KYL型防護(hù)/修補(bǔ)砂漿的研制及應(yīng)用研究

郭玉清，孫倩，王冬梅，郭峰

（1.天津市建筑材料科學(xué)研究院，天津　300381；2.天津市科垣新型建材有限公司，天津　300381）

KYL型防護(hù)/修補(bǔ)砂漿的研制及應(yīng)用研究

郭玉清1，2，孫倩2，王冬梅2，郭峰2

（1.天津市建筑材料科學(xué)研究院，天津300381；2.天津市科垣新型建材有限公司，天津300381）

混凝土表面剝落、碳化和鋼筋銹蝕問題日益嚴(yán)重，給建筑物造成極大的安全隱患。研制的KYL型防護(hù)/修補(bǔ)砂漿，具有極佳的粘結(jié)性、防水性、抗凍性和耐化學(xué)腐蝕性，可有效阻滯水與其它有害介質(zhì)進(jìn)入鋼筋混凝土內(nèi)部，延長建筑物的使用壽命，適用于有一定耐腐蝕要求的混凝土防護(hù)工程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，防護(hù)/修補(bǔ)砂漿中瀝青改性膠粉的摻量為5%時(shí)，砂漿的抗?jié)B壓力為1.4 MPa，48 h吸水率為2.75%，氯離子滲透深度6.5 mm，砂漿經(jīng)稀酸腐蝕后，表面未出現(xiàn)開裂、粉化等現(xiàn)象，起到良好的防護(hù)作用。

防護(hù)/修補(bǔ)砂漿；瀝青改性膠粉；防水；氯離子滲透；耐腐蝕

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特別是橋梁建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展階段。然而，建筑表面混凝土剝落、碳化和鋼筋銹蝕的問題日益嚴(yán)重，特別是一些沿海城市和地區(qū)，由于潮濕海風(fēng)的影響或海水沖刷侵蝕的破壞，許多年代比較久遠(yuǎn)的混凝土建筑物表面破壞嚴(yán)重、鋼筋嚴(yán)重銹蝕［1-3］。

目前，在混凝土結(jié)構(gòu)表面涂覆防腐涂料為較常見的防護(hù)措施，在國內(nèi)外的海工建筑上已得到了廣泛應(yīng)用［4］。環(huán)氧樹脂涂料附著力高、固化快，常被用作混凝土表面的封閉底漆和中漆，但涂膜的戶外耐候性差，且涂膜質(zhì)脆、易開裂，耐熱和耐沖擊性都不理想；聚氨酯涂料具有優(yōu)異的耐候性，但涂膜易變黃、粉化褪色，固化反應(yīng)慢，附著力相對(duì)較小；氟樹脂類涂料涂膜表面堅(jiān)硬而柔韌，具有優(yōu)異的耐候、耐黏、防腐等特性，但其成本相對(duì)較高［5］；聚合物水泥砂漿與混凝土基面粘結(jié)力強(qiáng)，可直接在潮濕環(huán)境的水泥基層上施工，但耐久性相對(duì)較差，如在北方冬季寒冷地區(qū)易受到凍融侵蝕，出現(xiàn)脫落、粉化等現(xiàn)象［6］。

因此，結(jié)合工程實(shí)際需求以及材料本身特性，天津市科垣新型建材有限公司成功研發(fā)了一種KYL型防護(hù)/修補(bǔ)砂漿，產(chǎn)品集抗?jié)B、防潮、防腐于一體，具有極佳的抗?jié)B性、粘結(jié)性、耐凍融性和耐腐蝕性，適用于有一定耐腐蝕要求的混凝土防護(hù)工程。

1　試驗(yàn)

1.1原材料

水泥：天津振興水泥有限公司生產(chǎn)的P·O42.5水泥。

細(xì)砂：40～70目河砂。

瀝青改性膠粉：天津市科垣新型建材有限公司自主研發(fā)，以瀝青為主要成分，用聚合物對(duì)其進(jìn)行改性，添加乳化劑及各種助劑制成含聚合物的乳化瀝青，經(jīng)噴霧干燥制成遇水可再分散的粉末，具有瀝青材料優(yōu)異的防水、防潮和防腐特性，可實(shí)現(xiàn)瀝青成分與水泥成分的干混合。

減水劑：聚羧酸類減水劑，大連西卡建筑材料有限公司提供。

纖維素醚：羥丙基甲基纖維素醚，黏度為40 Pa·s，天津市科垣新型建材有限公司生產(chǎn)。

纖維：長度為3 mm的聚丙烯纖維。

1.2KYL型防護(hù)/修補(bǔ)砂漿配合比

KYL型防護(hù)/修補(bǔ)砂漿（以下簡稱砂漿）配合比為：水泥30%，減水劑0.06%，纖維素醚0.1%，纖維0.2%，瀝青改性膠粉分別為0、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%，用細(xì)砂配平至100%。

1.3測試方法

拉伸粘結(jié)強(qiáng)度：按JC/T 907—2002《混凝土界面處理劑》進(jìn)行測試；

砂漿柔韌性（壓折比）：按GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》成型試件，養(yǎng)護(hù)28 d后測試抗壓與抗折強(qiáng)度，計(jì)算壓折比；

抗?jié)B壓力、吸水率（浸水48 h）：按JC/T 984—2011《聚合物水泥防水砂漿》進(jìn)行測試；

氯離子滲透性：按DL/T 5126—2001《聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行測試；

抗凍性：試件尺寸為40 mm×40 mm×160 mm，按JGJ 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行測試，凍融循環(huán)次數(shù)為30次；

耐酸性：試件尺寸為40 mm×40 mm×160 mm，先在（23±2）℃、濕度（60±10）%條件下養(yǎng)護(hù)至28 d，然后將試件分別完全浸泡在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%稀鹽酸溶液和1.0%稀硫酸溶液中，浸泡期間酸液pH值保持穩(wěn)定。

2　結(jié)果與分析

2.1瀝青改性膠粉摻量對(duì)砂漿基本性能的影響（見表1）

表1　瀝青改性膠粉摻量對(duì)砂漿基本性能的影響

由表1可知：

（1）隨著瀝青改性膠粉摻量的增加，砂漿與混凝土基材粘結(jié)強(qiáng)度提高，瀝青改性膠粉可有效改善砂漿的粘結(jié)性能。

（2）瀝青改性膠粉的加入可明顯降低砂漿的壓折比，提高柔韌性，當(dāng)瀝青改性膠粉摻量為5%時(shí)，砂漿壓折比為2.50柔韌性較好。

（3）砂漿的抗?jié)B壓力隨著瀝青改性膠粉摻量的增加而增大，其摻量超過5%時(shí)，抗?jié)B壓力大于1.4 MPa。本項(xiàng)目研制的高性能水泥基防護(hù)/修補(bǔ)砂漿現(xiàn)場加水拌合后，核心組分瀝青改性膠粉遇水還原成乳液并均勻分散在水泥砂漿體系中，在水泥砂漿硬化過程中，形成以水泥為連續(xù)介質(zhì)的乳膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由水泥水化物和乳膠裹砂形成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠有效阻止水分的滲透，從而達(dá)到防水、防腐的目的。

（4）瀝青改性膠粉的摻入明顯降低了砂漿的吸水率，提高了砂漿的憎水性。當(dāng)瀝青改性膠粉摻量為10%時(shí)，砂漿的吸水率小于1.0%。

本文研制的防護(hù)/修補(bǔ)砂漿具有優(yōu)異的防水性能及憎水性能，可有效地避免砂漿泛堿現(xiàn)象。在砂漿中添加一定量的氧化鐵類無機(jī)顏料，結(jié)合不同的施工工藝，即可制得具有裝飾性的彩色砂漿。

2.2瀝青改性膠粉摻量對(duì)砂漿防腐蝕性能的影響

2.2.1對(duì)氯離子滲透性的影響

瀝青改性膠粉摻量對(duì)砂漿氯離子滲透性的影響見圖1，未摻瀝青改性膠粉的普通砂漿和摻5%瀝青改性膠粉的砂漿氯離子滲透性試驗(yàn)照片見圖2，圖中白色區(qū)域?yàn)槁入x子滲透區(qū)域。

圖1　瀝青改性膠粉摻量對(duì)砂漿氯離子滲透性的影響

圖2　氯離子滲透性試驗(yàn)照片

由圖1、圖2可知，瀝青改性膠粉可有效降低氯離子滲透深度，提高砂漿的抗氯離子滲透性。研制的防護(hù)/修補(bǔ)砂漿適用于北方道路橋梁工程，可有效改善冬季融雪用鹽對(duì)道路混凝土結(jié)構(gòu)的破壞；也適用于沿海地區(qū)海洋腐蝕介質(zhì)中的混凝土結(jié)構(gòu)工程。

2.2.2對(duì)抗凍性的影響

未摻瀝青改性膠粉的普通砂漿和摻5%瀝青改性膠粉的砂漿經(jīng)30次凍融循環(huán)后表面的照片見圖3。

圖3　經(jīng)30次凍融循環(huán)后砂漿表面照片

從圖3可以看出，經(jīng)過30次凍融循環(huán)試驗(yàn)，未摻瀝青改性膠粉的普通砂漿表面破損嚴(yán)重，開裂、掉粉，摻5%瀝青改性膠粉時(shí)，砂漿表面完整，未出現(xiàn)剝落、掉粉等現(xiàn)象，具有較好的抗凍性。

2.2.3對(duì)耐酸性的影響

未摻瀝青改性膠粉的普通砂漿（a）、摻5%瀝青改性膠粉的砂漿（b）和摻10%瀝青改性膠粉的砂漿（c）浸泡在稀酸溶液中2個(gè)月后表面的照片見圖4、圖5。

圖4　稀硫酸溶液中浸泡2個(gè)月后砂漿表面的照片

從圖4、圖5可以看出，經(jīng)稀硫酸、稀鹽酸腐蝕后，未摻加瀝青改性膠粉的普通砂漿（a）表面出現(xiàn)掉皮、粉化現(xiàn)象，腐蝕嚴(yán)重；摻加瀝青改性膠粉的防護(hù)/修補(bǔ)砂漿（b和c）表面完整，無開裂。

圖5　稀鹽酸溶液中浸泡2個(gè)月后砂漿表面的照片

由此可見，研制的防護(hù)/修補(bǔ)砂漿耐酸性較好，可用于低濃度的酸防腐蝕工程。

3　結(jié)語

（1）瀝青改性膠粉可有效提高砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度、防水性和憎水性，改善砂漿的柔韌性，當(dāng)其摻量為5%時(shí)，砂漿的抗?jié)B壓力為1.4 MPa，48 h吸水率為2.75%，氯離子滲透深度為6.5 mm。

（2）摻加5%瀝青改性膠粉的砂漿經(jīng)化學(xué)腐蝕后，表面未出現(xiàn)開裂、粉化等現(xiàn)象，具有較好的耐鹽性、耐酸性及抗凍性，適用于北方道路橋梁工程，可有效改善冬季融雪用鹽對(duì)道路混凝土結(jié)構(gòu)的破壞；也適用于沿海地區(qū)海洋腐蝕介質(zhì)中的混凝土結(jié)構(gòu)工程。

（3）KYL型防護(hù)/修補(bǔ)砂漿為單組份產(chǎn)品，現(xiàn)場加水拌合即可使用，施工過程簡便，可以大大節(jié)省人工和材料費(fèi)用，從而降低能源消耗。

［1］張新慶，李光球，薛亮亮，等.防腐砂漿的防腐性能研究［J］.施工技術(shù)，2012，41（11）：102-104.

［2］華衛(wèi)東，張延安，吳電電.聚合物防水防腐砂漿性能研究［J］.新型建筑材料，2003（5）：33-35.

［3］張海濤，薛斌，張廣闊，等.瀝青改性水泥基砂漿力學(xué)性能的試驗(yàn)研究［J］.公路交通科技，2014，31（5）：114-115.

［4］陳雷，劉東，周吉，等.海工混凝土防腐涂層耐老化性能的研究［J］.新型建筑材料，2013（11）：40-42.

［5］康莉萍，孫叢濤，牛荻濤.海洋環(huán)境混凝土防腐涂料研究及發(fā)展趨勢［J］.混凝土，2014（4）：52-55.

［6］崔弋.混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)與修補(bǔ)砂漿的試驗(yàn)研究［D］.青島：青島理工大學(xué)，2012.

Research on preparation and application of KYL protect/repair mortar

GUO Yuqing1，2，SUN Qian2，WANG Dongmei2，GUO Feng2
（1.Tianjin Building Material Science Research Academy，Tianjin 300381，China；
2.Tianjin KeYuan New Building Materials Co.Ltd.，Tianjin 300381，China）

The problem of concrete spalling，carbonation and steel bar corrosion is increasingly serious，which will endanger the use and safety of concrete building.KYL protect/repair mortar has excellent function in adhesion，waterproofing，antifreezing and corrosion resistance，which can effectively block water and other harmful substances invasion，and extend the service life of the building.This mortar is suitable for corrosion protection engineering.The experimental results show that the optimum material properties can be obtained when the content of asphalt-added polymer powder in protect/repair mortar is 5%，the obtained material own the following excellent properties and performance：impermeability pressure 1.4 MPa，water absorption in 48 h 2.75%，chloride ion penetration 6.5 mm，the surface of mortar can remain completely by chemical corrosion.

protect/repair mortar，asphalt-modified polymer powder，waterproofing，chloride ion penetration，corrosion resistance

TU57

A

1001-702X（2015）10-0022-03

2015-04-16；

2015-06-05

郭玉清，男，1959年生，天津人，高級(jí)工程師（正高級(jí)），主要從事精細(xì)建材粉體化的研究開發(fā)工作。