浅析快速修补砂浆的配制

魏 鹏

江西省建筑材料工业科学研究设计院，江西 南昌 330001

1 引言

修补砂浆是一种用于混凝土结构表面缺陷和加固施工的专用水泥基聚合物砂浆，具有较高的抗压强度、粘结性、抗裂性和防水性。可在已开裂的混凝土建筑物表面进行修补，或对已损坏及不能满足设计要求的建筑进行修复。

当今世界上绝大部分的建筑结构，构件都是由钢筋混凝土形成。然而由于各种原因，会导致混凝土结构失效或者失去其原有的建筑功能，从而不但影响了人类日常生活，也会造成不小的经济损失。据统计，发达国家建设总资金的40%都用于建筑的修补加固和维护。在我国也不能避免出现道路，桥梁，建筑构件破损或者损坏的情况。显然，要将已损设施完全替换掉或者重新修建，这在经济上是不可行的，解决的办法只有修补。

我国由于早期发展阶段，混凝土建筑和水泥制品使用不多，导致对修补材料的研究非常的缓慢。然而由于近代中国的经济发展非常的迅猛从而带动了基础建设方面的发展，我国钢筋混凝土建筑和水泥制品的数量猛增，人们对修补材料的研究和应用也更加的重视。以前修补材料一般用于建筑或者路面结构损坏的情况，现在对修补材料有了更高的要求。不但需要满足之前对结构修复的需求，还要满足混凝土结构的加固和补强，比如混凝土结构和水泥制品的维护和提高耐久性;新、老混凝土的裂缝修补;混凝土结构抗渗防潮修补;混凝土和水泥制品的耐腐蚀修补;道路混凝土的耐磨修补等各个方面［1］。

2 试验与研究

2.1 试验思路

在保证胶凝材料不变的前提下，先通过调整减水剂的掺量对比试件凝结时间，抗折抗压强度，得到最佳的减水剂掺量。再以此为前提下，保证胶凝材料和骨料不变。通过调整石粉和矿渣粉的掺量。得到最佳的配合比，既能满足强度要求，又能保证其一定的经济性。

2.2 试验材料

（1）硫铝酸盐水泥：在短时间内就可以达到比较高的强度。一天达到35～50MPa，三天达到50～70MPa。并且随着养护时间的增强。其强度还在不断的增加。并且还有比较好的抗渗，抗冻，耐腐蚀等性能。能够满足一般的冬季施工要求。

（2）S95 矿粉,石粉：可以取代一部分水泥，降低水胶比，改善砂浆的和易性。

（3）骨料：细沙，中砂，粗砂。

考虑到快速抢修修复工作的工作性要求，需要用到速凝剂A 和减水剂B。

2.3 试验数据与分析

表1 修补材料配合比，初凝时间及2h 和3h 的抗折强度和抗压强度

图1 2h，3h 的抗折抗压变化图

在保证胶凝材料和骨料不变的前提下，A-1 和A-2 进行对比，用50 的石粉等量替代对砂浆初凝时间影响不大，早期强度还略微增加，A-2 对比A-3 可以看出，在不添加减水剂B 的前提下单单调整用水量，并不能改变砂浆初凝时间比较长和前期的强度增长缓慢的情况。A-4，A-5,A-6 进行对比可以得出，减水剂参量为0.15%时，初凝时间最短，前期强度增长最明显。故减水剂B 的掺量固定在0.15%。

表2 砂浆配合比（添加速凝剂）

表3 初凝时间以及抗折/抗压，强度

表2 中速凝剂A 的掺量是根据厂家推荐掺量设定的。由表2 可以明显看出，速凝剂的添加可以大幅缩短砂浆的凝结时间，而速凝剂的凝结作用机理主要有以下几点：

（1）速凝剂在一定程度上减弱并且消除了水化膜和电子层的隔离作用。

（2）速凝剂溶于水时可以放出大量的热，进一步促进了水泥的水化反应。

（3）硫铝酸盐水泥水化得到的钙离子与速凝剂中的铝酸根离子迅速反应，形成网状结铝酸钙晶体。铝酸钙晶体的形成需要结合大量的游离水，使得砂浆迅速凝结。

石粉和矿粉在可以取代一部分水泥，并且在一定程度上提高了砂浆的抗折抗压强度，其主要原因有以下几点：

（1）石粉引起了砂浆颗粒级配的改变，并且其晶核作用和化学方面的激发作用使得水泥熟料的矿物水化得以提高。石粉不但在物理上有一定的填充作用，而且可以促进水泥的水化，使得单硫型硫铝酸钙转换成更加稳定的单碳水化铝酸钙［2］。

（2）矿粉在砂浆中可以使得多余的水被吸收和游离蒸发，促使水泥浆体和骨料之间发生良好的嵌挤，填充作用。空隙率变小达到了良好的稠度，提高了密实度和砂浆强度［3］。

表3 可以看出，添加速凝剂之后，砂浆的后期强度增长和不添加速凝剂的实验组相比有轻微倒缩但并不影响砂浆的工作性能。

3 结论

速凝剂的掺入可以明显缩小砂浆的凝结时间，并在短时间内达到一定的强度，同时满足了快速修补砂浆快速凝结和强度增长要求，而所担心的后期强度倒缩的情况并不明显。

减水剂的加入，既减少了砂浆的用水量又改善了砂浆的和易性。水灰比的降低，可以有效地改善砂浆强度。

在我国，石粉和矿粉的含量相对丰富。在快速修补砂浆的配置过程中，研究矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的取代作用，不但可以降低成本，还可以改善砂浆的性能。体现了一定的研究价值。