CN105236891B - 一种嵌缝用柔性混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，该柔性混凝土包括以下质量分数配比的组分：无机胶凝材料15‑25％、膨胀材料1.0‑2.0％、填料4‑8％、石子40‑60％、砂子15‑30％、高强度特种纤维0.3‑1.0％、高分子添加剂3‑6％，其余为水。本发明的一种嵌缝用柔性混凝土选用的原料价格低廉，不仅能完全满足与旧基面的粘结要求，提供良好的防水性能，此外，由于提高了混凝土的柔性和膨胀性，可以有效降低路面负载以及震动带来的危害。

Description

一种嵌缝用柔性混凝土

技术领域

本发明属于无机非金属材料以及路面混凝土修补的技术领域，具体涉及一种嵌缝用柔性混凝土。

背景技术

为打破农村经济发展的交通瓶颈，解决9亿农民出行难的问题，二十一世纪初，国家开始大力修建“村村通”的农村公路，并且随着城市化进程的发展，城市道路交通也越来越多的采用水泥基混凝土进行铺设，中国的公路建设得到空前的发展。随着使用时间的延长，超载负荷车辆的碾压，气候的变化、路基问题以及人为破坏，加之道路养护工作不到位等因素，如今水泥基混凝土路面面临各种问题，如大范围开裂、大面积脱层以及凹陷积水等，日积月累后不仅影响道路的使用寿命，破坏道路的美观，而且可能会导致交通事故，因此对破损的水泥基路面进行修复养护具有重要实际意义。传统的修补材料，如环氧和沥青修补材料，对混凝土修补都存在弊端，比如环氧型的修补材料虽然粘结性能优越，但是刚性太强，成本过高，而沥青修补材料与水泥基材料的相容性不佳，容易脱落起皮，修补的长久性无法保证，所以聚合物水泥混凝土修补材料的研究成为道路修补的趋势。

发明内容

为解决传统修补材料的弊端，环氧类修补材料刚性过强，变形能力差，不能有效适应外力的冲击，在车辆的碾压下易碎；而沥青类修补材料虽然变形能力高，韧性好，但是粘结力不足，且熔点低，受环境影响较大，热胀冷缩容易导致与旧的基面脱落，本发明的目的在于提供一种嵌缝用柔性混凝土。

为达到上述目的，本发明提供了一种嵌缝用柔性混凝土，该柔性混凝土包括以下质量分数配比的组分：无机胶凝材料15-25％、膨胀材料1.0-2.0％、填料4-8％、石子40-60％、砂子15-30％、高强度特种纤维0.3-1.0％、高分子添加剂3-6％，其余为水。

无机胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的任意一种或两种以上混合。

膨胀材料为UEA膨胀剂、无水石膏、半水石膏中的任意一种或者两种以上混合。

填料为粉煤灰、重钙、石英粉中的任意一种或两种以上混合，且填料的目数为200-400目。

石子为鹅卵石或者碎石中任意一种或者两种混合，且石子的粒径为5-16mm。

砂子为水洗砂、石英砂中的任意一种或两种混合，且砂子的粒径为0-4.75mm。

高强度特种纤维为芳纶纤维、聚酰胺纤维、陶瓷纤维、聚乙烯醇纤维中的任意一种或者两种混合，且高强度特种纤维的长度为9-12mm。

高分子添加剂包括以下质量分数配比的组分：可再分散乳胶粉2.0-3.7％、保水增稠剂0.05-0.2％、超塑化剂0.1-0.2％、粉末消泡剂0.2-0.3％、助剂0.65-1.6％。

可再分散乳胶粉为聚乙烯醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、苯丙可再分散乳胶粉中的任意一种或两种以上混合。

保水增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚中的任意一种或两种混合；保水增稠剂的粘度范围为7500-40000mPa.s。

超塑化剂为聚羧酸盐类或三聚氰胺类中的任意一种或两种混合。

粉末消泡剂为矿物油类、有机硅类或聚醚类中的任意一种或两种混合。

助剂包括以下质量分数配比的组分：减缩剂0.25-0.55％、缓凝剂0.05-0.15％、促凝剂0.05-0.10％、防水憎水剂0.20-0.40％、触变润滑剂0.10-0.40％。

减缩剂为聚亚丙基二醇、环氧乙烷环烷基附加物、环氧乙烷二甲胺基附加物中的任意一种或两种混合。

缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸、酒石酸、硼酸中的任意一种或两种混合。

促凝剂为碳酸锂、氯化锂、氢氧化锂中的任意一种或者两种混合。

防水憎水剂为有机硅憎水剂、硬脂酸类中的任意一种或者两种混合。

触变润滑剂为淀粉醚、改性膨润土、硅酸镁铝中的任意一种或两种混合。

本发明的有益效果为：本发明通过在混凝土中添加具有柔性的高分子聚合物，提高混凝土粘结力，能与旧混凝土界面粘结牢固形成一体，防止再次脱落产生裂纹；通过添加高强度特种纤维，改善混凝土刚性，使混凝土具有较高柔性和变形能力，适应路面上不同荷载对其的碾压破坏，保证修补后的长久性；通过添加膨胀材料和减缩剂，降低水泥胶凝材料收缩带来的负面影响；通过缓凝剂与促凝剂的组合使用，缩短封路时间，缓解交通压力；此外添加具有防水性能和耐候性能优越的憎水剂以及丙烯酸聚合物，使混凝土具有优异的防水性能，有效抵御水的侵蚀，并能够适应不同环境、气候变化带来的影响，具备优异耐候性。因此，本发明提供的修补用混凝土，实用性强，且具有极高的推广价值。

具体实施方式

本发明的一种嵌缝用柔性混凝土，该柔性混凝土包括以下质量分数配比的组分：无机胶凝材料15％-25％、膨胀材料1.0％-2.0％、填料4％-8％、石子40％-60％、砂子15％-30％、高强度特种纤维0.3％-1.0％、高分子添加剂3％-6％，其余为水。

本发明的嵌缝用柔性混凝土中添加了具有高柔性的可再分散乳胶粉以及其他高分子添加剂，使修补材料具有较高的粘结强度，并能与旧的混凝土界面兼容，粘结后形成一体。

此外，由于水泥基材料具有脆性大、刚性强等缺陷，本发明通过使用高强特种纤维等配合使用后，解决了水泥基材料脆性大的问题，使修补材料具有一定的弹性和抗变形能力，有效抵御外界的冲击。

无机胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的任意一种或两种以上混合。

通常情况下选择硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中的任意一种，强度等级不得低于P.O42.5或者P.II42.5，为了达到快硬的目的，可以选择普通硅酸盐水泥和铝酸盐水泥或者硫铝酸盐水泥中任意一种复配使用，也可以单独使用铝酸盐水泥或者硫铝酸盐水泥，缩短混凝土的凝结时间，同时提高粘结强度。

膨胀材料为UEA膨胀剂、无水石膏或者半水石膏中的任意一种或者两种以上混合使用。从生产以及配方调整来看，采用单一的UEA膨胀剂即可满足要求。膨胀材料能够有效补充水泥基材料的收缩，并具有微膨胀性，减小因水泥收缩产生的拉伸应力。

填料为粉煤灰、重钙、石英粉中的任意一种或两种以上混合，且填料的目数在200-400目。填料能够有效地填充在混凝土空隙中，增加砂浆整体的密实度，降低孔隙率，提高砂浆强度。

石子为鹅卵石或者碎石中的一种，石子的粒径在5-16mm，石子作为修补材料的粗骨料，有效限制厚层施工后胶凝材料的体积变形，增加混凝土的抗折抗压强度。

砂子为水洗砂、石英砂中的一种或两种混合，且砂子的粒径为0-4.75mm。水洗砂或者石英砂作为水泥粘结剂的骨料，能有效限制水泥等胶凝材料在水化时的体积变形，并且能够显著提高水泥粘结剂的粘结强度，增加粘结剂的抗折抗压强度。

高强度特种纤维为芳纶纤维、聚酰胺纤维、陶瓷纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或者两种混合，且纤维的长度为9-12mm。

其中，高强度特种纤维为经过硅烷偶联剂表面处理后的纤维。为了提高纤维与无机水硬性胶凝材料间的粘结性，纤维在使用前用5％浓度硅烷偶联剂进行表面处理后使用。纤维作为高弹性模量高分子材料，在混凝土中能有效降低混凝土的弹性模量，使混凝土具有一定的柔韧性和抗拉强度，有效抵御外界应力的变化。

高分子添加剂包括以下质量分数配比的组分：可再分散乳胶粉2.0-3.7％、保水增稠剂0.05-0.2％、超塑化剂0.1-0.2％、粉末消泡剂0.2-0.3％、助剂0.65-1.6％。

从粘结耐久性方面考虑优先选择使用丙烯酸酯共聚物类可再分散乳胶粉，由于配方体系中胶凝材料掺量偏低、骨料较多，对粘结强度及抗压抗折强度都有较大影响，配方中加入超塑化剂降低水灰比达到提高强度的目的，超塑化剂为聚羧酸盐类或三聚氰胺类超塑化剂中任意一种，掺量为0.05-0.2％，提高粘结和抗压强度。

可再分散乳胶粉为聚乙烯醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、苯丙可再分散乳胶粉中的一种或两种以上混合。可再分散乳胶粉作为高分子聚合物，在水泥粘结剂中能有效的成膜，降低弹性模量，改善水泥刚性，提高砂浆内聚力，增加砂浆密闭性和防水性，同时能够改善砂浆的柔韧性和变形能力，并有效改善施工性。

保水增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚中的一种或两种混合；保水增稠剂的粘度为7500-40000mPa.s。保水增稠剂在砂浆中主要起到保水、增稠、引气、延长开放时间的作用，能有效防止砂浆离析分层，并能够保持水分，提供水泥等胶凝凝材料水化所需的水，同时能显著提高施工性。

超塑化剂为聚羧酸盐类或三聚氰胺类中的一种或两种混合。超级塑化剂作为表面活性剂，能够显著减少砂浆的用水量，降低水灰比，提高砂浆的密实度和强度，改善砂浆的流动度，提高砂浆的施工性。

粉末消泡剂为矿物油类、有机硅类或聚醚类中的一种或两种混合。消泡剂可以有效抑制和消除由于搅拌引气产生的气泡，提高体系的致密性，增加砂浆的整体强度。

助剂包括以下质量分数配比的组分：减缩剂0.25-0.55％、缓凝剂0.05-0.15％、促凝剂0.05-0.10％、防水憎水剂0.20-0.40％、触变润滑剂0.10-0.40％。

减缩剂为聚亚丙基二醇、环氧乙烷环烷基附加物、环氧乙烷二甲胺基附加物中的一种或两种混合。减缩剂能有效的避免水泥的化学减缩和干燥检索引起的前期裂纹，并能保证后期混凝土的整体不会有太大的收缩。

缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸、酒石酸、硼酸中的一种或两种混合。缓凝剂能有效缩短水泥中矿物组分的水化，减缓水泥的凝结，保证足够的操作时间进行现场施工。

促凝剂为碳酸锂、氯化锂、氢氧化锂中的一种或者两种混合。促凝剂能有效加速水泥中矿物组分的水化，缩短水泥砂浆的凝结时间，使砂浆较短时间内到达最终强度，使道路更快通行。

防水憎水剂为有机硅憎水剂、硅酸镁铝改性类、硬脂酸类中的一种或者两种混合。防水憎水剂可以形成混凝土表面形成“荷叶效应”，阻止水分对混凝土的侵蚀破坏，保证修补后的长久性。

触变润滑剂为淀粉醚、改性膨润土、硅酸镁铝中的一种或两种以上混合。采用淀粉醚时掺量不宜超过0.1％，采用改性膨润土或者硅酸镁铝时掺量宜在0.5-1％范围内。触变润滑剂能够改善砂浆的施工状态，提高施工的滑爽性，改成抗沉降离析和提高匀质性。

下面结合实施例对本发明进行详细地解释说明。

实施例1

本发明的一种嵌缝用柔性混凝土，该柔性混凝土包括以下质量分数配比的组分：无机胶凝材料15％、膨胀材料2.0％、填料8％、石子41.5％、砂子30％、高强度特种纤维0.5％、高分子添加剂6.0％，其余为水。

无机胶凝材料为PⅡ52.5硅酸盐水泥10％和低碱42.5硫铝酸盐水泥5.0％混合。

膨胀材料为UEA膨胀剂。

填料为200目重钙。

石子为鹅卵石，粒径为5-16mm。

砂子为水洗砂，且砂子的粒径为0-4.75mm。

高强度特种纤维为芳纶纤维。芳纶纤维为经过硅烷偶联剂表面处理后的纤维。

高分子添加剂包括以下质量分数配比的组分：可再分散乳胶粉3.7％、保水增稠剂0.2％、超塑化剂0.2％、粉末消泡剂0.3％、助剂1.6％。

其中，可再分散乳胶粉为聚乙烯醋酸乙烯酯。

保水增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；保水增稠剂的粘度为20000mPa.s。

超塑化剂为聚羧酸盐类。

粉末消泡剂为聚醚类。

助剂包括以下质量分数配比的组分：减缩剂0.55％、缓凝剂0.15％、促凝剂0.10％、防水憎水剂0.40％、触变润滑剂0.40％。

其中，减缩剂为聚亚丙基二醇。

缓凝剂为葡糖酸钠与酒石酸1：1混合。

促凝剂为碳酸锂。

防水憎水剂为有机硅憎水剂。

触变润滑剂为淀粉醚。

实施例2

本发明的一种嵌缝用柔性混凝土，该柔性混凝土包括以下质量分数配比的组分：无机胶凝材料25％、膨胀材料1.0％、填料4％、石子40％、砂子26％、高强度特种纤维1.0％、高分子添加剂3.0％，其余为水。

无机胶凝材料为P.O42.5硅酸盐水泥20％和42.5铝酸盐水泥5.0％混合。

膨胀材料为UEA膨胀剂。

填料为200目Ⅱ级粉煤灰。

石子为碎石，粒径为5-16mm。

砂子为石英砂，且砂子的粒径为0-4.75mm。

高强度特种纤维为聚乙烯醇纤维和芳纶纤维混合。聚乙烯醇和芳纶纤维为经过硅烷偶联剂表面处理后的纤维。

高分子添加剂包括以下质量分数配比的组分：可再分散乳胶粉2.0％、保水增稠剂0.05％、超塑化剂0.1％、粉末消泡剂0.2％、助剂0.65％。

其中，可再分散乳胶粉为丙烯酸酯。

保水增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚；保水增稠剂的粘度为40000mPa.s。

超塑化剂为聚羧酸盐类和三聚氰胺类混合。

粉末消泡剂为聚醚类。

助剂包括以下质量分数配比的组分：减缩剂0.25％、缓凝剂0.05％、促凝剂0.05％、防水憎水剂0.2％、触变润滑剂0.1％。

减缩剂为环氧乙烷环烷基附加物。

缓凝剂为葡糖酸钠与柠檬酸1：1混合。

促凝剂为氯化锂。

防水憎水剂为硬脂酸类。

触变润滑剂为改性膨润土。

实施例3

本发明的一种嵌缝用柔性混凝土，该柔性混凝土包括以下质量分数配比的组分：无机胶凝材料20％、膨胀材料1.5％、填料6％、石子48％、砂子19.2％、高强度特种纤维0.8％、高分子添加剂4.5％，其余为水。

无机胶凝材料为P.O42.5硅酸盐水泥10％和42.5铝酸盐水泥10％混合。

膨胀材料为无水石膏。

填料为200目石英粉。

石子为碎石，粒径为5-16mm。

砂子为石英砂，且砂子的粒径为0-4.75mm。

高强度特种纤维为聚乙烯醇纤维和聚酰胺纤维混合。聚乙烯醇和聚酰胺纤维为经过硅烷偶联剂表面处理后的纤维。

高分子添加剂包括以下质量分数配比的组分：可再分散乳胶粉3.0％、保水增稠剂0.05％、超塑化剂0.1％、粉末消泡剂0.2％、助剂1.15％。

其中，可再分散乳胶粉为丙烯酸酯与聚乙烯醋酸乙烯酯1：1混合。

保水增稠剂为羟乙基纤维素醚；保水增稠剂的粘度为15000mPa.s。

超塑化剂为聚羧酸盐类和三聚氰胺类混合。

粉末消泡剂为聚醚类。

助剂包括以下质量分数配比的组分：减缩剂0.45％、缓凝剂0.15％、促凝剂0.1％、防水憎水剂0.25％、触变润滑剂0.2％。

减缩剂为环氧乙烷环烷基附加物。

缓凝剂为葡糖酸钠。

促凝剂为氯化锂。

防水憎水剂为有机硅憎水剂。

触变润滑剂为改性膨润土与淀粉醚混合，混合比例为1：1。

实施例4

本发明的一种嵌缝用柔性混凝土，该柔性混凝土包括以下质量分数配比的组分：无机胶凝材料17％、膨胀材料1.2％、填料7％、石子50％、砂子19.2％、高强度特种纤维0.6％、高分子添加剂5％，其余为水。

无机胶凝材料为42.5铝酸盐水泥。

膨胀材料为UEA膨胀剂。

填料为325目重钙。

石子为鹅卵石，粒径为5-16mm左右。

砂子为水洗砂，且砂子的粒径为0-4.75mm。

高强度特种纤维为聚乙烯醇纤维和陶瓷纤维混合。聚乙烯醇和陶瓷纤维为经过硅烷偶联剂表面处理后的纤维。

高分子添加剂包括以下质量分数配比的组分：可再分散乳胶粉3.65％、保水增稠剂0.2％、超塑化剂0.2％、粉末消泡剂0.3％、助剂0.65％。

其中，可再分散乳胶粉为苯丙可再分散乳胶粉。

保水增稠剂为羟乙基纤维素醚；保水增稠剂的粘度为20000mPa.s。

超塑化剂为聚羧酸盐类。

粉末消泡剂为聚醚类。

助剂包括以下质量分数配比的组分：减缩剂0.25％、缓凝剂0.05％、促凝剂0.05％、防水憎水剂0.20％、触变润滑剂0.1％。

减缩剂为环氧乙烷环烷基附加物。

缓凝剂为柠檬酸。

促凝剂为碳酸锂。

防水憎水剂为硬脂酸锌与有机硅憎水剂1:1混合。

触变润滑剂为改性膨润土与淀粉醚1：1混合。

以上实施例1-4生产方法按照以下工艺生产混凝土：按照实施例中各原材料的质量百分比(除石子外)称量，投入到双螺杆式干粉砂浆混料机中搅拌，温度为20～30℃，搅拌15min，包装即获得该产品，在现场使用时按照比例混合石子，加水搅拌即可使用。

上述生产得到的嵌缝用柔性混凝土的产品性能测试，因现今无标准参考，所以主要参照与其类似的JC/T336-2011《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》以及与实际应用要求的相关性能指标进行测试，如表1所示：

表1本发明实施例中的柔性混凝土的相关指标检测结果

综上所述，根据上述实施例及检测数据表可以得出，与传统的修补材料对比，该微膨胀柔性混凝土具有极高的粘结力，良好的耐水性，而且具有优异的柔韧性和耐久性，此外还具有微膨胀性。

本发明的一种嵌缝用柔性混凝土选用的原料价格低廉，不仅能完全满足与旧基面的粘结要求，提供良好的防水性能，此外，由于提高了混凝土的柔性和膨胀性，可以有效降低路面负载以及震动带来的危害。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (14)

1.一种嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，该柔性混凝土包括以下质量分数配比的组分：无机胶凝材料15-25％、膨胀材料1.0-2.0％、填料4-8％、石子40-60％、砂子15-30％、高强度特种纤维0.3-1.0％、高分子添加剂3-6％，其余为水；高分子添加剂包括以下质量分数配比的组分：可再分散乳胶粉2.0-3.7％、保水增稠剂0.05-0.2％、超塑化剂0.1-0.2％、粉末消泡剂0.2-0.3％、助剂0.65-1.6％，高强度特种纤维为经过硅烷偶联剂表面处理后的纤维；高强度特种纤维为芳纶纤维、聚酰胺纤维、陶瓷纤维、聚乙烯醇纤维中的任意一种或两种以上混合，且高强度特种纤维的长度为9-12mm；可再分散乳胶粉为聚乙烯醋酸乙烯酯、丙烯酸酯、苯丙可再分散乳胶粉中的任意一种或两种以上混合；保水增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚中的任意一种或两种混合，保水增稠剂的粘度范围为7500-40000mPa.s。

2.根据权利要求1所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，无机胶凝材料为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的任意一种或两种以上混合。

3.根据权利要求1所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，膨胀材料为UEA膨胀剂、无水石膏、半水石膏中的任意一种或两种以上混合。

4.根据权利要求1所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，填料为粉煤灰、重钙、石英粉中的任意一种或两种以上混合，且填料的目数为200-400目。

5.根据权利要求1所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，石子为鹅卵石、碎石中的任意一种或两种混合，且石子的粒径为5-16mm。

6.根据权利要求1所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，砂子为水洗砂、石英砂中的任意一种或两种混合，且砂子的粒径为0.1-4.75mm。

7.根据权利要求1所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，超塑化剂为聚羧酸盐类或三聚氰胺类中的任意一种或两种混合。

8.根据权利要求1所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，粉末消泡剂为矿物油类、有机硅类或聚醚类中的任意一种或两种混合。

9.根据权利要求1所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，助剂包括以下质量分数配比的组分：减缩剂0.25-0.55％、缓凝剂0.05-0.15％、促凝剂0.05-0.10％、防水憎水剂0.20-0.40％、触变润滑剂0.10-0.40％。

10.根据权利要求9所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，减缩剂为聚亚丙基二醇、环氧乙烷环烷基附加物、环氧乙烷二甲胺基附加物中的任意一种或两种混合。

11.根据权利要求9所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸、酒石酸、硼酸中的任意一种或两种混合。

12.根据权利要求9所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，促凝剂为碳酸锂、氯化锂、氢氧化锂中的任意一种或两种混合。

13.根据权利要求9所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，防水憎水剂为有机硅憎水剂、硬脂酸类中的任意一种或两种混合。

14.根据权利要求9所述的嵌缝用柔性混凝土，其特征在于，触变润滑剂为淀粉醚、改性膨润土、硅酸镁铝中的任意一种或两种以上混合。