一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆及其制备方法技术

一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆及其制备方法，包括以下组成：水硬性石灰：93.6%～99.9%；三乙醇胺：0.1%～7.4%；其余为水；制备方法，步骤1、按比例称取一定量水硬性石灰，慢搅2~3 min的同时逐渐加入水，再逐滴加入适量三乙醇胺，慢搅1~3 min后快搅30~90 s，暂停1~2 min，将搅拌机内壁上的灰浆刮下，再继续搅拌使其均匀分散；即得到改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆；步骤2、将步骤1）得到的改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆倒入40×40×40 mm的模具中，刮掉多余浆料，放入模具的试样在大气环境下干燥24 h后脱模，将试样放入温度为20°C，相对湿度为60%~70%的恒温恒湿养护箱内进行养护。其改性目的是提高其在古建文物修复中的使用寿命、力学性能、流动性及凝结时间。

【技术实现步骤摘要】
一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆及其制备方法
本专利技术属于改性材料
，具体涉及一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆及其制备方法，应用于建筑施工与文物保护。
技术介绍
石灰作为一种传统的粘结材料，历史悠久，被广泛应用于建筑与文物保护领域。但传统的石灰材料，因早期强度低、凝结时间慢、耐久性差等缺点已限制了其在古建文物保护修复中的应用范围。随着科学技术的不断发展，水硬性石灰（NHL2，其中钙硅比约为2）被开发并逐渐替代了传统的气硬性石灰，在保留石灰本体气硬性成分的基础上增加了水硬性成分，同时与古建筑材料具有良好的相容性，受到了文物保护领域的广泛关注。众所周知，不可移动文物（如古建筑、石质文物、土遗址等）由于长期受温差、日照、风蚀、酸雨、冻融等外界自然因素影响，容易出现表层风化、盐析、裂隙甚至脱落等病害，导致文物稳定性降低，使用寿命缩短。而天然水硬性石灰作为一种水硬性无机胶凝材料，具有机械强度高、固化速度快、耐水耐蚀性好等优点，其既可以用于干燥环境，又可适应潮湿环境或水下工程，能够满足文物环境多变的情况。但在实际应用过程中，却发现在强度、凝结时间、体积安定以及抗冻融循环等方面还需进一步改性优化。近年来，对于天然水硬性石灰的改性受到了研究学者的广泛关注。2017年，M.MarBarbero-Barrera（Barbero-Barrera,M.M.,N.FloresMedina,andC.Guardia-Martín.Influenceoftheadditionofwastegraphitepowderonthephysicalandmicrostructuralperformanceofhydrauliclimepastes[J].ConstructionandBuildingMaterials,2017,149:599-611.）采用废石墨粉替代部分天然水硬性石灰，并对其物理性能和微观结构进行分析，研究发现废石墨粉的加入可以明显降低天然水硬性石灰的流动度，提高其抗压强度，同时孔隙率和吸水率有所降低。随后，KaiLuo于2019年（Luo,K.,etal.Effectofnano-SiO2onearlyhydrationofnaturalhydrauliclime[J].ConstructionandBuildingMaterials,2019,216:119-127.）采用纳米级SiO2对水硬性石灰的早期水化性能进行改性研究，通过控制火山灰反应提高水硬性石灰的水化进程，进而提高水硬性石灰的力学性能。在龄期为28d时，添加纳米SiO2的试样强度可达3.6MPa。虽然天然水硬性石灰的改性工作不断开展，但在抗压强度、凝结时间、流动度等方面依然存在不足。而三乙醇胺(TEA)对无机质颗粒有良好的分散性，可减少团聚，缩短凝结时间，提高浆体的流动性和机械性能。三乙醇胺作为一种增强剂和减水剂，被广泛应用于水泥改性等方面。XiaojieYang（Yang,X.,etal.,Effectoftriethanolaminehydrochlorideontheperformanceofcementpaste[J].ConstructionandBuildingMaterials.2019,200:218-225.）研究了三乙醇胺对水泥性能的影响，研究发现三乙醇胺可以缩短水泥的凝结时间，提高早期强度，改性效果显著。然而，关于三乙醇胺对天然水硬性石灰本体的改性尚未见报道，如何对水硬性石灰进行改性的同时，最大限度降低其成本，并达到理想的服役强度和耐久性是本次专利技术的关键所在，也是古建文物修复保护领域今后研究的重点。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆及其制备方法，通过加入三乙醇胺小分子材料改性水硬性石灰浆体，提高其在古建文物修复中的使用寿命、力学性能、流动性及凝结时间等。该浆体的改性制备方法简单，成本低廉，效果显著，且安全环保。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆，按质量份数比包括以下组成：水硬性石灰：93.6%～99.9%；三乙醇胺：0.1%～7.4%；其余为水。所述的水与水硬性石灰比为0.5～0.7。一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆的制备方法，包括以下步骤：步骤1、按比例称取一定量水硬性石灰，慢搅2~3min的同时逐渐加入水，再逐滴加入适量三乙醇胺，慢搅1~3min后快搅30~90s,暂停1~2min，将搅拌机内壁上的灰浆刮下，再继续搅拌使其均匀分散；即得到改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆；步骤2、将步骤1）得到的改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆倒入40×40×40mm的模具中，刮掉多余浆料，放入模具的试样在大气环境下干燥24h后脱模，将试样放入温度为20°C，相对湿度为60%~70%的恒温恒湿养护箱内进行养护，养护龄期满后进行显微结构表征和体积密度、抗压强度等性能测试。本专利技术的有益效果是：本专利技术所制备的改性天然水硬性石灰灰浆，改性物质三乙醇胺价格低廉，来源广泛，加入少量即可达到显著的改性效果。杂化结构中，三乙醇胺良好的分散性、水化性能与水硬性石灰的气/水硬性组分之间产生协同作用，赋予浆体更高的强度，更短的凝结时间及优异的流动性。此外，本专利技术制备工艺简单、改性物质成本低、工艺稳定，重复性强，对文物没有腐蚀作用，在建筑以及文物保护领域具有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术不同TEA掺量的NHL2体积密图。图2为本专利技术不同TEA掺量的NHL2抗压强度图图3为本专利技术不同TEA掺量的NHL2的凝固时间图。图4为本专利技术实施例中龄期为28d的不同掺量TEA-NHL2试样放大5000倍的微观形貌影响图。图5为本专利技术实施例中龄期为28d的TEA-NHL2试样10000倍的SEM对照图谱。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术进一步叙述。实施例取三乙醇胺参量为0%、0.3%、0.6%、1%、3%、5%分组，其中0%为对照组。根据一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆，按质量份数比包括以下组成：水硬性石灰：93.6%～99.9%；三乙醇胺：0.1%～7.4%；其余为水。制备以上五组材料，制备方法按以下进行：步骤1、按比例称取一定量水硬性石灰，慢搅2~3min的同时逐渐加入水，再逐滴加入适量三乙醇胺，慢搅1~3min后快搅30~90s,暂停1~2min，将搅拌机内壁上的灰浆刮下，再继续搅拌使其均匀分散；即得到改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆；步骤2、将步骤1）得到的改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆倒入40×40×40mm的模具中，刮掉多余浆料，放入模具的试样在大气环境下干燥24h后脱模，将试样放入温度为20°C，相对湿度为60%~70%的恒温恒湿养护箱内进行养护。得到N0、N1、N2、N3、N4、N5五组实验样，养护龄期满后进行显微本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆，其特征在于，按质量份数比包括以下组成：/n水硬性石灰：93.6%～99.9%；/n三乙醇胺：0.1%～7.4%；/n其余为水。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆，其特征在于，按质量份数比包括以下组成：
水硬性石灰：93.6%～99.9%；
三乙醇胺：0.1%～7.4%；
其余为水。


2.根据权利要求1所述的一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆，其特征在于，所述的水与水硬性石灰比为0.5～0.7。


3.一种改性的高强耐久型天然水硬性石灰浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按比例称取一定量水硬性石灰，慢搅2~3min的同...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建锋，惠晶，王芬，罗宏杰，张彪，陈璞，陈宇斌，王晓飞，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61