CN104909679A - 水泥混凝土路面翻新材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种水泥混凝土路面翻新材料，它的配方组成包括：50~500份的普通硅酸盐水泥、50~450份的硫铝酸盐水泥、180~600份的中砂、30~80份的可再分散乳胶粉、1.5~7份的消泡剂、1~5份的酒石酸、1.5~7份的有机硅憎水剂、0.5~3.5份的纤维素醚、15~180份的粉煤灰以及20~150份的矿渣粉，本发明还提出了上述翻新材料的制备方法。本发明产生的建造废物较少，不会造成环境污染，而且又能快速通车，4~48小时即可通车，省时省力，利国利民。

Description

水泥混凝土路面翻新材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路工程领域，特别是指一种水泥混凝土路面翻新材料，本发明还提出了上述水泥混凝土路面翻新材料的制备方法。

背景技术

水泥混凝土路面具有承载能力大、稳定性好、使用寿命长、日常养护费用少等优点，现广泛应用于飞机场跑道、高速公路、干线公路、城市道路、厂矿道路以及停车站场、隧道内路面和过水路面。然后其维修时间长、成本高、行车舒适性差、噪音大和易扬尘等缺点，越来越不能适应于现代道路发展需要。目前，水泥混凝土道路路面面层进行翻新改造时，整体清除原有面层的工程量大，且造成大量建筑垃圾以及环境污染。在水泥混凝土路面的翻新改造工程中，针对上述存在的问题，需要提出一种具有快速成形、节能环保以及能较大减少建筑垃圾的水泥混凝土路面翻新材料。

发明内容

本发明的第一个目的在于解决现有水泥混凝土道路面层进行翻新改造时存在的问题，提出一种水泥混凝土路面翻新材料，具有耗时少以及节能环保的特点，并且可减少路面翻新改造中建筑废物产生。

本发明的第二个目的在于提出了上述水泥混凝土路面翻新材料的制备方法。

本发明的第一个目的采用以下技术方案：

一种水泥混凝土路面翻新材料，它的配方组成包括：50~500份的普通硅酸盐水泥、50~450份的硫铝酸盐水泥、180~600份的中砂、30~80份的可再分散乳胶粉、1.5~7份的消泡剂、1~5份的酒石酸、1.5~7份的有机硅憎水剂、0.5~3.5份的纤维素醚、15~180份的粉煤灰以及20~150份的矿渣粉。

进一步地，所述翻新材料还包括10~60份的无水石膏。

进一步地，所述翻新材料还包括2~20份的PVA纤维、1~5份的方纶纤维、1.5~5份碳纤维以及1.5~5份的钢纤维。

进一步地，所述翻新材料还包括0.4~6份的聚羧酸减水剂。

进一步地，所述翻新材料还包括0.6~2份的碳酸锂。

进一步地，所述可再分散乳胶粉为丙烯酸可再分散乳胶粉和/或EVA可再分散乳胶粉。

进一步地，所述普通硅酸盐水泥为P·Ⅱ 52.5R 型硅酸盐水泥。

进一步地，所述硫铝酸盐水泥为42.5#型硫铝酸盐水泥。

进一步地，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素。

本发明的第二个发明目的通过以下技术方案予以实：

一种水泥混凝土路面翻新材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、无水石膏、中砂、可再分散乳胶粉、消泡剂、酒石酸、聚羧酸减水剂、憎水剂、纤维素醚、粉煤灰、碳酸锂以及矿渣粉用无重力搅拌机搅拌20 ~30 分钟；

（2）将上述（1）中所取得的混合物与PVA纤维、方纶纤维以及碳纤维加入无重力搅拌机搅拌2~8分钟即可的成品。

本发明制备的产品使用的温度为5~50℃，使用时用水量为为固化物份量的17~20%。

本发明与现有技术相比具有的有益效果为：本发明的路面翻新材料既具有高分子材料的粘接性，又具有无机材料耐久性；其抗压、抗渗、抗腐蚀，固化迅速，粘结力强；有很好的保水性能、耐磨耐碱。同时，本发明的修补材料可专门针对水泥混凝土路面的麻面、空鼓、起皮、脱壳、裂缝、漏筋、破损等进行及时修补，并且使用时其操作简便，无毒无害，是一种环保产品。此外，本发明的翻新材料对很多路面的修补带有永久性，施工方便，无需开挖，节省了大量的施工费和材料费，杜绝和延缓了道路病害的扩散和蔓延，延长了道路使用寿命、建造废物较少。

使用本发明，4~48小时即可通车，省时省力，利国利民。

具体实施方式

为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将对本发明作进一步的说明。

以下先对本发明的修补材料所含有的各成分进行说明。

<硅酸盐水泥>

硅酸盐水泥，国际上统称为波特兰水泥，是一种水硬性胶凝材料，其主要成分为硅酸钙。

硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ；掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。硅酸盐水泥的强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六个等级。本发明的实施例中优选采用硅酸盐水泥中的P·II52.5R 型，即Ⅱ型硅酸盐水泥中强度为52.5R 的水泥。

硅酸盐水泥的凝结硬化快，早期强度及后期强度高，抗冻性好，耐磨性好，但耐腐蚀性差，耐热性差，因此需要搭配其他一些材料使用，本发明实施例中硅酸盐水泥能够为本发明的修补材料提供一定的抗折抗压强度。

<硫铝酸盐水泥>

硫铝酸盐水泥主要是以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的新型水泥，其具有较高的早期强度，并且有不断增长的后期强度。同时，其具有满足使用要求的凝结时间，抗冻性能高，耐蚀性能、抗渗性能强，耐久性较好。

本发明所使用的硫铝酸盐水泥采用42.5#型硫铝酸盐水泥，能够为本发明的修补材料提供一定的早期抗折抗压强度。

<无水石膏>

无水石膏在水泥中的作用主要有提高水泥早期强度、作为矿渣水泥的激发剂，抵消早期收缩、调节水泥凝结时间、用作矿化剂。

<中砂>

砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。通常有粗砂、中砂、细砂之分。砂的颗粒级配是指砂子大小颗粒的搭配比例。同样粗细的砂搭配在一起，砂间空隙最大，而两种粒径的砂搭配起来，空隙有所减小，三种粒径的砂搭配，空隙最小。由此可见，砂子的空隙率取决于砂料各级粒径的搭配程度。级配好的砂子，不仅可以节省水泥，还提高了混凝土和砂浆的密实度及强度。砂的粗细用细度模数Mx表示，粗砂Mx=3.7-3.1，中砂Mx=3.0-2.3，细砂Mx=2.2-1.6。细度模数越大，表示砂越粗。根据细度模数大小范围，把砂划分为粗砂、中砂、细砂、特细砂。

<可再分散乳胶粉>

可再分散乳胶粉是一种水溶性可再分散粉末，为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物，丙烯酸共聚物等等，以聚乙烯醇作为保护胶体。可再分散乳胶粉具有高粘结能力和独特的性能，如：抗水性、施工性及隔热性等，还具有极突出的粘结强度，能提高砂浆的柔性并有较长之开放时间，能够赋予砂浆优良的耐碱性, 改善砂浆的粘附性、粘合性、抗折强度、防水性、可塑性、耐磨性能和施工性。

本发明实施例中优选采用丙烯酸可再分散乳胶粉，能够增加材料的粘贴性、韧性、耐磨性，改善内聚力，提高变形能力和施工性。

<酒石酸>

酒石酸，即2,3-二羟基丁二酸，在本发明的修补材料中，其用作缓凝剂，其质量范围1~5kg，通过含有该含量范围的酒石酸，能够减慢水化集中放热时间，提供前期施工性。

<碳酸锂>

碳酸锂是一种无色单斜晶系结晶体或白色粉末，其质量范围为1.3~1.5kg，通过采用该含量范围，能够提高本发明修补材料的凝结早期强度。

<纤维>

纤维能提高材料的韧性、抗折抗压强度，减少收缩，抗冲击阻裂、耐磨耐老化功能。本发明中采用聚乙烯醇纤维(pva 纤维) 、方纶纤维和碳纤维搭配使用，三者用量分别为2~20kg的PVA纤维、1~5kg的方纶纤维、1.5kg的碳纤维。

其中，聚乙烯醇纤维能耐水泥的碱性，且与水泥的粘结性和亲合性好，在本发明中其可增加材料的强度，使其耐磨耐老化；方纶纤维是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的 5~6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期；碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，在本发明中搭配使用碳纤维，可以增加材料的强度，提高抗折抗压性能；钢纤维混凝土具有良好的材料性能，与普通混凝土相比，其抗压强度提高2～20%；弯拉强度提高20～50%；劈裂抗拉强度提高20～40%；耐磨性能提高40%左右，其物理力理性能完全可以满足城市道路工程及检查井盖等配套构件需求技术指标。钢纤维粗糙而洁净的表面，能与混凝土中的水泥浆体牢固的结合，这是铣削钢纤维提高混凝土各种性能的根本原因。四者结合使用可以进一步提高材料的韧性，使其耐磨耐老化性能增强。

<纤维素醚>

纤维素醚是一种由纤维素制成的具有醚结构的高分子化合物。纤维素经醚化后则能溶于水、稀碱溶液和有机溶剂，并具有热塑性。根据取代基的化学结构分类，纤维素醚可分为阴离子、阳离子和非离子型醚类。随所用醚化剂的不同而有甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、氰乙基纤维素、苄基氰乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素和苯基纤维素等，其中以甲基纤维素和乙基纤维素实用性较大。

本发明中所使用的纤维素醚无特别限定，能实现保水功能即可，通过使用纤维素醚，可以提高本发明的修补材料在搅拌过程的流动性和施工的滑爽性，同时其可以使修补材料中的水分不易失去，并在较长的一段时间内逐步释放，赋予修补材料良好的保水性和工作性。

除上述各成分以外，本发明还可以添加减水剂、消泡剂以及憎水剂以使本发明的材料具有更好的性能。其中，优选使用聚羧酸减水剂、有机硅消泡剂以及有机硅憎水剂。

<聚羧酸减水剂>

聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂。聚羧酸减水剂对水泥有强烈分散作用，能大大提高水泥拌合物流动性和混凝土坍落度，同时大幅度降低用水量，显著改善混凝土工作性，并且显著提高混凝土各龄期强度。

本发明中使用的聚羧酸减水剂无特别限制，能够减少用水量，增加本发明修补材料的密度、强度和流动性。

<有机硅消泡剂>

有机硅消泡剂是以改性的聚甲基硅氧烷为主体，加入适量的无机、有机表面活性剂，经特殊工艺精制成粉体。本发明中所使用的有机硅消泡剂也无特别限制，有机硅消泡剂的消泡力强，同时在本发明中其还可以增加修补材料的密度和强度。

<有机硅憎水剂>

有机硅憎水剂是一种无污染、无刺激性的新型高效防水材料，是由单甲基烷合成的高效能防水剂。它能与空气中的二氧化碳的作用，自聚形成一层硅树脂防水膜，从而起到良好的抗水渗透性。

本发明中所使用的有机硅憎水剂无特别限制，能够使本发明的修补材料具备良好的防水作用，减少雨水侵蚀作用。

<粉煤灰>

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。

粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5~300μm。并且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50%~80%，有很强的吸水性。

<矿渣粉>

矿渣是高炉炼铁产生的水渣，矿渣粉是高炉水渣通过细磨后，达到相当细度且符合相当活性指数的粉体。矿渣粉的作用及特点：（1）减少坍落度损失；（2）大大提高混凝土耐久性；（3）对混凝土的显著增强作用；（4）优良的碱骨料抑制剂；（5）增强混凝土的抗腐蚀性；（6）提高混凝土的可泵性；（7）减少混凝土泌水；（8）改善了混凝土的微观结构，使水泥浆体的空隙率明显下降，强化了集料界面的粘结力，使得混凝土的物理学性能大大提高；（9）减少水泥用量节约成本。

实施例1

一种水泥混凝土路面翻新材料，它的配方组成包括：275kg的P·Ⅱ 52.5R 型硅酸盐水泥、250kg的42.5#型硫铝酸盐水泥、300kg的中砂、27kg的无水石膏、15.5kg的PVA纤维、1kg的方纶纤维、1.5kg碳纤维、1.5kg的钢纤维、35kg的丙烯酸可再分散乳胶粉、10kg的EVA可再分散乳胶粉、2.8kg的聚羧酸减水剂、2kg的消泡剂、1.2kg的酒石酸、2.2kg的有机硅憎水剂、1.3kg的碳酸锂、0.5kg的羟丙基甲基纤维素、30kg的粉煤灰以及45kg的矿渣粉，产品的用水量为固化物总重量的20%。

本实施例的路面修复通车耗时为12h左右。

实施例2

一种水泥混凝土路面翻新材料，它的配方组成包括：470kg的P·Ⅱ 52.5R 型硅酸盐水泥、50kg的42.5#型硫铝酸盐水泥、200kg的中砂、32.5kg的无水石膏、12kg的PVA纤维、5kg的方纶纤维、3kg碳纤维、3kg的钢纤维、80kg的EVA可再分散乳胶粉、2.8kg的聚羧酸减水剂、3.6kg的消泡剂、1.8kg份的酒石酸、4kg的有机硅憎水剂、1.8kg的碳酸锂、3.5kg的羟丙基甲基纤维素、80kg的粉煤灰以及50kg的矿渣粉，产品的用水量为固化物总重量的19%。

本实施例的路面修复通车耗时为48h左右。

实施例3

一种水泥混凝土路面翻新材料，它的配方组成包括：150kg的P·Ⅱ 52.5R 型硅酸盐水泥、375kg的42.5#型硫铝酸盐水泥、280kg的中砂、12kg的无水石膏、2.5kg的PVA纤维、5kg的方纶纤维、5kg碳纤维、5kg的钢纤维、30kg的EVA可再分散乳胶粉、2.5kg的聚羧酸减水剂、1.5kg的消泡剂、3.5kg份的酒石酸、2.3kg的有机硅憎水剂、2kg的碳酸锂、1.7kg的羟丙基甲基纤维素、40kg的粉煤灰以及100kg的矿渣粉，产品的用水量为固化物总重量的18%。

本实施例的路面修复通车耗时为4h左右。

实施例1~3的水泥混凝土路面翻新材料通过以下方法制得：

（1）将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、无水石膏、中砂、可再分散乳胶粉、消泡剂、酒石酸、聚羧酸减水剂、憎水剂、纤维素醚、粉煤灰、碳酸锂以及矿渣粉用无重力搅拌机搅拌20 ~30 分钟；

（2）将上述（1）中所取得的混合物与PVA纤维、方纶纤维、碳纤维以及钢纤维，加入无重力搅拌机搅拌2~8分钟即可的成品。

其中制备的产品的使用温度为5~50℃。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水泥混凝土路面翻新材料，其特征在于，它的配方组成包括：50~500份的普通硅酸盐水泥、50~450份的硫铝酸盐水泥、180~600份的中砂、30~80份的可再分散乳胶粉、1.5~7份的消泡剂、1~5份的酒石酸、1.5~7份的有机硅憎水剂、0.5~3.5份的纤维素醚、15~180份的粉煤灰以及20~150份的矿渣粉。

2.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面翻新材料，其特征在于：所述翻新材料还包括10~60份的无水石膏。

3.根据权利要求2所述的水泥混凝土路面翻新材料，其特征在于：所述翻新材料还包括2~20份的PVA纤维、2~5份的方纶纤维、1.5~5份碳纤维以及1.5~5份的钢纤维。

4.根据权利要求3所述的水泥混凝土路面翻新材料，其特征在于：所述翻新材料还包括0.6~2份的聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求4所述的水泥混凝土路面翻新材料，其特征在于：所述翻新材料还包括1.3~1.5份的碳酸锂。

6.根据权利要求5所述的水泥混凝土路面翻新材料，其特征在于：所述可再分散乳胶粉为丙烯酸可再分散乳胶粉和/或EVA可再分散乳胶粉。

7.根据权利要求6所述的水泥混凝土路面翻新材料，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥为P·Ⅱ 52.5R 型硅酸盐水泥或P·Ⅱ 42.5R 型硅酸盐水泥。

8.根据权利要求8所述的水泥混凝土路面翻新材料，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥为42.5#型硫铝酸盐水泥。

9.根据权利要求8所述的水泥混凝土路面翻新材料，其特征在于：所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素或者羟乙基纤维素醚或者甲基纤维素。

10.根据权利要求9所述的一种水泥混凝土路面翻新材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、无水石膏、中砂、可再分散乳胶粉、消泡剂、酒石酸、聚羧酸减水剂、憎水剂、纤维素醚、粉煤灰、碳酸锂以及矿渣粉用无重力搅拌机搅拌20 ~30 分钟；

（2）将上述（1）中所取得的混合物与PVA纤维、方纶纤维、碳纤维以及钢纤维加入无重力搅拌机搅拌2~8分钟即可的成品。