一种低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料及其制备方法

1.本发明属于混凝土修补材料技术领域，具体涉及一种低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土结构一旦开裂，将严重影响其耐久性。混凝土是一种多相且非均匀的脆性材料，裂缝的产生几乎是无法避免的，是由其物理性能和力学性能决定的，混凝土结构在使用过程中受到疲劳损伤、温度、收缩、不均匀沉降等不利因素的影响，由于混凝土中各种材料热膨胀系数、弹性模量等性能的不同，混凝土内部会产生变形和损伤积累，从而无法避免地会产生细小裂缝和局部损伤。混凝土裂缝的产生会影响外观，更重要的是使其抗弯强度大大降低，并且为co2、no
x
、h2s、水、硫酸盐和氯化物等侵蚀混凝土提供了通道，极大地影响结构的服役寿命。裂缝是破坏的先兆，当裂缝尺寸和数量发展到一定程度，将导致结构的破坏。
3.碱激发胶凝材料是近年来新发展的一种无机非金属材料，它由碱性激发剂和具有活性的无机胶凝材料制备成，也被称为地聚合物。碱激发胶凝材料不需要进行熟料的煅烧，制备时二氧化碳排放量比普通硅酸盐水泥能减少近80％，还可以大量利用工业废物，是一种环境友好的建筑材料。碱激发胶凝材料具有早强、耐腐蚀、耐水抗渗、耐高温、生产工艺简单、致密性好等特点，已经被开发应用于新型陶瓷材料、混凝土快速修补材料、保温涂料和耐腐蚀涂料等领域。
4.矿渣作为其中一种碱激发胶凝材料，是高炉矿渣经工艺处理后得到的粉料。但是碱激发矿渣材料存在脆性大、收缩率高、粘结强度低等问题，难以有效的修补混凝土裂缝。
5.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料及其制备方法，以解决或改善碱矿渣材料存在的收缩率高或粘结强度低，难以有效的修补混凝土裂缝的问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，包括下述质量份的组分：水25-35份、水玻璃25-30份、高炉矿渣微粉100份、预碳化的再生微粉10-20份、氟石膏5-10份、砂150-300份、聚丙烯酸乳液0.1-2份、减水剂0.3-1份、早强剂0.5-2.0份和缓凝剂0.1-1.0份。
8.优选地，所述水玻璃的模数为1.2-1.8。
9.优选地，所述高炉矿渣微粉为s95级及以上高炉矿渣微粉，所述高炉矿渣微粉的比表面积≥350m2/kg。
10.优选地，预碳化的再生微粉是将废弃混凝土类再生微粉碳化后所得，其主要矿物组成包括碳酸钙、硅胶和铝胶。
11.优选地，所述氟石膏为制取氢氟酸的副产物，其主要矿物组分为ii型无水石膏，粒径≤75μm。
12.优选地，所述砂为粒径≤2.5mm的天然砂或机制砂。
13.优选地，所述聚丙烯酸乳液的固含量为30％。
14.优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂粉剂，所述早强剂为硫酸钠和/或碳酸钠，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠，所述水为洁净的自来水。
15.优选地，所述低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料在20min内，扩展度≥250mm；所述低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的3d抗压强度为40-50mpa，28d抗压强度为50-70mpa；所述低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的28d收缩率≤0.15％，28d粘结强度为2.5-3.5mpa。
16.优选地，低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料在20min内，扩展度≥250mm；低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的3d抗压强度为43.3-51.8mpa，28d抗压强度为56.4-64.1mpa；低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的28d收缩率≤0.15％，28d粘结强度为2.39-3.62mpa。
17.本发明还提供了一种低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，其采用下述技术方案：如上所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：(1)将所述水、水玻璃、高炉矿渣微粉、预碳化的再生微粉、氟石膏、砂、聚丙烯酸乳液、减水剂、早强剂和缓凝剂依次加入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得所述低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
18.有益效果：
19.1、本发明的主要原料为建筑材料类通用材料，且主料以固体废弃物为主，成本低，易于获取，适合工业化生产。
20.2、本发明是在碱矿渣水泥存在问题的基础上，采用预碳化的再生微粉增大了其抗压强度，采用氟石膏减小了其收缩率，采用聚丙烯酸乳液提高了其粘结强度，采用减水剂、早强剂和缓凝剂确保了其施工性能。
21.3、本发明碱矿渣基修补材料具有较好的灌注性，在二十分钟内扩展度不小于250mm，且不离析、不泌水；具有较高的早期强度和后期强度，3d和28d的抗压强度分别达到40-50mpa和50-70mpa；低收缩，28d收缩率不大于0.15％；高粘结，28d粘结强度在2.5-3.5mpa之间。
具体实施方式
22.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.本发明针对目前碱矿渣材料存在的收缩率高或粘结强度低，难以有效的修补混凝土裂缝的问题，提供一种低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，包括下述质量份的组分：水25-35份(例如，25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份或35份)、水玻璃
25-30份(例如，25份、26份、27份、28份、29份或30份)、高炉矿渣微粉100份、预碳化的再生微粉10-20份(例如，10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份)、氟石膏5-10份(例如，5份、6份、7份、8份、9份或10份)、砂150-300份(例如，150份、160份、170份、180份、190份、200份、210份、220份、230份、240份、250份、260份、270份、280份、290份或300份)、聚丙烯酸乳液0.1-2份(例如，0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2.0份)、减水剂0.3-1份(例如，0.3份、0.4份、0.5份、0.60份、0.7份、0.8份、0.9份或1.0份)、早强剂0.5-2.0份(例如，0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2.0份)和缓凝剂0.1-1.0份(例如，0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1.0份)。
25.本发明的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的原料中的预碳化再生微粉，主要矿物组分为碳酸钙微粒、硅胶和铝胶等，具有较大的比表面积，在碱矿渣水泥体系中能水化生成水化硅酸钙、水化碳铝酸钙等，从而表现出较好的活性，提高其早期强度和后期强度；采用的原料中聚丙烯酸乳液不仅填充在无定形胶凝物质间隙，而且与修补的混凝土表面有较好的粘结效果，硬化后形成网络结构，从而不仅增强了其粘结强度，减少了微裂缝的产生，而且同时延缓了基体内部水分的蒸发散失，降低收缩率；采用的原料中氟石膏在硫酸钠或碳酸钠的激发作用下，一是生成二水石膏，二是石膏与水化铝酸钙反应生成钙矾石，产生膨胀效果，从而弥补其收缩，达到降低收缩率的效果。
26.本发明以高炉矿渣微粉、预碳化的再生微粉、氟石膏等为主要原料，不需要进行熟料的煅烧，制备时二氧化碳排放量比普通硅酸盐水泥能减少近80％，还可以大量利用工业废物，是一种环境友好的建筑材料。此外，碱激发矿渣胶凝材料具有早强、耐腐蚀、耐水抗渗、耐高温、生产工艺简单、致密性好等特点；通过掺加预碳化的再生微粉、氟石膏、聚丙烯酸乳液等进行改性，进一步提高碱激发矿渣胶凝材料的性能，通过优化配比设计，可以制备出强度高、耐久性好、粘结强度高、收缩率小的碱激发矿渣修补材料；所用的原料来源广泛，制备成本低，克服了现有技术中成本高昂的缺陷。
27.本发明优选实施例中，水玻璃的模数为1.2-1.8(例如，1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7或1.8)。
28.本发明优选实施例中，高炉矿渣微粉为s95级及以上高炉矿渣微粉，高炉矿渣微粉的比表面积≥350m2/kg。优选地，高炉矿渣微粉为中国建筑材料协会标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉质量等级评定》t/ccpa 12-2020中规定的s95及以上的高炉矿渣微粉。
29.本发明优选实施例中，预碳化的再生微粉是将废弃混凝土类再生微粉碳化后所得，其主要矿物组成包括碳酸钙、硅胶和铝胶。
30.本发明优选实施例中，预碳化的再生微粉采用包括下述步骤的方法制备得到：将废弃混凝土的再生微粉(废弃混凝土制备再生骨料产生的粒径小于75μm的颗粒)置于混凝土碳化箱中碳化养护(碳化养护的过程中，向废弃混凝土的再生微粉中滴加酚酞溶液，在酚酞溶液不再变色时，即意味着碳化完全)；碳化养护的温度为19-21℃(例如，19℃、20℃或21℃)，湿度为67％-73％(例如，67％、68％、69％、70％、71％、72％或73％)，co2浓度为19％-21％(例如，19％、20％或21％)。其中，废弃混凝土的再生微粉是指废弃混凝土制备再生骨
料的副产物(多为废弃混凝土中的水泥浆组分)，粒径＜75μm。
31.本发明优选实施例中，氟石膏为制取氢氟酸的副产物，其主要矿物组分为ii型无水石膏，粒径≤75μm。若氟石膏的粒径过大，一是会对其水化生成二水石膏造成不利影响，二是会影响其与水化铝酸钙生成钙矾石的速度。
32.本发明优选实施例中，砂为粒径≤2.5mm的天然砂或机制砂。
33.本发明优选实施例中，聚丙烯酸乳液的固含量为30％。
34.本发明优选实施例中，减水剂为聚羧酸减水剂粉剂，早强剂为硫酸钠和/或碳酸钠，缓凝剂为葡萄糖酸钠，水为洁净的自来水。
35.本发明优选实施例中，低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料在20min内，扩展度≥250mm；低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的3d抗压强度为30-50mpa，28d抗压强度为50-70mpa；低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的28d收缩率≤0.15％，28d粘结强度为1.5-3.5mpa。
36.本发明优选实施例中，低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料在20min内，扩展度≥250mm；低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的3d抗压强度为43.3-51.8mpa，28d抗压强度为56.4-64.1mpa；低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的28d收缩率≤0.15％，28d粘结强度为2.39-3.62mpa。
37.本发明还提出了一种低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，本发明实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：(1)将水、水玻璃、高炉矿渣微粉、预碳化的再生微粉、氟石膏、砂、聚丙烯酸乳液、减水剂、早强剂和缓凝剂依次加入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。本发明的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法设备简单，操作方便，易于工业化生产。
38.下面通过具体实施例对本发明的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料及其制备方法进行详细说明。
39.下面实施例中所采用的原料：
40.预碳化的再生微粉采用下述方法制备得到：将废弃混凝土的再生微粉(即，废弃混凝土制备再生骨料产生的微粉，其主要成分为废弃混凝土中的水泥浆组分，为粒径小于75μm的颗粒)置于混凝土碳化箱中碳化养护6h(碳化养护6h时，滴入酚酞溶液不再变色，表明碳化完全)；碳化养护的温度为19-21℃，湿度为67％-73％，co2浓度为19％-21％。
41.高炉矿渣微粉：高炉矿渣微粉为中国建筑材料协会标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉质量等级评定》t/ccpa 12-2020中规定的s95及以上矿粉；
42.氟石膏：粒径为小于75μm；
43.水玻璃：波美度为40；
44.聚丙烯酸乳液：固含量为30％；
45.砂：粒径为小于2.5mm的天然砂；
46.减水剂：市售聚羧酸减水剂粉剂。
47.实施例1
48.本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料包括下述质量份的组分：
49.水30份、高炉矿渣微粉100份、预碳化的再生微粉15份、氟石膏7.5份、砂200份、聚丙烯酸乳液1.0份、减水剂0.5份、硫酸钠1.2份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.5份和水玻璃，得到
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
50.其中，水玻璃分别采用26份、27份、28份或29份模数为1.5的水玻璃、27份模数为1.3的水玻璃、27份模数为1.5的水玻璃、27份模数为1.7的水玻璃。
51.本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：分别按上述质量份比例称取各原料，装入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
52.分别对本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和28d的收缩率进行测试，测试结果见表1：
53.表1水玻璃对修补材料性能的影响
[0054][0055]
从表1可以看出，随着水玻璃份数的增加，修补材料的流动度越来越大；3d和28d的抗压强度均呈现先增大后减小的趋势，其中在份数为27份时最好；28d粘结强度也有相同的规律；28d的收缩率则呈现逐渐增大的趋势，但在掺量范围内均小于0.15％。随着水玻璃模数的增加，流动度逐渐增大；3d和28d的抗压强度均呈现先增大后减小的趋势，其中在模数为1.5时最好；28d粘结强度也有相同的规律；28d的收缩率则呈现逐渐减小的趋势。
[0056]
实施例2
[0057]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料包括下述质量份的组分：
[0058]
水30份、模数为1.5的水玻璃27份、高炉矿渣微粉100份、氟石膏7.5份、砂200份、聚丙烯酸乳液1.0份、减水剂0.5份、硫酸钠1.2份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.5份和预碳化的再生微粉，得到本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0059]
其中，预碳化的再生微粉的份数分别为10份、12份、15份、17份、20份。
[0060]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：分别按上述质量份比例称取各原料，装入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0061]
分别对本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和28d的收缩率进行测试，测试结果见表2：
[0062]
表2预碳化的再生微粉对修补材料性能的影响
[0063][0064]
从表2可以看出，随着预碳化再生微粉份数的增加，流动度呈现逐渐减小的趋势；3d和28d的抗压强度呈现先增大后减小的趋势；28d的粘结强度呈现逐渐减小的趋势；28d的收缩率亦呈现逐渐减小的趋势。
[0065]
实施例3
[0066]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料包括下述质量份的组分：
[0067]
水30份、模数为1.5的水玻璃27份、高炉矿渣微粉100份、预碳化再生微粉15份、砂200份、聚丙烯酸乳液1.0份、减水剂0.5份、硫酸钠1.2份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.5份和氟石膏，得到本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0068]
其中，氟石膏的份数分别为5份、7.5份、10份。
[0069]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：分别按上述质量份比例称取各原料，装入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0070]
分别对本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和28d的收缩率进行测试，测试结果见表3：
[0071]
表3氟石膏对修补材料性能的影响
[0072][0073]
从表3可以看出，随着氟石膏份数的增加，流动度呈现逐渐减小的趋势；3d和28d的抗压强度呈现逐渐增大的趋势；28d的粘结强度呈现逐渐增大的趋势；28d的收缩率亦呈现逐渐减小的趋势。
[0074]
实施例4
[0075]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料包括下述质量份的组分：
[0076]
水30份、模数为1.5的水玻璃27份、高炉矿渣微粉100份、预碳化再生微粉15份、氟石膏为7.5份、聚丙烯酸乳液1.0份、减水剂0.5份、硫酸钠1.2份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.5份和砂，得到本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0077]
其中，砂的份数分别为150份、200份、250份、300份。
[0078]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：分别按上述质量份比例称取各原料，装入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0079]
分别对本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和28d的收缩率进行测试，测试结果见表4：
[0080]
表4砂对修补材料性能的影响
[0081][0082]
从表4可以看出，随着砂份数的增加，流动度呈现逐渐减小的趋势；3d和28d的抗压强度呈现逐渐增大的趋势；28d的粘结强度呈现逐渐减小的趋势；28d的收缩率亦呈现逐渐减小的趋势。
[0083]
实施例5
[0084]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料包括下述质量份的组分：
[0085]
水30份、模数为1.5的水玻璃27份、高炉矿渣微粉100份、预碳化再生微粉15份、氟石膏为7.5份、砂200份、减水剂0.5份、硫酸钠1.2份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.5份和聚丙烯酸乳液，得到本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0086]
其中，聚丙烯酸乳液的份数分别为0.1份、0.5份、1.0份、1.5份、2.0份。
[0087]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：分别按上述质量份比例称取各原料，装入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0088]
分别对本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和28d的收缩率进行测试，测试结果见表5：
[0089]
表5聚丙烯酸乳液对修补材料性能的影响
[0090]
[0091]
从表5可以看出，随着聚丙烯酸乳液份数的增加，流动度呈现逐渐增大的趋势；3d和28d的抗压强度呈现先增大又减小的趋势；28d的粘结强度呈现逐渐增大的趋势；28d的收缩率呈现逐渐减小的趋势。
[0092]
实施例6
[0093]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料包括下述质量份的组分：
[0094]
水30份、模数为1.5的水玻璃27份、高炉矿渣微粉100份、预碳化再生微粉15份、氟石膏为7.5份、砂200份、聚丙烯酸乳液1.0份、硫酸钠1.2份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.5份和聚羧酸减水剂，得到本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0095]
其中，聚羧酸减水剂的份数分别为0.3份、0.5份、0.75份、1.0份。
[0096]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：分别按上述质量份比例称取各原料，装入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0097]
分别对本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和28d的收缩率进行测试，测试结果见表6：
[0098]
表6聚羧酸减水剂对修补材料性能的影响
[0099][0100]
从表6可以看出，随着聚羧酸减水剂份数的增加，流动度呈现逐渐增大的趋势；3d和28d的抗压强度呈现逐渐减小的趋势；28d的粘结强度呈现逐渐减小的趋势；28d的收缩率呈现逐渐增大的趋势。
[0101]
实施例7
[0102]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料包括下述质量份的组分：
[0103]
水30份、模数为1.5的水玻璃27份、高炉矿渣微粉100份、预碳化再生微粉15份、氟石膏为7.5份、砂200份、聚丙烯酸乳液1.0份、聚羧酸减水剂0.5份、缓凝剂(葡萄糖酸钠)0.5份和硫酸钠，得到本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0104]
其中，硫酸钠的份数分别为0.5份、0.8份、1.2份、1.6份、2.0份。
[0105]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：分别按上述质量份比例称取各原料，装入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0106]
分别对本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和28d的收缩率进行测试，测试结果见表7：
[0107]
表7早强剂对修补材料性能的影响
[0108][0109]
从表7可以看出，随着早强剂份数的增加，流动度呈现逐渐减小的趋势；3d抗压强度呈现逐渐增大的趋势，28d的抗压强度呈现先增大后减小的趋势；28d的粘结强度呈现逐渐减小的趋势；28d的收缩率呈现逐渐增大的趋势。
[0110]
实施例8
[0111]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料包括下述质量份的组分：
[0112]
水30份、模数为1.5的水玻璃27份、高炉矿渣微粉100份、预碳化再生微粉15份、氟石膏为7.5份、砂200份、聚丙烯酸乳液1.0份、聚羧酸减水剂0.5份、硫酸钠1.2份和缓凝剂(葡萄糖酸钠)，得到本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0113]
其中，缓凝剂的份数分别为0.1份、0.3份、0.5份、0.75份、1.0份。
[0114]
本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，包括下述步骤：分别按上述质量份比例称取各原料，装入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。
[0115]
分别对本实施例的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的流动度、抗压强度、粘结强度和28d的收缩率进行测试，测试结果见表8：
[0116]
表8缓凝剂对修补材料性能的影响
[0117][0118]
从表8可以看出，随着缓凝剂份数的增加，流动度呈现逐渐增大的趋势；3d和8d的抗压强度呈现逐渐减小的趋势；28d的粘结强度呈现逐渐增大的趋势；28d的收缩率呈现逐渐减小的趋势。
[0119]
对比例1
[0120]
本对比例与实施例1中编号2的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例1-2)的区别仅在于：水玻璃的份数为20，其余均与实施例1-2保持一致。
[0121]
对比例2
[0122]
本对比例与实施例1中编号2的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例1-2)的区别仅在于：水玻璃的模数为2.2，其余均与实施例1-2保持一致。
[0123]
对比例3
[0124]
本对比例与实施例2中编号3的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例2-3)的区别仅在于：预碳化再生微粉的份数为25份，其余均与实施例2-3保持一致。
[0125]
对比例4
[0126]
本对比例与实施例3中编号2的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例3-2)的区别仅在于：氟石膏的份数为15份，其余均与实施例3-2保持一致。
[0127]
对比例5
[0128]
本对比例与实施例4中编号3的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例4-3)的区别仅在于：砂的份数为350份，其余均与实施例4-3保持一致。
[0129]
对比例6
[0130]
本对比例与实施例5中编号3的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例5-3)的区别仅在于：聚丙烯酸乳液的份数为2.5份，其余均与实施例5-3保持一致。
[0131]
对比例7
[0132]
本对比例与实施例6中编号2的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例6-2)的区别仅在于：聚羧酸减水剂的份数为0份，其余均与实施例6-2保持一致。
[0133]
对比例8
[0134]
本对比例与实施例7中编号3的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例7-3)的区别仅在于：硫酸钠的份数为0份，其余均与实施例7-3保持一致。
[0135]
对比例9
[0136]
本对比例与实施例8中编号3的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例8-3)的区别仅在于：缓凝剂的份数为0份，其余均与实施例8-3保持一致。
[0137]
对比例10
[0138]
本对比例与实施例3中编号1的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例3-1)的区别仅在于：氟石膏的份数为0份，其余均与实施例3-1保持一致。
[0139]
对比例11
[0140]
本对比例与实施例3-1的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的区别仅在于：氟石膏的粒径为100μm，其余均与实施例3-1保持一致。
[0141]
对比例12
[0142]
本对比例与实施例2中编号1的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料(下述简称为实施例2-1)的区别仅在于：预碳化的再生微粉的份数为0份，其余均与实施例2-1保持一致。
[0143]
对比例13
[0144]
本对比例与实施例2-1的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的区别仅在于：将废弃混凝土的再生微粉不经碳化直接使用，其余均与实施例2-1保持一致。
[0145]
对对比例的修补材料的性能进行测试，并与相应的实施例进行对比，结果如下表9所示：
[0146]
表9
[0147][0148][0149]
从表9中的数据可以看出，对比例1和2说明水玻璃的模数和份数变化，对抗压强度和粘结强度有较大的影响；对比例3说明预碳化的再生微粉增多，对流动度、抗压强度、粘结强度均有不利的影响；对比例4说明氟石膏份数的增多，对流动度、抗压强度产生不利的影响，但使28d收缩率的收缩率减小；对比例5说明砂的份数过多，对流动度、抗压强度、粘结强度产生不利的影响，但使28d收缩率减小；对比例6说明聚丙烯酸乳液的份数过多，虽然有利于流动度和28d的收缩率，但对抗压强度产生不利的影响；对比例7说明聚羧酸减水剂对流
动度有明显的影响，但对其它性能影响不大；对比例8说明不掺加硫酸钠时，使抗压强度减小，且28d的收缩率增大；对比例9说明若不掺加缓凝剂，则20min时的流动度损失明显增大，但对其它性能影响较小；对比例10说明在不参加氟石膏时，不仅28d的收缩率明显增大，而且对抗压强度产生了不利的影响；对比例11说明当氟石膏的粒径较大时，不仅28d的收缩率明显增大，而且对抗压强度和粘结强度也产生了不利的影响；对比例12说明当不参加预碳化的再生微粉时，不仅抗压强度偏小，而且使28d的收缩率增大；对比例13说明不经碳化预处理的再生微粉，对3d和28d的抗压强度起不到增强的作用。
[0150]
备注：上表1-9中的流动度、抗压强度和28d收缩率的检测均参照中华人民共和国建筑工业行业标准《钢筋连接用套筒灌浆料》jc/t 408-2019进行；
[0151]
28d粘结强度由粘结抗折试验给出，实验预准备普通硅酸盐水泥成型的砂浆试块，养护至28d时用电锯将试块锯成相同的两部分，并将截面刻槽，深度为2-3mm，增加粘结面的咬合力，再浇筑该修补材料，在标养室养护至规定龄期后，在抗折试验机上测试抗折强度。
[0152]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，其特征在于，包括下述质量份的组分：水25-35份、水玻璃25-30份、高炉矿渣微粉100份、预碳化的再生微粉10-20份、氟石膏5-10份、砂150-300份、聚丙烯酸乳液0.1-2份、减水剂0.3-1份、早强剂0.5-2.0份和缓凝剂0.1-1.0份。2.根据权利要求1所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，其特征在于，所述水玻璃的模数为1.2-1.8。3.根据权利要求1所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，其特征在于，所述高炉矿渣微粉为s95级及以上高炉矿渣微粉，所述高炉矿渣微粉的比表面积≥350m2/kg。4.根据权利要求1所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，其特征在于，预碳化的再生微粉是将废弃混凝土类再生微粉碳化后所得，其主要矿物组成包括碳酸钙、硅胶和铝胶。5.根据权利要求1所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，其特征在于，所述氟石膏为制取氢氟酸的副产物，其主要矿物组分为ii型无水石膏，粒径≤75μm。6.根据权利要求1所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，其特征在于，所述砂为粒径≤2.5mm的天然砂或机制砂。7.根据权利要求1所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，其特征在于，所述聚丙烯酸乳液的固含量为30％。8.根据权利要求1所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂粉剂，所述早强剂为硫酸钠和/或碳酸钠，所述缓凝剂为葡萄糖酸钠，所述水为洁净的自来水。9.根据权利要求1-8任一项所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料，其特征在于，所述低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料在20min内，扩展度≥250mm；所述低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的3d抗压强度为40-50mpa，28d抗压强度为50-70mpa；所述低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的28d收缩率≤0.15％，28d粘结强度为2.5-3.5mpa。10.根据权利要求1-9任一项所述的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将所述水、水玻璃、高炉矿渣微粉、预碳化的再生微粉、氟石膏、砂、聚丙烯酸乳液、减水剂、早强剂和缓凝剂依次加入搅拌锅中，搅拌至均匀，即得所述低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料。

技术总结
本发明属于混凝土修补材料技术领域，具体涉及一种低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料及其制备方法。本发明的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料包括下述质量份的组分：水25-35份、水玻璃25-30份、高炉矿渣微粉100份、预碳化的再生微粉10-20份、氟石膏5-10份、砂150-300份、聚丙烯酸乳液0.1-2份、减水剂0.3-1份、早强剂0.5-2.0份和缓凝剂0.1-1.0份。本发明的低收缩高粘结碱矿渣水泥基修补材料的收缩率低、粘结强度高，且主料以固体废弃物为主，成本低，易于获取，适合工业化生产。适合工业化生产。


技术研发人员：刘志勇 蒋金洋 孙国文 王凤娟 王赟程 石锦炎 刘淦
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/9/11