CN105272125A - 一种地质聚合物基快速修补材料及其制备方法 - Google Patents

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段平
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Abstract

本发明涉及一种地质聚合物基快速修补材料及其制备方法，它由以下重量含量的组分组成：偏高岭土90～105份，生石灰5～12份，蒙脱石5～10份，氢氧化钠12～18份，水玻璃90～110份。其制备方法为：1)将水玻璃和氢氧化钠混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；2)将偏高岭土、生石灰和蒙脱石放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。本发明制备的修补材料凝结时间短，固化速度快，早期强度高，6小时抗折和抗压强度分别达3MPa和30MPa以上，并且与混凝土基底粘接良好，无收缩，无开裂，使用时无需采用特殊手段进行养护，在干燥条件下自然养护即可。

Description

一种地质聚合物基快速修补材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种地质聚合物基快速修补材料及其制备方法。
背景技术
目前为止，我国的公路中，铺装路面总里程超过190万公里，其中，水泥混凝土路面占总里程的70％左右。早期修建的水泥混凝土路面由于设计、施工、后期养护及超重载交通等原因，均已发生不同程度的结构性损坏和非结构性损坏，例如裂缝、坑槽和层状剥落等，因此需要对路面进行修补。
通常用于修补水泥混凝土路面的材料可分为两大类：无机类和有机类。前者主要是指普通水泥混凝土及快硬类水泥混凝土，这类混凝土修补后，存在开放交通时间偏长(如专利CN201010169122)、早期强度较低(如专利CN201210292384、CN201010599781)等问题；有机类修补材料主要是树脂混凝土，由于有机物存在不耐老化的致命弱点(如专利CN201210123613和CN201410840987分别用热塑性树脂和有机乳液为原料)，造成修补后耐久性差，并且树脂价格昂贵，故这类混凝土不适合大量推广应用。
目前市场上急需的修补材料须具有凝结时间短(低于30min)、早期强度高(6h抗压强度大于30MPa)、粘结性能和耐久性能可靠、收缩率低、抗开裂等特点，满足施工便利、开放交通时间短、修补材料与基体材料界面结合良好、无收缩变形并具有较高的强度等要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种地质聚合物基快速修补材料及其制备方法，以偏高岭土、生石灰和蒙脱石等廉价易得的矿物材料为原料，将三者按适当比例混合得到的反应灰料中加入碱性激发剂即得到，制备工艺简单，而且制备得到的修补材料具有优良的快硬早强性能，不开裂、无收缩，使用方便，且成本低廉，适合大规模推广应用。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种地质聚合物基快速修补材料，它由以下重量含量的组分组成：
按上述方案，所述地质聚合物基快速修补材料6h抗压强度为29.4-44.6MPa，6h抗折强度为2.95-3.41MPa，初凝时间为5-28min，终凝时间为9-41min。
本发明地质聚合物基快速修补材料的制备方法步骤如下：
1)将水玻璃和氢氧化钠按比例混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；
2)将偏高岭土、生石灰和蒙脱石放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入步骤1)所得激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。
本发明地质聚合物基快速修补材料的使用方法为：清理并凿除需修补的路面坑槽内杂物，使路面坑槽清洁干燥，然后将制备好的地质聚合物基快速修补材料倒入所述路面坑槽处，抹平表面，覆盖一层保护膜，在自然条件下养护6h即可。
本发明以偏高岭土、生石灰和蒙脱石为固体原料，以氢氧化钠和水玻璃的混合液为激发剂，原料在碱性激发剂条件下发生无机聚合反应，生成地质聚合物，其形成过程主要包括在碱激发条件下铝硅酸盐固体解聚成低聚物并溶解，同时在铝硅酸盐固体表面形成凝胶体。随着凝胶体的沉淀和铝硅酸盐固体的解聚溶解，凝胶体从铝硅酸固体颗粒表面向外扩散进入到孔道和缝隙中，当凝胶体将分离的铝硅酸盐固体颗粒进一步粘接在一起，从而使之发生缩聚反应，凝胶相变的更加致密，形成具有无定形网络结构的地质聚合物。
本发明的有益效果在于：1、与传统的水泥基修补材料相比，本发明制备的地质聚合物基快速修补材料凝结时间短，固化速度快，其初凝时间可在5～29min之间调节，终凝时间可在9～44min之间调节，早期强度高，6小时抗折和抗压强度分别可以达到3MPa和30MPa以上，并且与混凝土基底粘接良好，无收缩，无开裂，使用时无需采用特殊手段进行养护，在干燥条件下自然养护即可，可用于修补水泥混凝土路面的坑洞、裂缝和麻面，以及各种混凝土建筑的修补与维护；2、本发明制备方法工艺简单，不造成污染，适合大规模生产。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
1)将110g水玻璃(佛山中发水玻璃厂生产，模数3.2)和18g氢氧化钠按比例混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；
2)将105g偏高岭土(150目)、12g生石灰(60目)和10g蒙脱石(150目)放入水泥净浆搅拌机中慢速搅拌4～5min至混合均匀，随后边搅拌边加入上述激发剂，慢速搅拌5～8min至搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。
实施例2
制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
1)将102g水玻璃(模数3.2)和13g氢氧化钠按比例混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；
2)将100g偏高岭土(150目)、7.5g生石灰(60目)和7.5g蒙脱石(150目)放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入上述激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。
实施例3
制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
1)将102g水玻璃(模数3.2)和13g氢氧化钠按比例混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；
2)将100g偏高岭土(150目)、10g生石灰(60目)和5g蒙脱石(150目)放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入上述激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。
实施例4
制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
1)将98g水玻璃(模数3.2)和12g氢氧化钠按比例混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；
2)将100g偏高岭土(150目)、5g生石灰(60目)和5g蒙脱石(150目)放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入上述激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。
实施例5
制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
1)将100g水玻璃(模数3.2)和12g氢氧化钠按比例混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；
2)将100g偏高岭土(150目)，7.5g生石灰(60目)和5g蒙脱石(150目)放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入上述激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。
实施例6
制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
1)将90g水玻璃(模数3.2)和12g氢氧化钠按比例混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；
2)将90g偏高岭土(150目)，5g生石灰(60目)和5g蒙脱石(150目)放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入上述激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。实施例1-6所用原料组分表如表1所示：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
偏高岭土 105 100 100 100 100 90
生石灰 12 7.5 10 5 7.5 5
蒙脱石 10 7.5 5 5 5 5
氢氧化钠 18 13 13 12 12 12
水玻璃 110 102 102 98 100 90
将实施例1-6所制备的地质聚合物基快速修补材料用于修补公路路面，方法如下：清理并凿除需修补的路面坑槽内杂物，使路面坑槽清洁干燥，然后将实施例1-6制备好的地质聚合物基快速修补材料倒入所述路面坑槽处，抹平表面，覆盖一层保护膜，在自然条件下养护即可。其技术性能指标如表2所示：
表2实施例1-6制备的地质聚合物基快速修补材料的性能技术指标
可见，随着生石灰和蒙脱石含量的增加，地质聚合物基快速修补材料强度增大，凝结时间缩短，但若加入量过大，会造成凝结时间过短，无法施工，制成的产品也会存在不密实的缺点，并且蒙脱石的影响要大于生石灰。
本实施例制备的地质聚合物基快速修补材料6h抗压强度为29.4-44.6MPa，6h抗折强度为2.95-3.41MPa，初凝时间为5-28min，终凝时间为9-41min，并且使用过程中无开裂、收缩现象，满足目前市场上对修补材料的要求。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (4)

1.一种地质聚合物基快速修补材料，其特征在于，它由以下重量含量的组分组成：
2.根据权利要求1所述的地质聚合物基快速修补材料，其特征在于：其6h抗压强度为29.4-44.6MPa，6h抗折强度为2.95-3.41MPa，初凝时间为5-28min，终凝时间为9-41min。
3.一种权利要求1所述的地质聚合物基快速修补材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
1)将水玻璃和氢氧化钠按比例混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；
2)将偏高岭土、生石灰和蒙脱石放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入步骤1)所得激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。
4.一种权利要求1所述的地质聚合物基快速修补材料的使用方法，其特征在于：清理并凿除需修补的路面坑槽内杂物，使路面坑槽清洁干燥，然后将制备好的地质聚合物基快速修补材料倒入所述路面坑槽处，抹平表面，覆盖一层保护膜，在自然条件下养护6h即可。
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