本發(fā)明涉及建筑用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料及制備方法。

背景技術(shù)：

約1500年前，古時建筑工人通過把糯米湯與灰漿按比例混合起來，從而發(fā)明了糯米灰漿。經(jīng)過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究，糯米灰漿修建城墻的工藝是科學(xué)的，糯米含100％的支鏈淀粉，其分支點不容易切斷，石灰的化學(xué)成分是氫氧化鈣，氫氧化鈣長時間吸收二氧化碳后形成了堅硬的碳酸鈣，二者結(jié)合使用可有效提升建筑物的強(qiáng)度。

近一百多年來，隨著近代水泥的引進(jìn)，工藝繁雜、固化速度緩慢的傳統(tǒng)糯米灰漿因難以適應(yīng)現(xiàn)代建筑工程的要求，已經(jīng)退出了建筑市場。但是在古建筑修復(fù)領(lǐng)域，水泥的析鹽問題、壽命問題、與古建筑本體的不相容等問題頻頻出現(xiàn)，所以采用傳統(tǒng)的糯米灰漿修復(fù)古建筑又被人們想起，但如果直接用糯米灰漿修復(fù)古建筑會出現(xiàn)生成的建筑抗壓強(qiáng)度不夠、抗干縮性能差等缺陷，因此有必要開發(fā)出一種既能達(dá)到現(xiàn)代水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度又能與古建筑體很好相容且不會出現(xiàn)析鹽等問題的古建筑專用粘合材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料的制備方法。

技術(shù)方案如下：本發(fā)明的目的之一是這樣實現(xiàn)的：一種磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料，其特征在于由以下質(zhì)量份數(shù)的材料組成：45-65份凝膠材料，15-25份細(xì)骨料，5-10份增強(qiáng)材料，0.6-1.5份減水劑，0.5-1.2份防凍劑以及16-28份水；

按質(zhì)量份數(shù)計算，所述凝膠材料由15-38份糯米粥，5-12份石灰，5-12份石膏及8-13份黏土組成；

按質(zhì)量份數(shù)計算，所述細(xì)骨料由5-12份天然砂，10-25份煤灰以及25-40份礦渣組成；

按質(zhì)量份數(shù)計算，所述增強(qiáng)材料由35-46份麻刀，7-13份漿粕，2-6份米糠以及3-7份竹纖維組成。

本技術(shù)方案采用糯米、石灰和石膏組成的糯米灰漿作為主要的凝膠材料，材料本身與古建筑的相容性好，且不會出現(xiàn)采用水泥制砂漿的析鹽等問題，考慮到采用單純的糯米灰漿粘合材料的抗壓強(qiáng)度可能會不夠，因此特別添加了以麻刀為主的增強(qiáng)材料，所采用的增強(qiáng)材料均為天然材料，對古建筑無損傷，與古建筑的相容性好，另外還添加了以礦渣、煤灰為主的細(xì)骨料作為支撐材料，此類材料均來源于工業(yè)廢棄料，在此廢物利用，符合環(huán)保經(jīng)濟(jì)的要求，另外還添加了一定量的抗凍劑來提升粘合材料的抗凍能力，使其能低于低溫環(huán)境的損害，提升其使用壽命。

作為優(yōu)選：上述糯米粥由預(yù)糊化糯米粉與水按1:16-20的比例調(diào)制而成。如糯米粥采用在施工現(xiàn)場現(xiàn)熬現(xiàn)用的方法，不僅占用施工場地，且管理繁瑣，采用此方案預(yù)糊化后的糯米粉不占用多余的施工空間，管理簡單。

上述預(yù)糊化糯米粉按以下步驟制備：

步驟(1)預(yù)浸泡：將糯米和溫水按質(zhì)量比為1:4-6的比例浸泡3-5小時后，取出糯米瀝干水分備用，所述溫水的水溫為33-37℃；

步驟(2)蒸制：將預(yù)浸泡后的糯米在蒸箱內(nèi)蒸制10-13分鐘后取出置于沸水中浸泡20-28分鐘后再次將糯米放入蒸箱內(nèi)進(jìn)行二次蒸制，所述二次蒸制的時間為5-6分鐘；

步驟(3)冷卻凍結(jié)：將二次蒸制后的糯米冷卻至35℃以下后放入-30℃以下的冷凍室冷凍1-2小時；

步驟(4)真空干燥：將冷凍后的糯米在60-100Pa的真空度下真空干燥3-5小時；

步驟(5)粉碎：將真空干燥后的糯米粉碎后過50-80目篩得糯米粉；

步驟(6)：將糯米粉在100-120℃烘干3-5小時得到所述預(yù)糊化糯米粉。

采用此方案首先浸泡糯米后再進(jìn)行蒸制可有效縮短加工時間，降低施工成本，采用兩次蒸制可提升預(yù)糊化糯米的溶解度，在第一次蒸制后將糯米置于沸水中浸泡可使糯米充分吸水，提高轉(zhuǎn)化率，采用沸水浸泡可防止高溫的糯米突然進(jìn)入低溫的冷水中可能出現(xiàn)的老化從而降低轉(zhuǎn)化率，經(jīng)真空干燥后二次烘干的預(yù)糊化糯米粉水分低于5％，可有效提升制備的預(yù)糊化糯米粉的存儲壽命。

上述減水劑由木質(zhì)素磺酸鈉減水劑和聚羧酸減水劑中的一種或兩種組成。采用此方案可在維持制備的粘合材料坍落度不變的條件下，有效減少拌合用水量，節(jié)約用水。

上述天然砂為海砂，所述海砂的細(xì)度模數(shù)為2.2-2.5，所述礦渣的粒徑為0.6-0.8毫米。采用此方案海砂和礦渣的粒徑大小均勻，易于與凝膠材料混合均勻。

上述防凍劑的質(zhì)量份數(shù)為1份氯化鈣和1-3份醋酸鈉混合而成。采用此方案可提升制備的粘合材料的抗凍性能，使其能較好的適應(yīng)低溫氣候。

本發(fā)明的目的之二是這樣實現(xiàn)的：一種磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料的制備方法，包括所述的磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料，其關(guān)鍵在于按以下步驟制備：

步驟a：取石膏粉碎過篩后按比例與石灰混合均勻制得混合物Ⅰ；

步驟b：將混合物Ⅰ、黏土、麻刀、漿粕混合均勻后加入減水劑和三分之二的水后混勻得到混合物Ⅱ；

步驟c：在混合物Ⅱ中加入煤灰、天然砂和礦渣混合均勻后加入竹纖維和二分之一的糯米粥攪拌均勻得到混合物Ⅳ；

步驟d：將混合物Ⅳ投入攪拌器中并加入米糠及剩余的糯米粥后攪拌30-40分鐘；

步驟e：將防凍劑溶解在剩余的水中后投入攪拌器內(nèi)繼續(xù)攪拌1-3分鐘即可。

由于糯米粥具有一定的粘度，直接加入固體類材料容易造成攪拌不均勻影響制備的粘合材料的抗壓強(qiáng)度，本發(fā)明提供了一種分步加入固體類材料的方法，即首先將大部分固體類的細(xì)骨料和增強(qiáng)材料混合均勻后再加入具有一定粘度的糯米粥，然后再加入其他的固體材料和剩余的糯米粥可有效避免這一缺陷。

上述步驟a中石膏過篩的篩網(wǎng)目數(shù)為70-120目。

上述步驟d中攪拌器的轉(zhuǎn)速為20-45轉(zhuǎn)/分鐘，所述步驟e中攪拌器的轉(zhuǎn)速為80-120轉(zhuǎn)/分鐘。

有益效果：采用本發(fā)明的有益效果是采用糯米、石灰和石膏組成的糯米灰漿作為主要的凝膠材料，材料本身與古建筑的相容性好，且不會出現(xiàn)采用水泥制砂漿的析鹽等問題，考慮到采用單純的糯米灰漿粘合材料的抗壓強(qiáng)度可能會不夠，因此特別添加了以麻刀為主的增強(qiáng)材料，所采用的增強(qiáng)材料均為天然材料，對古建筑無損傷，與古建筑的相容性好，另外還添加了以礦渣、煤灰為主的細(xì)骨料作為支撐材料，此類材料均來源于工業(yè)廢棄料，在此廢物利用，符合 環(huán)保經(jīng)濟(jì)的要求。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和試驗數(shù)據(jù)對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例1，成品Ⅰ，一種磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料，由以下質(zhì)量份數(shù)的材料組成：45份凝膠材料，15份細(xì)骨料，5份增強(qiáng)材料，0.6份減水劑，0.5份防凍劑以及16份水；按質(zhì)量份數(shù)計算，所述凝膠材料由15份糯米粥，5份石灰，5份石膏及8份黏土組成；按質(zhì)量份數(shù)計算，所述細(xì)骨料由5份天然砂，10份煤灰以及25份礦渣組成；按質(zhì)量份數(shù)計算，所述增強(qiáng)材料由35份麻刀，7份漿粕，2份米糠以及3份竹纖維組成。

所述減水劑為木質(zhì)素磺酸鈉減水劑，所述天然砂為海砂，所述海砂的細(xì)度模數(shù)為2.2，所述礦渣的粒徑為0.6毫米，所述防凍劑的質(zhì)量份數(shù)為1份氯化鈣和1份醋酸鈉混合而成。

所述糯米粥由預(yù)糊化糯米粉與水按1:16的比例調(diào)制而成，所述預(yù)糊化糯米粉按以下步驟制備：

步驟(1)預(yù)浸泡：將糯米和溫水按質(zhì)量比為1:4的比例浸泡3小時后，取出糯米瀝干水分備用，所述溫水的水溫為33℃；

步驟(2)蒸制：將預(yù)浸泡后的糯米在蒸箱內(nèi)蒸制10分鐘后取出置于沸水中浸泡20分鐘后再次將糯米放入蒸箱內(nèi)進(jìn)行二次蒸制，所述二次蒸制的時間為6分鐘；

步驟(3)冷卻凍結(jié)：將二次蒸制后的糯米冷卻至35℃后放入-30℃的冷凍室冷凍2小時；

步驟(4)真空干燥：將冷凍后的糯米在60Pa的真空度下真空干燥5小時；

步驟(5)粉碎：將真空干燥后的糯米粉碎后過50目篩得糯米粉；

步驟(6)：將糯米粉在100℃烘干5小時得到所述預(yù)糊化糯米粉。

所述成品Ⅰ由以下步驟制得：

步驟a：取石膏粉碎過70目篩后按比例與石灰混合均勻制得混合物Ⅰ；

步驟b：將混合物Ⅰ、黏土、麻刀、漿粕混合均勻后加入減水劑和三分之二的水后混勻得到混合物Ⅱ；

步驟c：在混合物Ⅱ中加入煤灰、天然砂和礦渣混合均勻后加入竹纖維和二分之一的糯米粥攪拌均勻得到混合物Ⅳ；

步驟d：將混合物Ⅳ投入攪拌器中并加入米糠及剩余的糯米粥后以20轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌40分鐘；

步驟e：將防凍劑溶解在剩余的水中后投入攪拌器內(nèi)按80轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌3分鐘即可。

實施例2，成品Ⅱ，一種磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料，由以下質(zhì)量份數(shù)的材料組成：65份凝膠材料，25份細(xì)骨料，10份增強(qiáng)材料，1.5份減水劑，1.2份防凍劑以及28份水；按質(zhì)量份數(shù)計算，所述凝膠材料由38份糯米粥，12份石灰，12份石膏及13份黏土組成；按質(zhì)量份數(shù)計算，所述細(xì)骨料由12份天然砂，25份煤灰以及40份礦渣組成；按質(zhì)量份數(shù)計算，所述增強(qiáng)材料由46份麻刀，13份漿粕，6份米糠以及7份竹纖維組成。

所述減水劑為聚羧酸減水劑，所述天然砂為海砂，所述海砂的細(xì)度模數(shù)為2.5，所述礦渣的粒徑為0.8毫米，所述防凍劑的質(zhì)量份數(shù)為1份氯化鈣和3份醋酸鈉混合而成。

所述糯米粥由預(yù)糊化糯米粉與水按1:20的比例調(diào)制而成，所述預(yù)糊化糯米粉按以下步驟制備：

步驟(1)預(yù)浸泡：將糯米和溫水按按質(zhì)量比為1:6的比例浸泡5小時后，取出糯米瀝干水分備用，所述溫水的水溫為37℃；

步驟(2)蒸制：將預(yù)浸泡后的糯米在蒸箱內(nèi)蒸制13分鐘后取出置于沸水 中浸泡28分鐘后再次將糯米放入蒸箱內(nèi)進(jìn)行二次蒸制，所述二次蒸制的時間為5分鐘；

步驟(3)冷卻凍結(jié)：將二次蒸制后的糯米冷卻至20℃后放入-48℃的冷凍室冷凍1小時；

步驟(4)真空干燥：將冷凍后的糯米在100Pa的真空度下真空干燥3小時；

步驟(5)粉碎：將真空干燥后的糯米粉碎后過80目篩得糯米粉；

步驟(6)：將糯米粉在120℃烘干3小時得到所述預(yù)糊化糯米粉。

所述成品Ⅱ由以下步驟制得：

步驟a：取石膏粉碎過120目篩后按比例與石灰混合均勻制得混合物Ⅰ；

步驟b：將混合物Ⅰ、黏土、麻刀、漿粕混合均勻后加入減水劑和三分之二的水后混勻得到混合物Ⅱ；

步驟c：在混合物Ⅱ中加入煤灰、天然砂和礦渣混合均勻后加入竹纖維和二分之一的糯米粥攪拌均勻得到混合物Ⅳ；

步驟d：將混合物Ⅳ投入攪拌器中并加入米糠及剩余的糯米粥后以45轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘；

步驟e：將防凍劑溶解在剩余的水中后投入攪拌器內(nèi)按120轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌1分鐘即可。

實施例3，成品Ⅲ，一種磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料，由以下質(zhì)量份數(shù)的材料組成：55份凝膠材料，20份細(xì)骨料，7份增強(qiáng)材料，1份減水劑，1份防凍劑以及22份水；按質(zhì)量份數(shù)計算，所述凝膠材料由27份糯米粥，8份石灰，7份石膏及10份黏土組成；按質(zhì)量份數(shù)計算，所述細(xì)骨料由7份天然砂，18份煤灰以及33份礦渣組成；按質(zhì)量份數(shù)計算，所述增強(qiáng)材料由40份麻刀，10份漿粕，4份米糠以及5份竹纖維組成。

所述減水劑為木質(zhì)素磺酸鈉減水劑和聚羧酸減水劑按1:1的比例混合而成， 所述天然砂為海砂，所述海砂的細(xì)度模數(shù)為2.4，所述礦渣的粒徑為0.7毫米，按質(zhì)量份數(shù)計算，所述防凍劑由1份氯化鈣和2份醋酸鈉混合而成。

所述糯米粥由預(yù)糊化糯米粉與水按1:18的比例調(diào)制而成，所述預(yù)糊化糯米粉按以下步驟制備：

步驟(1)預(yù)浸泡：將糯米和溫水按質(zhì)量比為1:5的比例浸泡4小時后，取出糯米瀝干水分備用，所述溫水的水溫為35℃；

步驟(2)蒸制：將預(yù)浸泡后的糯米在蒸箱內(nèi)蒸制12分鐘后取出置于沸水中浸泡24分鐘后再次將糯米放入蒸箱內(nèi)進(jìn)行二次蒸制，所述二次蒸制的時間為5.5分鐘；

步驟(3)冷卻凍結(jié)：將二次蒸制后的糯米冷卻至28℃后放入-42℃的冷凍室冷凍1.5小時；

步驟(4)真空干燥：將冷凍后的糯米在80Pa的真空度下真空干燥4小時；

步驟(5)粉碎：將真空干燥后的糯米粉碎后過65目篩得糯米粉；

步驟(6)：將糯米粉在110℃烘干4小時得到所述預(yù)糊化糯米粉。

所述成品Ⅲ由以下步驟制得：

步驟a：取石膏粉碎過100目篩后按比例與石灰混合均勻制得混合物Ⅰ；

步驟b：將混合物Ⅰ、黏土、麻刀、漿粕混合均勻后加入減水劑和三分之二的水后混勻得到混合物Ⅱ；

步驟c：在混合物Ⅱ中加入煤灰、天然砂和礦渣混合均勻后加入竹纖維和二分之一的糯米粥攪拌均勻得到混合物Ⅳ；

步驟d：將混合物Ⅳ投入攪拌器中并加入米糠及剩余的糯米粥后以30轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌35分鐘；

步驟e：將防凍劑溶解在剩余的水中后投入攪拌器內(nèi)按100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌2分鐘即可。

下面結(jié)合試驗例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

一、試驗材料

表1 實驗材料

二、試驗方法

1.抗壓強(qiáng)度參照GB/T 17671-1999《水泥膠砂漿強(qiáng)度檢測方法》檢測

2.表面強(qiáng)度及耐磨度參照J(rèn)C/T 906-2002《混凝土地面用水泥基耐磨材料》檢測

3.抗凍性能、拉伸粘接強(qiáng)度試驗按JGJ70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》進(jìn)行測試。

三、試驗結(jié)果

表2 實驗結(jié)果

從表2中可以看出，三組試驗組的抗壓強(qiáng)度顯著大于對照組1的抗壓強(qiáng)度，與對照組2的抗壓強(qiáng)度無顯著差異；三組試驗組的耐磨度較對照組1有較大提升，雖略低于對照組2但差異不顯著，這是由于在本發(fā)明中特別添加了增強(qiáng)材料，三組試驗組的壓痕直徑顯著低于對照組1的壓痕直徑，即三組試驗組的表面強(qiáng)度較對照組1有顯著增大，與對照組2相比也有所增大，同時三組試驗組的拉伸粘結(jié)強(qiáng)度顯著大于對照組1的拉伸粘接強(qiáng)度，同時與對照組在2相比也有所增大，因此使用本發(fā)明提供的磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料修復(fù)古建筑時可顯著提升被修復(fù)古建筑的牢固度，避免反復(fù)翻修，在冬季極端天氣環(huán)境下裸露的古建筑極易被凍壞，特別是作為粘接材料的砂漿反復(fù)經(jīng)歷低溫破壞后一旦其抗壓強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，那么經(jīng)其粘合的古建筑存在崩塌風(fēng)險，從表2可以看出三組試驗組在經(jīng)歷抗凍測試后其抗壓強(qiáng)度損失率和質(zhì)量損失率顯著低于兩組對照組的抗壓強(qiáng)度損失率和質(zhì)量損失率，由此可見三組試驗組的抗凍性能較兩組對照組有顯著上升。

綜上所述，采用本發(fā)明提供的磚石結(jié)構(gòu)古建筑修復(fù)用粘合材料及其制備方法制備的粘合材料其性能不僅能滿足一般的水泥砂漿性能指標(biāo)，同時其抗凍性能、拉伸粘結(jié)強(qiáng)度等都較普通的M5和M10級水泥砂漿有顯著提升，采用本發(fā)明提供的粘合材料修復(fù)古建筑，不僅在外觀上與古建筑本身極其相似，不會影響古建筑的美觀，同時粘接牢固、可抵御低溫，特別是本發(fā)明采用糯米粥作為主要凝膠材料，使用其修復(fù)古建筑時使用壽命長，無析鹽問題。

最后需要說明的是，上述描述僅僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不違背本發(fā)明宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以做出多種類似的表示，這樣的變換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。