时,进而成为可充分维持自身形状的棒状成形体。
然后,将该棒状成形体保存在保持在250℃下的干燥机内5小时,这时强制蒸发、除去水合反应中没有消耗的水分,即自由水。由此,在材龄为约7小时的水合反应状态下强制停止水合固化,得到部分水合成形体,进而制备了孔内锚栓回填材料。
得到的部分水合成形体的按照JIS R 5202的“水泥的灼热减量”中规定的灼热减量值(ignition loss)为22重量%。
比较例6
将普通波特兰水泥(PC,住友大板水泥株式会社 枥木工厂制)和砂和水以1∶4∶0.3重量份比率均匀搅拌混合为新鲜的砂浆,用容量为3升的泥瓦工用小型手推泵把它压入孔内锚栓痕,再用钢皮抹子将表面加工平坦。
试验例3
(锚栓痕的回填操作效率)
从埋入孔内锚栓的混凝土中,拉拔多个锚栓。
拉拔多个锚栓后,具有1个孔的大小为直径17mm、深120mm的圆柱形形状的孔。
在具有这种形状的多个锚栓痕的混凝土的锚栓痕上,用锤子将由上述实施例3中得到的孔内锚栓回填材料打进该锚栓痕中,并向该所填充的孔内锚栓回填材料供给上述孔内锚栓回填材料的30重量%量的水,使其固化,从而完成了锚栓痕的回填操作。
另一方面,用手工操作向上述每一个锚栓痕内回填比较例5的砂浆回填材料。
这时二者的操作效率示于表5中。
表6种类总处理数总处理时间每个位置所用的时间实施例33253个位置8.5小时0.16分钟/位置比较例6879个位置17.5小时1.19分钟/位置

由上述表6可知,本发明的回填材料与以往的材料比较,操作效率提高了约7.4倍。
另外,用注射模塑成形得到的本发明的部分水合回填材料也具有相同的效果。
<砂浆预混产品>
实施例4-6
使用作为水硬性组合物的以超速硬类水泥作为原料的截水材料(商品名;Lionsisui 101,住友大板水泥株式会社制),用与实施例1相同的方法,按照表7的混合比例混合水,制备部分水合成形体。
得到的部分水合成形体的按照JIS R 5202的“水泥的灼热减量”中规定的灼热减量值(ignition loss)分别为6重量%、17重量%、22重量%。
表7实施例4实施例5实施例6水硬性组合物量C(kg)100 100100加水量W(kg)5 1620

比较例7
为了比较而使用以超速硬类水泥为原料的截水材料(商品名;Lionsisui101,住友大板水泥株式会社制)本身。
试验例4
将上述实施例4-6以及比较例7的材料,与表8中所示量的混合水进行混合,然后加入到混合机内,进行均匀混合,制备新鲜的砂浆,从而得到直径50mm×100mm的试样,将其在空气中培养到表8中所示的规定的材龄,测量各试样的抗压强度。
其结果示于表8中。
其中,抗压强度按照JIS A 1108的方法测量。
表8实施例4实施例5实施例6比较例7部分水合成形体  重量(kg)100100100100混合水  重量(kg)18181818抗压强度(N/mm2)  材龄3小时14121116                 材龄1天51484755                 材龄3天53504957                 材龄7天56525060                 材龄28天59545262                 材龄91天60565363

由表8中可知,作为短时间强度的材龄3小时中,本发明的砂浆产品的强力指数变为以前的砂浆预混产品的90%,但是以后强度良好地进行变化,发挥了大致相同的强度。另外,可知在材龄91天的长期材龄中也显示了稳定的强度延伸率和维持。
另外,使用由注射模塑成形得到的本发明的部分水合成形体而获得的砂浆产品也具有相同的效果。
工业上的可利用性
本发明的部分水合成形体,形状维持性良好,使用时很容易破碎,同时环境性也优良,不需要特别的工具和技术,有多少人也都可以很容易地作为混凝土裂缝填充材料适用于裂缝等的填充、修补。另外,还可以用于静态破碎材料、各种砂浆预混产品、各种混凝土预混产品、各种填孔材料和回填材料等各种用途。

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一种水硬性组合物的部分水合成形体,是水硬性组合物部分地水合固化到能够维持形状的程度而成的成形体,由于用水部分地水合固化水硬性组合物,因此含有未水合部分。通过对本发明的维持水合活性的条件下保持自身形状的部分水合成形体实施“以后供给水”的处理方式,以使之完全进行水合反应并固化到获得与以前的水合固化物大致相等的性能,可以应用于各种用途。本发明提供了可以充分防止流通使用时水硬性组合物粉末的粉尘的产生、同时。

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