KYL型防护/修补砂浆的研制及应用研究

郭玉清，孙倩，王冬梅，郭峰

（1.天津市建筑材料科学研究院，天津　300381；2.天津市科垣新型建材有限公司，天津　300381）

KYL型防护/修补砂浆的研制及应用研究

郭玉清1，2，孙倩2，王冬梅2，郭峰2

（1.天津市建筑材料科学研究院，天津300381；2.天津市科垣新型建材有限公司，天津300381）

混凝土表面剥落、碳化和钢筋锈蚀问题日益严重，给建筑物造成极大的安全隐患。研制的KYL型防护/修补砂浆，具有极佳的粘结性、防水性、抗冻性和耐化学腐蚀性，可有效阻滞水与其它有害介质进入钢筋混凝土内部，延长建筑物的使用寿命，适用于有一定耐腐蚀要求的混凝土防护工程。实验结果表明，防护/修补砂浆中沥青改性胶粉的掺量为5%时，砂浆的抗渗压力为1.4 MPa，48 h吸水率为2.75%，氯离子渗透深度6.5 mm，砂浆经稀酸腐蚀后，表面未出现开裂、粉化等现象，起到良好的防护作用。

防护/修补砂浆；沥青改性胶粉；防水；氯离子渗透；耐腐蚀

随着国民经济的快速发展，国家基础设施建设特别是桥梁建设进入了快速发展阶段。然而，建筑表面混凝土剥落、碳化和钢筋锈蚀的问题日益严重，特别是一些沿海城市和地区，由于潮湿海风的影响或海水冲刷侵蚀的破坏，许多年代比较久远的混凝土建筑物表面破坏严重、钢筋严重锈蚀［1-3］。

目前，在混凝土结构表面涂覆防腐涂料为较常见的防护措施，在国内外的海工建筑上已得到了广泛应用［4］。环氧树脂涂料附着力高、固化快，常被用作混凝土表面的封闭底漆和中漆，但涂膜的户外耐候性差，且涂膜质脆、易开裂，耐热和耐冲击性都不理想；聚氨酯涂料具有优异的耐候性，但涂膜易变黄、粉化褪色，固化反应慢，附着力相对较小；氟树脂类涂料涂膜表面坚硬而柔韧，具有优异的耐候、耐黏、防腐等特性，但其成本相对较高［5］；聚合物水泥砂浆与混凝土基面粘结力强，可直接在潮湿环境的水泥基层上施工，但耐久性相对较差，如在北方冬季寒冷地区易受到冻融侵蚀，出现脱落、粉化等现象［6］。

因此，结合工程实际需求以及材料本身特性，天津市科垣新型建材有限公司成功研发了一种KYL型防护/修补砂浆，产品集抗渗、防潮、防腐于一体，具有极佳的抗渗性、粘结性、耐冻融性和耐腐蚀性，适用于有一定耐腐蚀要求的混凝土防护工程。

1　试验

1.1原材料

水泥：天津振兴水泥有限公司生产的P·O42.5水泥。

细砂：40～70目河砂。

沥青改性胶粉：天津市科垣新型建材有限公司自主研发，以沥青为主要成分，用聚合物对其进行改性，添加乳化剂及各种助剂制成含聚合物的乳化沥青，经喷雾干燥制成遇水可再分散的粉末，具有沥青材料优异的防水、防潮和防腐特性，可实现沥青成分与水泥成分的干混合。

减水剂：聚羧酸类减水剂，大连西卡建筑材料有限公司提供。

纤维素醚：羟丙基甲基纤维素醚，黏度为40 Pa·s，天津市科垣新型建材有限公司生产。

纤维：长度为3 mm的聚丙烯纤维。

1.2KYL型防护/修补砂浆配合比

KYL型防护/修补砂浆（以下简称砂浆）配合比为：水泥30%，减水剂0.06%，纤维素醚0.1%，纤维0.2%，沥青改性胶粉分别为0、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%，用细砂配平至100%。

1.3测试方法

拉伸粘结强度：按JC/T 907—2002《混凝土界面处理剂》进行测试；

砂浆柔韧性（压折比）：按GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》成型试件，养护28 d后测试抗压与抗折强度，计算压折比；

抗渗压力、吸水率（浸水48 h）：按JC/T 984—2011《聚合物水泥防水砂浆》进行测试；

氯离子渗透性：按DL/T 5126—2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》进行测试；

抗冻性：试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm，按JGJ 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》进行测试，冻融循环次数为30次；

耐酸性：试件尺寸为40 mm×40 mm×160 mm，先在（23±2）℃、湿度（60±10）%条件下养护至28 d，然后将试件分别完全浸泡在质量分数为0.5%稀盐酸溶液和1.0%稀硫酸溶液中，浸泡期间酸液pH值保持稳定。

2　结果与分析

2.1沥青改性胶粉掺量对砂浆基本性能的影响（见表1）

表1　沥青改性胶粉掺量对砂浆基本性能的影响

由表1可知：

（1）随着沥青改性胶粉掺量的增加，砂浆与混凝土基材粘结强度提高，沥青改性胶粉可有效改善砂浆的粘结性能。

（2）沥青改性胶粉的加入可明显降低砂浆的压折比，提高柔韧性，当沥青改性胶粉掺量为5%时，砂浆压折比为2.50柔韧性较好。

（3）砂浆的抗渗压力随着沥青改性胶粉掺量的增加而增大，其掺量超过5%时，抗渗压力大于1.4 MPa。本项目研制的高性能水泥基防护/修补砂浆现场加水拌合后，核心组分沥青改性胶粉遇水还原成乳液并均匀分散在水泥砂浆体系中，在水泥砂浆硬化过程中，形成以水泥为连续介质的乳胶网络结构，由水泥水化物和乳胶裹砂形成的空间网络结构能够有效阻止水分的渗透，从而达到防水、防腐的目的。

（4）沥青改性胶粉的掺入明显降低了砂浆的吸水率，提高了砂浆的憎水性。当沥青改性胶粉掺量为10%时，砂浆的吸水率小于1.0%。

本文研制的防护/修补砂浆具有优异的防水性能及憎水性能，可有效地避免砂浆泛碱现象。在砂浆中添加一定量的氧化铁类无机颜料，结合不同的施工工艺，即可制得具有装饰性的彩色砂浆。

2.2沥青改性胶粉掺量对砂浆防腐蚀性能的影响

2.2.1对氯离子渗透性的影响

沥青改性胶粉掺量对砂浆氯离子渗透性的影响见图1，未掺沥青改性胶粉的普通砂浆和掺5%沥青改性胶粉的砂浆氯离子渗透性试验照片见图2，图中白色区域为氯离子渗透区域。

图1　沥青改性胶粉掺量对砂浆氯离子渗透性的影响

图2　氯离子渗透性试验照片

由图1、图2可知，沥青改性胶粉可有效降低氯离子渗透深度，提高砂浆的抗氯离子渗透性。研制的防护/修补砂浆适用于北方道路桥梁工程，可有效改善冬季融雪用盐对道路混凝土结构的破坏；也适用于沿海地区海洋腐蚀介质中的混凝土结构工程。

2.2.2对抗冻性的影响

未掺沥青改性胶粉的普通砂浆和掺5%沥青改性胶粉的砂浆经30次冻融循环后表面的照片见图3。

图3　经30次冻融循环后砂浆表面照片

从图3可以看出，经过30次冻融循环试验，未掺沥青改性胶粉的普通砂浆表面破损严重，开裂、掉粉，掺5%沥青改性胶粉时，砂浆表面完整，未出现剥落、掉粉等现象，具有较好的抗冻性。

2.2.3对耐酸性的影响

未掺沥青改性胶粉的普通砂浆（a）、掺5%沥青改性胶粉的砂浆（b）和掺10%沥青改性胶粉的砂浆（c）浸泡在稀酸溶液中2个月后表面的照片见图4、图5。

图4　稀硫酸溶液中浸泡2个月后砂浆表面的照片

从图4、图5可以看出，经稀硫酸、稀盐酸腐蚀后，未掺加沥青改性胶粉的普通砂浆（a）表面出现掉皮、粉化现象，腐蚀严重；掺加沥青改性胶粉的防护/修补砂浆（b和c）表面完整，无开裂。

图5　稀盐酸溶液中浸泡2个月后砂浆表面的照片

由此可见，研制的防护/修补砂浆耐酸性较好，可用于低浓度的酸防腐蚀工程。

3　结语

（1）沥青改性胶粉可有效提高砂浆的粘结强度、防水性和憎水性，改善砂浆的柔韧性，当其掺量为5%时，砂浆的抗渗压力为1.4 MPa，48 h吸水率为2.75%，氯离子渗透深度为6.5 mm。

（2）掺加5%沥青改性胶粉的砂浆经化学腐蚀后，表面未出现开裂、粉化等现象，具有较好的耐盐性、耐酸性及抗冻性，适用于北方道路桥梁工程，可有效改善冬季融雪用盐对道路混凝土结构的破坏；也适用于沿海地区海洋腐蚀介质中的混凝土结构工程。

（3）KYL型防护/修补砂浆为单组份产品，现场加水拌合即可使用，施工过程简便，可以大大节省人工和材料费用，从而降低能源消耗。

［1］张新庆，李光球，薛亮亮，等.防腐砂浆的防腐性能研究［J］.施工技术，2012，41（11）：102-104.

［2］华卫东，张延安，吴电电.聚合物防水防腐砂浆性能研究［J］.新型建筑材料，2003（5）：33-35.

［3］张海涛，薛斌，张广阔，等.沥青改性水泥基砂浆力学性能的试验研究［J］.公路交通科技，2014，31（5）：114-115.

［4］陈雷，刘东，周吉，等.海工混凝土防腐涂层耐老化性能的研究［J］.新型建筑材料，2013（11）：40-42.

［5］康莉萍，孙丛涛，牛荻涛.海洋环境混凝土防腐涂料研究及发展趋势［J］.混凝土，2014（4）：52-55.

［6］崔弋.混凝土结构防护与修补砂浆的试验研究［D］.青岛：青岛理工大学，2012.

Research on preparation and application of KYL protect/repair mortar

GUO Yuqing1，2，SUN Qian2，WANG Dongmei2，GUO Feng2
（1.Tianjin Building Material Science Research Academy，Tianjin 300381，China；
2.Tianjin KeYuan New Building Materials Co.Ltd.，Tianjin 300381，China）

The problem of concrete spalling，carbonation and steel bar corrosion is increasingly serious，which will endanger the use and safety of concrete building.KYL protect/repair mortar has excellent function in adhesion，waterproofing，antifreezing and corrosion resistance，which can effectively block water and other harmful substances invasion，and extend the service life of the building.This mortar is suitable for corrosion protection engineering.The experimental results show that the optimum material properties can be obtained when the content of asphalt-added polymer powder in protect/repair mortar is 5%，the obtained material own the following excellent properties and performance：impermeability pressure 1.4 MPa，water absorption in 48 h 2.75%，chloride ion penetration 6.5 mm，the surface of mortar can remain completely by chemical corrosion.

protect/repair mortar，asphalt-modified polymer powder，waterproofing，chloride ion penetration，corrosion resistance

TU57

A

1001-702X（2015）10-0022-03

2015-04-16；

2015-06-05

郭玉清，男，1959年生，天津人，高级工程师（正高级），主要从事精细建材粉体化的研究开发工作。