本技术涉及一种适用于低温环境的混凝土裂缝修复方法及其专用修复剂,属于建筑材料现场处理和建筑修复技术领域。该方法特别适用于在低温条件下对混凝土裂缝进行有效修复,通过使用特制的修复剂,能够确保修复效果和结构的稳定性。
背景技术
随着基建建造速度的加快以及住宅工业化的推进,工程项目逐渐朝着复杂化和多样化方向发展,在生产质量和生产效率的驱动下,对混凝土性能提出了新的要求,特别在工程加固、维修方面。然而,大量的混凝土在服役过程中受到环境侵蚀、外界冲击、混凝土本身干缩变形和约束、荷载超重等作用,裂缝成为混凝土病害最常见的表现形式,裂缝的产生会加速混凝土劣化,加剧钢筋锈蚀,显著缩短工程的服役寿命,甚至危及建筑物及混凝土结构的使用安全。裂缝灌浆施工技术是修补裂缝的最有效方法之一。然后现有的修补材料依然存在黏度高、脆性大、早期强度低、收缩变形大、粘结强度低、固化时间长等问题。因此,迫切需要研发出具有优良修补效果且不引起其他性能劣化的新型修复剂。
作为混凝土中的关键组分,早强剂能显著促进水泥水化,实现优异的促凝早强效果,被广泛应用于快速修复、低温施工以及预制构件等方面。因此如果在修复材料中引入早强剂可显著增强其修复效果。目前,传统早强剂主要分为无机盐类、有机物类和无机盐-有机物复合类,其中无机盐类主要为氯盐、硫酸盐、硝酸盐,有机物类主要为三乙醇胺、三异丙醇胺、早强型减水剂,无机盐-有机物复合类主要为碳酸盐-醇胺类复合、氯盐-醇胺类复合、无机盐-早强型减水剂复合。然而传统早强剂存在引入的Cl-易引起钢筋混凝土锈蚀,硫酸盐造成混凝土表面盐析,与混凝土的适应性较差。此外,传统早强剂主要针对常温环境下混凝土的使用,在面临低温环境下并不能很好发挥早强和修补效果。早强剂的作用效能稳定性的下降直接影响了修复材料的应用性能进而影响到混凝土的工程质量,严重制约了修复材料的推广及使用。因此,必须创新分子结构设计,开发适用于环境温度低、含泥量高、快速修复和大面积修复的低温早强剂。
通过分子结构创新设计是提升早强剂应用性能的有效技术手段,POSS结构含有大量的Si-O键和强的分子尺寸效应,具有一定的抗泥性和低温促强效果,设计串凳式POSS结构作为主链,并接枝可吸附单体和分散单体,将有助于实现分散、抗泥、低温促强和降黏的协同作用。因此,本方案通过开环聚合制备得到串凳式POSS结构主链,然后通过催化得到不完全缩合串凳式结构主链,再通过取代-催化-共聚合反应得到多聚体不完全缩合串凳式结构,再通过取代-ATRP反应制备得到早强剂。形成的聚合物具有多POSS分子结构,实现大的分子尺寸效应、羧基、硅醇基、磺酸基以及磷酸基协同作用,具备优异的抗泥、促强、分散和降黏效果,能够创新突破传统早强剂应性差,低温环境下早强效果不显著和分散能力差的难题。
目前大部分研究者多集中于通过对传统减水剂进行修饰改性,仅仅通过简单的基团引入或聚醚侧链改性难以达到显著提高混凝土早期强度的目的,并且大多数专利仅针对常温环境下对混凝土早期强度提升效果的研究,而在含泥量高和低温养护环境下很多早强剂会失去活性,难以实现早强剂对混凝土早期强度的促进效果,这限制了含早强剂修复材料的推广应用。因此,亟待开发新型分子结构早强剂,需要创新性地基于分子结构设计理念,合成同时含有POSS结构、羧基、磺酸基和磷酸基的减水剂,通过开环聚合、催化、取代-催化-共聚合和取代-ATRP的合成方法精准控制早强剂的分子结构,使合成的早强剂既能发挥减水、降粘的功效,还能保证混凝土早期强度发展,且合成方法易控,有利于工业化的推广,有关这方面工作国内外未见相关报道,尤其是在建筑材料现场处理及原有建筑物修理技术领域中关于混凝土裂缝修复方面未见相关报道。
实现思路