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混凝土是当今用量最大的一种建筑材料,而混凝土最大的缺点就是容易出现裂缝,混凝土结构的破坏和建筑物的倒塌,也都是从结构裂缝的扩展而开始的。甲凝(MMA基混凝土修补材料)作为修补材料具有非常显著的特点,其粘度低,只有0.8mPa·S,小于水的粘度(1mPa·S),有着很好的流动性,能够轻易渗入小裂缝甚至是肉眼看不见的微裂缝,同时在表面形成薄膜,起到很好的表面封闭作用,尤其适用于道路裂缝修补。甲凝还具有优异的力学性能,其粘结强度高,经改性后具有较大的延伸率,可以承受由冷热引起的形变。另外,它的耐候性好,经户外长期使用,性能下降很小。但MMA固化有着显著的体积收缩,使得在修补混凝土裂缝时会发生裂缝修补不严实的问题,这一缺点严重影响了它的修补效果。
本研究重点是以浆液的粘度、胶凝时间、抗折粘结强度、收缩率等物理力学性能为测试指标来研究甲凝灌浆材料的收缩性能,从材料本身降低材料的收缩性能以及从施工工艺上弥补收缩。研究结果表明:
1.掺加γ-(3,2-环氧内氧基)甲基三甲氧基硅烷(KH-560)时,随着KH-560偶联剂用量的增加,灌浆材料的收缩率稍微减小,初始粘度增大,胶凝时间缩短,可灌性变差,抗折粘结强度先增大后减小,断裂伸长率变化幅度不大。偶联剂在该灌浆材料中主要起增加粘结强度的作用。掺加KH-560时,最佳掺量为2%,体积收缩减少3%,粘结体的抗折粘结强度达到5.0MPa,比原配方的3.0MPa提高达67%。
2.掺加碳酸钙(CaCO3)时,当碳酸钙的掺加量少于3%(包括3%),随着碳酸钙的增加,材料的粘度稍微增加,胶凝时间增长,可灌性逐渐下降,粘结强度逐渐增大,断裂伸长率上升,相对收缩率稍微下降;当碳酸钙的掺加量达到4%时,材料的初始粘度迅速上升,胶凝时间明显增大,可灌性变差,抗折粘结强度突然下降,断裂伸长率下降,相对收缩率有了明显的改善。碳酸钙在该灌浆材料中主要起填充作用。
3.掺加滑石粉时,随着滑石粉掺量的增加,材料的初始粘度逐渐增加,胶凝时间逐渐缩短,可灌性逐渐减小,断裂伸长率逐渐增大,相对收缩率逐渐减小。当滑石粉的质量掺加率不大于2%(包括2%),随着滑石粉掺加量的增加,材料的粘结性能逐渐改善;当滑石粉的掺加量多于2%时,随着滑石粉的增加,粘结体的抗折强度开始下降,但直到质量掺加量到5%为止,粘结体的抗折强度还是比不掺加滑石粉的抗折强度高。滑石粉在灌浆材料中除了起填充作用外,可能还起成核剂作用。掺加滑石粉时,最佳掺量为2%,体积收缩减少5%,粘结体的抗折粘结强度达到4.9MPa,比原配方的3.0MPa提高达63%。
4.提高灌浆材料的渗透性可以减弱收缩带来的不良影响。
5.二次灌浆可以从施工工艺上弥补收缩,提高粘结体的抗折粘结强度。二次灌浆的最优时间为一次灌浆后的第五天。选择二次灌浆的最优配方时,最佳初始粘度为15~30mPa·S,最佳体积收缩率为22%~28%,最佳的胶凝时间随配方的不同而不同,在此基础上尽量选择一次灌浆抗折粘结强度大、断裂伸长率大的配方进行二次灌浆。