一种基于碳化硬化的混凝土结构修复方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种基于碳化硬化的混凝土结构修复方法。
背景技术
建筑材料主要以水泥基材料为胶结部分，在服役过程中受到物理作用(温度、湿度等)、机械作用(疲劳破坏、磨耗等)等影响，不可避免的会产生微裂纹或表层材料磨损脱落现象。裂缝产生或表层材料脱落后，如果不加以修复，硫酸根离子、氯离子等有害化学物质会沿着裂缝等侵入材料内部，加速侵蚀过程，严重影响建筑材料服役寿命同时存在巨大的安全隐患。
定期对建筑材料进行修复可以延长其服役寿命，提高其服役安全性，具有巨大的经济效益。目前广泛使用的修复材料以快硬水硬性材料为主，该类材料水化凝结可调、修复之后强度发展较快；但由于这种体系中也存在耐久(尤其是抗冻性)和服役性能差(含水量高、抗冻性差；水化硬化速度受温度影响大、低温下强度发展慢；水化反应会产生体积收缩，导致与基体的粘结变差)，修复区域与基体部分界面明显，后期服役过程中依然存在薄弱区，易再次破坏，导致修复周期短，有效修复成本高。因此，在建筑材料修复领域具有一定局限性。
发明内容
本发明目的在于提供一种混凝土结构修复方法及修复材料，所用修复材料流动性可调控设计，满足多种施工要求；同时使用的修复材料以碳化反应为强度发展机制，受环境温度影响小，强度发展快，强度等级高，满足迅速修补服役的要求；碳化反应为微膨胀特性保证了修复材料与基体的紧密结合；修复材料基体致密、含水量低，基体组成以碳酸钙为主，具有优异的抗冻等耐久性能，尤其适用于严寒环境下的修复工作。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种基于碳化硬化的混凝土结构修复方法，包括以下步骤：
1)清理需要修复的区域；
2)填充或涂抹修复材料；所述修复材料的成分按重量份数计算如下：碳化胶凝材料：100 份，碳化增强剂：1-10份，细骨料：5-70份，减水剂：2-6份，水：6-16份；
3)使用密封装置封闭待修复区域；向封闭的待修复区域通入二氧化碳修复气体。
按上述方案，所述的碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、硅酸一钙、钢渣、二硅酸三钙中的任意一种或混合。
按上述方案，所述的碳化增强剂，为聚乙烯醇、乙二醇、无定形硅质材料中的任意一种或混合；所述的无定形硅质材料为SiO2含量≥94wt％的硅灰。
按上述方案，所述的细骨料为粒径分布在300-1100μm的石英砂。
按上述方案，所述的减水剂为聚羧酸系减水剂与柠檬酸钠缓凝剂混合而成的复合型减水剂。
按上述方案，所述的修复气体中CO2体积浓度为10-99.8％。
按上述方案，所述的修复气体中CO2通入时间为5min-30min。
本发明公开一种基于碳化硬化的混凝土结构修复材料及修复方法，具有以下优点：
(1)基于碳化硬化原理，修复材料强度发展快，强度等级高，修复后能迅速投入服役过程；
(2)碳化过程中修补材料体积会产生微膨胀，且后期服役过程中体积稳定性优良，与基体结合紧密，粘结性强，不易出现脱落现象；
(3)冻融耐久性优异，该碳化硬化修复材料中水分含量较少，抗冻性优良，在低温环境下，强度发展不受影响，且不会出现冻裂破坏，适用于高铁轨道板修复等领域；
(4)修复浆体流动性可设计调控，满足涂抹、喷射、浇灌多种工艺，工程适用性强。
具体实施方式
以下实施例进一步阐述本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
以下实施例中所用的无定形硅质材料为SiO2含量≥94wt％的硅灰；所用细骨料为粒径分布在300-1100μm的石英砂；所用的减水剂为聚羧酸系减水剂与柠檬酸钠缓凝剂混合而成的复合型减水剂(混合比例为14～18：1)。
实施例1：
修复材料：
碳化胶凝材料：钢渣：90份，γ型硅酸二钙：10份
碳化增强材料：无定形硅质材料：2份
细骨料：5份
减水剂：2份
水：6份。
修复气体CO2浓度：10％；时间：30min。
实施例2：
修复材料：
碳化胶凝材料：硅酸一钙：25份，γ型硅酸二钙：75份
碳化增强材料：0份
细骨料：20份
减水剂：2份
水：8份。
修复气体CO2浓度：100％；时间：5min
实施例3：
修复材料：
碳化胶凝材料：钢渣：70份，γ型硅酸二钙：30份
碳化增强材料：聚乙烯醇：6份
细骨料：15份
减水剂：4份
水：12份。
修复气体CO2浓度：50％；时间：30min
实施例4：
修复材料：
碳化胶凝材料：钢渣：40份，硅酸一钙：60份
碳化增强材料：乙二醇：5份
细骨料：40份
减水剂：6份
水：16份。
修复气体CO2浓度：80％；时间：20min
实施例5：
修复材料：
碳化胶凝材料：钢渣：50份，二硅酸三钙：50份
碳化增强材料：无定形硅质材料：3份
细骨料：5份
减水剂：3份
水：10份。
修复气体CO2浓度：30％；时间：50min
抗压强度测试参照水泥胶砂强度检验方法(GB/T 17671-1999)；粘接强度测试参照模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料(GB/T 29906-2013)。
表1上述实施例中修复材料的强度
