一种用于石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料及制备、使用方法技术

本发明专利技术是关于一种用于石窟寺岩体裂隙加固的灌浆材料及其制备、使用方法，所述石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料包含以下重量份的各组分：改性料礓石30‑50份；矿物掺合料7‑12份；牺牲剂0.01‑0.05份；减水剂0.1‑0.3份；纳米改性剂1‑3份；引气剂0.03‑0.05份；砂20‑60份；水15‑26份。本发明专利技术所制备的石窟寺岩体裂隙加固的灌浆材料，具有流动度可调、强度可控及透气性佳的特性。其中，引气剂、牺牲剂和减水剂的耦合作用，可减少细粉料对外加剂的吸附、降低毛细孔溶液表面张力、细化孔结构，同时还在浆料中引入分布均匀的气泡，从而使材料的流动性和强度实现可调可控、透气性显著改善。

【技术实现步骤摘要】
一种用于石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料及制备、使用方法
本专利技术涉及一种流动性可调、强度可控及透气性佳的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料。
技术介绍
随着我国精神文明建设的大力推进，文化遗产的保护和利用工作越来越受到重视。石窟寺作为一种集中展现宗教建筑、雕塑和壁画艺术辉煌成就的珍贵文化遗产，其保护利用工作的重要性不言而喻。我国石窟寺具有形制多样、赋存地质环境复杂及多数露置野外等特点，因而其常会遭受到自然因素及人为因素的侵蚀破坏作用，进而出现风化、岩体裂隙和残破等病害。其中，岩体裂隙病害较为棘手，其会加剧洞窟内的渗水、增加洞窟壁面的出漏点，进而造成雕塑和壁画的酥碱及风化，最终使石窟艺术丧失其原有的价值。为此，为传承我国珍贵历史珍宝石窟寺文化，开展针对石窟寺岩体裂隙加固的灌浆材料已迫在眉睫。石窟寺岩体裂隙具有多尺度、多维度的特点，因此为达到灌注加固到位的效果，灌浆材料的流动性应实现可调；石窟寺岩体岩性不同，因而为满足与不同岩体的兼容性，灌浆料应满足强度可控；此外，加固灌浆料还应具有一定的透气性，只有这样才能保障材料的“呼吸性”，减少因接触界面的不通透而导致的界面剥离。针对石窟寺岩体裂隙病害，目前的加固材料未充分考虑流动性参数，因而在裂隙多尺度的情况下，加固材料存在不能充分填充病害部位的现状。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于，提供了一种用于石窟寺岩体裂隙加固的灌浆材料及其制备、使用方法。本专利技术实施例提供的灌浆材料具有流动性可调、强度可控、透气性佳及施工简便的优点。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。一方面，本专利技术实施例公开了一种用于石窟寺岩体裂隙加固的灌浆材料，包含以下重量份的各组分：改性料礓石30-50份；矿物掺合料7-12份；牺牲剂0.01-0.05份；减水剂0.1-0.3份；纳米改性剂：1-3份；引气剂0.03-0.05份；砂20-60份。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中所述改性料礓石为经1000℃～1200℃煅烧的料礓石，其中各矿物组成含量分别为：CaO30～45％，β-C2S25～35％，钙铝黄长石20～30％。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中所述改性料礓石的45μm筛余为10％～16.5％。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中所述矿物掺合料选自偏高岭土和矿粉中的至少一种。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中所述牺牲剂为表面活性剂。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中所述减水剂为聚羧酸减水剂。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中所述聚羧酸减水剂的减水率≥25％。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中所述纳米改性剂选自纳米碳酸盐和纳米硅灰中的至少一种。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中当所述引气剂选自阴离子表面活性剂。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中所述砂为不含泥土的石英砂，其目数为80～120目和120～200中的至少一种。优选的，前述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其中所述石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料的流动度在250～350mm间，7d抗压强度在5Mpa～15MPa间，28天抗压强度在15MPa～25MPa间，孔隙率在20％～30％之间。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料的制备和使用方法，所述的灌浆材料为权利要求中任意一项所述的灌浆材料，包括以下步骤：将所述的灌浆材料按比例混合混匀；按照水料比为0.15～0.26的比例加水混匀得到灌浆料；将所述的灌浆料分层浇筑到病害部位。在修复过程及修复完成后48h内作防水处理。借由上述技术方案，本专利技术所述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料至少具有下列优点：1、本专利技术所制备的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其具有流动性可调的性能。本专利技术首先根据裂隙的尺度，选择相应合理级配的砂子目数以调控材料的分散性，其次通过减水剂和牺牲剂的协同使用来调控改善灌浆材料的流动性；此外，矿物掺和料的加入还可保持新拌材料的匀质稳定，防止分层泌水。该石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料的截锥流动度初始值可控制在250～350mm间，可直接灌注成型，充盈度高。2、本专利技术所制备的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其强度可控。本专利技术选用了一定细度的改性料礓石、纳米改性剂和矿物掺和料，三种胶材在颗粒细度及组成配比上的优化组合，可实现灌浆料水化进程的可控，进而实现强度可控。3、本专利技术所制备的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其透气性能优异。引气剂和减水剂的共同使用，可降低毛细孔溶液表面张力、在浆料中引入分布均匀的气泡，通过增加所含孔隙率来显著改善材料的透气性能。4、本专利技术所制备的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其使用简单方便，凝结硬化后与岩体外观匹配，满足文物保护加固的要求。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例详细说明如后。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料及其制备方法和应用其具体实施方式、特征及其性能，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。以下材料或试剂，如非特别说明，均为市购。本专利技术提供了一种石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，包含以下重量份的各组分：改性料礓石30-50份；矿物掺合料7-12份；牺牲剂0.01-0.05份；减水剂0.1-0.3份；纳米改性剂1-3份；引气剂0.03-0.05份；砂20-60份。具体实施时，优选改性料礓石的45μm筛余为12％～14％，这样优选后可防止材料分层泌水，有利于调控材料的早期强度。具体实施时，所述矿物掺合料选自偏高岭土和矿粉中的至少一种，优选为二者复合使用，这样优选后有利于提高材料强度和耐久性。当偏高岭土和矿粉复合使用时，所述偏高岭土和矿粉的重量为比例1.5-1。具体实施时，所述减水剂可以为聚羧酸减水剂；优选地，所述聚羧酸减水剂的减水率≥25％，采用减水率≥25％的减水剂可以使材料具有良好的流动性和。具体实施时，所述牺牲剂可以选自木质素磺酸盐类、聚丙烯酸钠类中的至少一种；当所述牺牲剂选自木质素磺酸盐类和聚丙烯酸钠类时，所述木质素磺酸盐类和聚丙烯酸钠类的重量比例为2：1-2.5：1，采用该比例的牺牲剂可使材料具有较好的流动性。具体实施时，所述纳米改性剂可以选自纳米碳酸盐和纳米硅灰中至少的一种；这样优选后可提高材料耐久性。具体实施时，所述引气剂可以为十二烷基环酸钠和三萜皂苷中的任一种，优选为十二烷基环酸钠，这样优选后材料的透气性更佳。具体实施时，所述砂为不含泥土的石英砂，其目数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其特征在于，包含以下重量份的各组分：/n改性料礓石30-50份；矿物掺合料7-12份；牺牲剂0.01-0.05份；减水剂0.1-0.3份；纳米改性剂1-3份；引气剂0.03-0.05份；砂20-60份；水15-26份。/n

【技术特征摘要】
1.一种石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其特征在于，包含以下重量份的各组分：
改性料礓石30-50份；矿物掺合料7-12份；牺牲剂0.01-0.05份；减水剂0.1-0.3份；纳米改性剂1-3份；引气剂0.03-0.05份；砂20-60份；水15-26份。


2.如权利要求1所述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其特征在于，所述改性料礓石为经1000℃～1200℃煅烧的料礓石，其中各矿物组成含量分别为：CaO30～45％，β-C2S25～35％，钙铝黄长石20～30％，45μm筛余为10％～16.5％；所述矿物掺合料选自偏高岭土和矿粉中的至少一种，当偏高岭土和矿粉复合使用时，所述偏高岭土和矿粉的重量为比例1.5-1。


3.如权利要求1所述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，其减水率≥25％。


4.如权利要求1所述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其特征在于，所述纳米改性剂选自纳米碳酸盐和纳米硅灰中的至少一种。


5.如权利要求1所述的石窟寺岩体裂隙加固灌浆材料，其特征在于，所述牺牲剂可以选自木质素磺酸盐类、聚丙烯酸钠类中的至少一种；当所述牺牲剂选自木质素磺酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏霞，郭君华，郭建峰，高春勇，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11