1 引言
民用及水工建筑物在建設和使用過程中經常遇到混凝土質量問題，如蜂窩麻面、空洞、大面積損壞等，為恢復其使用功能，需進行修補。一般的修補方法是采用普通混凝土或砂漿作為修補材料，但普通混凝土粘結強度低，將其用于混凝土修補，容易造成界面粘結不牢、開裂而導致混凝土再度損壞等質量問題，近年來民用建筑已很少應用，僅用于水工建筑壩體的大體積混凝土修補。目前一般使用環氧樹脂混凝土或砂漿作為修補材料，也有采用特殊骨料拌制的混凝土作為修補材料，如巖灘水電站溢流壩面修補材料采用的就是鐵剛砂、石料拌制的抗壓強度高達100MPa的高強混凝土。這兩種混凝土修補材料均具有抗壓強度高的特點，環氧樹脂混凝土還具有粘接強度高的特點，但也存在材料成本高、不宜大量使用等缺點，而且在拌制環氧樹脂混凝土時需要使用大量對人體危害極大的有毒助劑；此外這兩種材料自身強度過高(環氧樹脂混凝土強度在60MPa以上)，與修補基面混凝土強度(一般約為30MPa)相差太大，在外界條件(如溫差、濕度)發生較大變化的情況下，尤其在北方寒冷干燥氣候，存在二者由于受力變形不一致而遭受破壞的隱患。因此，研制低成本、高性能、使用可靠方便的混凝土修補材料，已成為科研人員亟需攻克的難題。
2 新型修補材料的配方特點
為解決上述難題，我們通過廣泛地收資及研究，參考了國內外眾多的配方，經過試驗篩取、組合，得出一種新型的高性能混凝土及砂漿配合比。該種材料由普通砂石料、525#優質水泥、高分子聚合物、水泥塑化劑、增強劑、調凝劑、改性劑、膨脹劑、優質活性混合材等組成，各原材料的性能特點分述如下：
(1)優質水泥采用鐵鋁酸鹽525#水泥，該種水泥具有快凝快硬，水化時能快速產生大量的鐵凝膠體的特點，因而混凝土收縮小、表面堅硬、早期強度高，抗腐蝕、抗沖刷性能優良。鐵鋁酸鹽水泥與柳州普通水泥各項物理性能指標比較見表1。
(2)高分子聚合物采用可溶性高粘型聚合物粉料，粘度高達10000Pa。s，該劑有極好的保水粘聚性，以適當摻量加入混凝土中可成倍提高混凝土的粘結強度。
(3)助劑：選入的助劑有塑化劑、增強劑、調凝劑、改性劑等，其中塑化劑可調整混凝土拌合物的粘度，使其有較好的施工性能；增強劑可與混凝土內部的高聚物形成網絡狀結構，提高混凝土的韌性及強度；調凝劑則可任意調整混凝土凝結時間；改性劑可改變混凝土內部水化產物Ca(OH)2的結晶度，使其以小分子形態出現，從而提高混凝土的密實度和強度。
(4)優質活性混合材：由硅灰、沸石粉、優質粉煤灰和膨脹劑以合適的比例混合而成，將其加入混凝土中可大大提高混凝土的密實度、強度及抗收縮性能。
3 新型修補材料的作用機理
一般來說，混凝土修補材料應具有如下基本性能：對老混凝土基面有足夠高的粘結強度、較高的抗裂性和抗滲能力、優良的耐久及抗凍融性能。新型修補材料的成份以普通砂石、水泥為主，輔以少量有機高分子聚合物及助劑，通過大大改善混凝土的施工性能來保證混凝土具有正常的使用功能。當進行混凝土拌制時，聚合物分子與水泥顆粒間僅發生化學吸附作用，聚合物分子吸水而增稠提高材料的吸附粘結力，同時各種助劑的存在又使混凝土漿體具有較好的施工性能，如流動性和保水性等。在水泥凝結硬化過程中，水泥從聚合物中不斷吸收水分而充分水化，同時聚合物粒子由于脫水而逐漸聚集，并在混凝土內部空間形成網絡狀骨架，加上活性混合材及塑化劑引入的封閉型微小氣泡，有效封堵了混凝土內部的毛細管道，從而形成具有較高強度和密實度的帶韌性的高性能混凝土。
4 新型修補材料的應用
4.1 一般建筑物混凝土修補
一般建筑物少量混凝土修補可使用高性能砂漿，砂漿配合比見表2。不需澆水潤濕混凝土基面，砂漿可直接用于干凈的光滑混凝土或破損混凝土基面，并能夠和基層牢固粘結為一體，表面形成的一層致密堅固的砂漿層能夠隔斷水分的透過，有效的保護破損混凝土面。
4.2 大體積混凝土修補
大體積混凝土破損一般發生在水工建筑物過水部分，如溢流壩、泄洪道等。過水部分混凝土由于長期受水流、泥砂沖刷及氣蝕作用，普通混凝土在此條件下極易被破壞。因此，要求修補材料具有粘結牢固、密實抗裂、耐沖刷等性能，針對這一特性組成修補材料配方，見表3。試驗數據表明：新型修補材料粘結強度高、與基層混凝土變形協調能力好、抗凍融抗沖刷性能優良，且價格便宜，是目前較好的一種高性能混凝土修補材料。
4.3 用于建筑物飾面板粘貼
一般建筑物均進行外裝飾，如貼瓷磚、大理石、花崗巖等，使用高性能砂漿作為膠粘劑，可以從根本上消除按傳統普通水泥粘貼造成的工藝復雜，易變形脫落、污染飾面等弊病，并有效地解決墻體滲漏水的難題。
5 結語
新型修補材料根據混凝土修補的特點進行配方設計，選用耐腐蝕、耐磨損、高早強水泥及水溶性高分子聚合物組分，形成無機膠凝材料與有機高分子聚合物材料的完美結合，并使修補過的混凝土具有比原來更優異的性能。高性能修補混凝土成本不高，甚至可以代替普通混凝土而直接在工程中使用，使建筑物具有更優異的性能。事實上，國外發達國家已經在建筑上使用高性能混凝土或砂漿。
參考文獻：
1 成希弼，吳兆琦.特種水泥的生產及應用.北京：中國建筑工業出版社，1994.
2 陸平.水泥材料科學導論.上海：同濟大學出版社，1991.
3 冶金建筑研究院.防水混凝土及其應用.北京：中國建筑工業出版社，1979.
4 胡海南.精細化工配方3000例.湖南長沙：中南工業大學出版社，1989.
5 黑龍江省建筑情報中心站.外加劑手冊.1983.
