地聚合物混凝土修复材料

发布时间：2025-10-04

聚合物混凝土修复材料
1. 什么是聚合物修复材料？
地聚合物（Geopolymer）它是以天然矿物或工业废渣(如煤灰、粒化高炉渣、偏高岭土)为前驱体的一种，在强酸中（NaOH、KOH）或者硅酸盐碱液激话下形成的无机聚合物网络。将其制成浆料或砂浆，可直接用于修复建筑裂缝、脱落、孔洞等偏差。 EN‑1504 等待修补标准，被视为一种可持续的绿色修补材料。
2. 原料及配制的主要特点
| 原料 | 功效 | 普遍由来 | 典型配制(质量比例)|
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| 粉煤灰 / 高炉矿渣 | 硅、铝活性核心 | 煤炭电厂，钢铁厂废渣 | 1:0.5 –(粉煤灰：矿渣)|
| 偏高岭土（Metakaolin） | 提高早期强度的高活性铝硅源 | 通过热处理获得高岭土 | 1:0.2 – 0.4|
| 碱激发剂 | 打开收缩反应 | NaOH、KOH、硅酸钠溶液 | 12 最常用的M碱液|
| 细骨料(砂) | 调节工作能力，容积 | 河沙，人工砂 | 煤灰:砂 ≈ 1:2(最佳粘接强度)|
| 添加剂(添加剂，增粘剂) | 改善流动性，抗收拢 | 商业外加剂 | 0.5%– 1% |
> 快速硬化：室温（≈ 24 °C）下 4 h 可达到 30 MPa 上述抗压强度，符合快速修复要求]。
3. 关键性能指标
| 特性 | 典型标值 | 表明|
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| 抗拉强度 | 30 – 60 MPa（24 h ≈ 30 MPa） | 早期强度高，后期可达70 MPa]|
| 粘接强度 | 10 – 12 MPa（与 OPC 基底） | 化学粘接与普通混凝土产生]|
| 抗折强度 | 4 – 5 MPa | 可以进一步增强纤维增强]|
| 缩水率 | <0.1% | 低收缩减少二次间隙风险]
| 耐用性 | 抗盐酸，抗氯离子腐蚀，耐热 | 与 OPC 比较更耐腐蚀]|
| 生态效益 | CO₂排出减少 70%– 90% | 替代波特兰水泥明显减排] |
4. 关键应用领域
1. 裂缝修复：高粘结强度和快速硬化特性使其适用于结构裂缝、细裂缝的灌浆修复。
2. 表面修补：用于覆盖脱落、起层、磨损的表面，产生耐磨、耐候的保护层。
3. 工程加固：配合碳纤维/玻璃纤维增强聚合物（CFRP/GFRP）进行局部加固，修复损坏构件的承载能力]。
4. 快速修复：单组分或预拌快速干固砂浆，可在 4 h 内部临时或永久修补路面、路面等关键设备]。
5. 历史建筑修复：具有良好的化学兼容性，适用于文化保护工程的低侵入性修复。
5. 近期研究热点
| 方位 | 重要成效|
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| 快速固化单组分系统 | 开发固体碱活性剂，完成 4 h 抗压 30 MPa，折叠0.1%||
| 纤维增强聚合物 | 引进碳纤维、玻璃纤维提高抗折强度和韧性，适用于拉伸区加固]|
| 低温/常温干固 | 通过调节碱浓度与掺合料的比例，完成室温 24 h 达到设计强度|
| 原料可持续循环 | 许多利用煤灰、矿渣、偏高岭土，降低原材料成本，实现废料资源化】|
| 耐用性原理 | 对盐酸、氯离子、冻融等条件下的特性损失进行系统评估，确认其优于盐酸。 OPC] |
6. 应用建议和常见问题
1. 表面处理：修补前应对基材进行清洗、粗化(如喷砂)，以提高粘结强度。
2. 碱：高浓度 NaOH/KOH 具有腐蚀性，操作时应配戴防护用品。
3. 配合比操作：碱液浓度、煤灰/砂的比例对早期强度和收缩都有明显的危害，建议先在实验室进行样品试验。
4. 维护标准：虽然可以实现快速硬化，但是适度的湿保养(例如覆盖塑料薄膜 4 h）有利于提高最终强度。
5. 质量检验：现场应对压缩强度、粘接强度及其透水性进行检查，以确保修复效果符合设计要求。