大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料及其施工方法

本发明属于建筑材料制备领域，特别涉及一种大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料及其施工方法。

背景技术：

0、背景

1、随着经济发展和城市化进程，土木工程领域，如建筑、桥梁等的需求向更高、跨度更大、重载方向发展。大体积混凝土施工应用场景较多，由于混凝土水化反应产生大量热，加之砂石是热的不良导体，大体积混凝土内部容易产生绝热升温，产生较大的温度梯度，若处理不当，会出现内部损伤和表面裂缝，影响工程的安全性和耐久性。

2、混凝土养护初期，其强度偏低，由于大体积，水化放热量多，内部和外表面易产生较大温度梯度，更容易产生表面温度裂缝。表面裂缝通常都是由肉眼难以观察的微裂缝发展而来，影响混凝土表面密实度，特别是应用在高盐等腐蚀性环境，如大体积桥墩、桥塔等，会给整个建筑结构留下安全隐患。

3、目前，对于大体积混凝土的裂缝修复，施工单位通常采用环氧胶填充和喷涂工艺，环氧胶是一种高分子材料，但由于环氧胶和混凝土不是同一种胶凝材料，冻胀系数不同，在经历冻胀循环后，修复结合处又会产生细微裂缝，影响修复效果。鉴于此，提出一种微裂缝自愈喷涂材料，激发混凝土二次水化反应，产生胶凝物质，使得微细裂缝自愈。大面积喷涂，可提高其混凝土表面抗渗强度、提高混凝土表面回弹强度。

技术实现思路

1、发明目的

2、本发明提供了一种大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料及其施工方法，以解决当前大体积混凝土表面修复效果不理想的问题，同时还可提高其表面抗渗强度及混凝土回弹强度。

3、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、一种大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料，包括以下重量份的组分：20～30份纤维素醚、10～15份氢氧化钙、20～30份硅酸钠、20～30份碳酸钠、10～15份纳米级二氧化硅、100～150份稀硫酸溶液、150～200份蒸馏水、0.5～2份减水剂。

5、作为上述方案的进一步描述，所述氢氧化钙粒径在10～20纳米；所述硅酸钠粒径在20～25纳米；所述碳酸钠粒径在10～15纳米；所述纳米级二氧化硅粒径在10～50纳米。

6、作为上述方案的进一步描述，所述减水剂为聚羧酸盐系减水剂、木质素磺酸盐类减水剂中的一种或几种的组合物；所述纤维素醚是羟丙基甲基纤维素醚。

7、一种上述材料进行大体积混凝土表面微裂缝修复的施工方法，包括以下步骤：

8、s1、取10～15份氢氧化钙粉末与50～100份蒸馏水混合，搅拌1～2min，形成氢氧化钙溶液；

9、s2、将10～15份纳米级二氧化硅颗粒倒入氢氧化钙溶液中，搅拌1～2min，得到溶液a；

10、s3、将溶液a用无菌专用封口膜密封瓶口，胶圈扎紧，置于灭菌锅中高温高压灭菌20min，冷却至室温，待用；

11、s4、取20～30份硅酸钠粉末与50～100份蒸馏水混合，搅拌1～2min，此时形成硅酸钠溶液，静置10min，向硅酸钠溶液中逐渐加入100～150份稀硫酸溶液，调节ph值，促使硅酸钠水解生成硅酸溶液，所得硅酸溶液为溶液b，将溶液b密封保存，待用；

12、s5、取20～30份纤维素醚放入搅拌机中，注入50～100份蒸馏水、加入20～30份碳酸钠粉末、0.5～2份减水剂，搅拌5～10min，得到溶液c，静置15min，将溶液c密封保存；

13、s6、将s2中制备的溶液a沿大体积混凝土表面细微裂缝进行均匀喷涂，观察30～50min；

14、s7、在步骤s6喷涂溶液a后20～30min，将s4中密封保存的溶液b沿大体积混凝土表面细微裂缝进行均匀喷涂；

15、s8、在步骤s7喷涂溶液b后10～15min，将s5中密封保存得溶液c沿大体积混凝土表面细微裂缝进行均匀喷涂。

16、作为上述方案的进一步描述，所述步骤s2中的溶液a与步骤s4中得溶液b与步骤s5中的溶液c的质量比为2～3：5～6：5～6。

17、作为上述方案的进一步描述，所述步骤s6中溶液a的喷涂量为200～250ml/m2；所述步骤s7中溶液b的喷涂量为250～300ml/m2；所述步骤s8中溶液c的喷涂量为250～300ml/m2。

18、本发明的优点及效果：

19、①对微裂缝进行喷涂修复时，首先喷涂a溶液，对于龄期较长混凝土裂缝，溶液a中提供ca2+源；纳米级二氧化硅颗粒具有独特的物理化学性质，高比表面积和高反应活性，作为后续硅酸钙胶凝物质反应的核，提供充足表面积。

20、②其次，喷涂溶液b后，溶液b中的的硅酸钠溶解于水，发生水化反应，生成硅酸钠溶液，向硅酸钠溶液中逐渐加入稀硫酸，调节ph值，促使硅酸钠水解生成硅酸，硅酸(h2sio3)在反应过程中会发生缩合反应，形成硅氧键(si-o-si)结构，捕获金属钙离子ca2+并最终生成具有三维网络结构的硅酸钙凝胶。在反应过程中，纳米级二氧化硅颗粒可以作为反应的核，提供表面积，加速硅酸的聚合反应，最终形成更加均匀和致密的硅酸钙凝胶，形成裂缝自愈和更加致密的微观结构，从而提高抗渗等级和表面回弹强度。

21、③再次，喷涂c溶液，纤维素醚可以溶于水，纤维素醚能形成透明、柔韧的薄膜，具有耐化学性，良好的热稳定性，适用于高温环境，确保前面的反应顺利进行，且由于三维网格结构的硅酸钙凝胶消耗的硅离子和氧离子较多，ca2+消耗较少，即溶液c中的碳酸钠中的碳酸根离子可与大量的多余的游离钙离子反应，形成caco3沉淀，附着在裂缝表面，进而修复裂缝。

技术特征：

1.一种大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：20～30份纤维素醚、10～15份氢氧化钙、20～30份硅酸钠、20～30份碳酸钠、10～15份纳米级二氧化硅、100～150份稀硫酸溶液、150～200份蒸馏水、0.5～2份减水剂。

2.根据权利要求1所述的大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料，其特征在于：所述氢氧化钙粒径在10～20纳米；所述硅酸钠粒径在20～25纳米；所述碳酸钠粒径在10～15纳米；所述纳米级二氧化硅粒径在10～50纳米。

3.根据权利要求1所述的大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸盐系减水剂、木质素磺酸盐类减水剂中的一种或几种的组合物；所述纤维素醚是羟丙基甲基纤维素醚。

4.一种使用权利要求1～3所述材料进行大体积混凝土表面微裂缝修复的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料，其特征在于：所述步骤s2中的溶液a与步骤s4中得溶液b与步骤s5中的溶液c的质量比为2～3：5～6：5～6。

6.根据权利要求4所述的大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料，其特征在于：所述步骤s6中溶液a的喷涂量为200～250ml/m2；所述步骤s7中溶液b的喷涂量为250～300ml/m2；所述步骤s8中溶液c的喷涂量为250～300ml/m2。

技术总结本发明涉及大体积混凝土表面微裂缝自愈喷涂材料及其施工方法，包括以下重量份的组分：20～30份纤维素醚、10～15份氢氧化钙、20～30份硅酸钠、20～30份碳酸钠、10～15份纳米级二氧化硅、100～150份稀硫酸溶液、150～200份蒸馏水、0.5～2份减水剂。本发明的效果：本发明所涉及到的溶液A、B、C在制备完成后依次在大体积混凝土表面喷涂：可使得高活性物质可充分与原结构游离钙离子反应，形成新的胶凝物质，从而修复微裂缝；从普通混凝土抗渗等级P4提升至P12高抗渗混凝土级别；对于C30‑40混凝土，回弹强度可提高8‑10Mpa；C50以上，回弹强度可提高3‑5Mpa。本发明节约了时间以及材料成本，且环境污染可相对减少。技术研发人员：刘朋,陈天维,赵健,安路明,樊立龙,魏文越,徐国亮,于海宝,程鹏,刘达,吉鹏飞,杨冬,孟凡龙受保护的技术使用者：沈阳工业大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2