CN105777042A - 一种抗扰动修补砂浆及其使用方法 - Google Patents

一种抗扰动修补砂浆及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种抗扰动修补砂浆及其使用方法。所述的抗扰动修补砂浆由硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷石膏、硬石膏、超细矿渣粉、钢渣粉、石英砂、钢渣砂、混杂纤维、可再分散乳胶粉、瓜尔胶、消泡剂和憎水剂组成。本发明所述的抗扰动修补砂浆，具有优良的物理力学性能，早期强度发展较快，且强度较高，与基体的粘结强度高，耐磨性和耐久性好，尤其是抗动态荷载后仍保持良好性能。本发明适用于道面修补，尤其是常遭受较大动荷载路面修补，能确保在短期内即能具有较高的力学强度，提高施工效率，且长期使用效能优异，确保工程质量，降低道路维修工程成本。

Description

一种抗扰动修补砂浆及其使用方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及到一种抗扰动修补砂浆及其使用方法。
背景技术
随着经济高速发展，我国公路、桥梁、机场、市政工程建设也快速发展。水泥混凝土道面所占比重显著增大，在车辆等动态荷载反复作用下以及与自然环境如冻融循环、盐冻、碳化等因素耦合作用下，水泥混凝土道面不可避免地会产生各种损坏，如开裂、坑槽、龟裂等，影响到交通通行速度和质量。为尽量减少交通问题，必须及时对损坏的道面进行修补修复。
目前常用的道面修补材料主要有沥青混凝土、特种水泥、环氧树脂、水泥修补砂浆等。采用沥青混凝土修补虽然简单方便，但与水泥混凝土道面刚度差别大，颜色不协调。特种水泥凝结硬化快，早期强度高，与水泥混凝土道面的弹性模量和热膨胀系数相近，但会产生强度倒缩和干燥收缩开裂等问题；环氧树脂则存在着价格昂贵、耐老化性能差的难题。而且上述几种道面修补材料在反复动态荷载作用下，会导致与基材粘结性能降低，而产生二次开裂问题。
基于此，本发明为了实现道面修补后具有更长服役寿命，延长修补周期，减少道面修补对交通的影响，综合利用各种原材料的优化协同作用，进行抗扰动修补砂浆的研制，同时提高修补砂浆的耐磨性能和柔韧性，延长服役寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗扰动修补砂浆及其使用方法，所述抗扰动修补砂浆能实现我国道面尤其是重动荷载反复作用的道面损坏后能快速修补，提高在动荷载作用下修补砂浆服役寿命。
本发明提出的一种抗扰动修补砂浆，由硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷石膏、硬石膏、超细矿渣粉、钢渣粉、石英砂、钢渣砂、混杂纤维、可再分散乳胶粉、瓜尔胶、消泡剂和憎水剂组成，各组分的重量比为：
硅酸盐水泥100
硫铝酸盐水泥20-50
磷石膏5-20
硬石膏5-20
超细矿渣粉10-50
钢渣粉10-40
石英砂100-450
钢渣砂50-250
混杂纤维2-8
可再分散乳胶粉8-30
瓜尔胶2-6
消泡剂0.5-2.5
憎水剂0.5-1.5；
其中，所述混杂纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维三种不同弹性模量的纤维按照1:1:1的质量比混杂而成，三种纤维的长度均为3-12mm，聚丙烯纤维的弹性模量≥3.5GPa，聚丙烯腈纤维的弹性模量15-25GPa，聚乙烯醇纤维的弹性模量25-35GPa；
所述超细矿渣粉的比表面积为750-880m2/kg，平均粒径5-10μm，活性指数≥115%；
所述钢渣砂为0.1-1.18mm、1.18-2.36mm和2.36-4.75mm三种粒径的钢渣砂按照重量比1:2:1配制而成的钢渣砂，压碎指标≤8%，金属铁含量0.5~1.5%，压蒸安定性合格。
各组分较佳的重量比为：
硅酸盐水泥100
硫铝酸盐水泥25-40
磷石膏8-16
硬石膏8-16
超细矿渣粉20-40
钢渣粉15-30
石英砂120-380
钢渣砂80-220
混杂纤维3-6.5
可再分散乳胶粉12-25
瓜尔胶3-5.5
消泡剂0.9-2.0
憎水剂0.7-1.3。
本发明中，所述硅酸盐水泥为P.II52.5R硅酸盐水泥。
本发明中，所述硫铝酸盐水泥为强度等级52.5或62.5的快硬硫铝酸盐水泥中一种或两种。
本发明中，所述磷石膏为100℃下烘干的比表面积350-450m2/kg、粒径≤80μm，游离磷含量≤50mg/L的磷石膏。
本发明中，所述硬石膏的比表面积为350-450m2/kg、粒径≤80μm。
本发明中，所述钢渣粉的比表面积为420-480m2/kg、粒径≤45μm，压蒸安定性合格。
本发明中，所述石英砂为粒径0.1-5mm的级配石英砂，颗粒级配符合II级中砂要求。
本发明中，所述可再分散乳胶粉为最低成膜温度0℃的有机硅接枝改性丙烯酸乳胶粉。
本发明中，所述瓜尔胶为黏度7000-10000mPa.s的羟丙基三甲基氯化铵瓜尔胶。
本发明中，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
本发明中，所述憎水剂为聚硅氧烷憎水剂。
本发明中，所述的一种抗扰动修补砂浆的使用方法，使用时加水量为保温砂浆总重量的18%-28%，具体步骤如下：按前述重量比例准确称量各种原材料，先将硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷石膏、硬石膏、超细矿渣粉、钢渣粉、可再分散乳胶粉、瓜尔胶、消泡剂、憎水剂等粉体材料一起加入搅拌机混合2-3min，然后加入石英砂和钢渣砂混合1-2min，之后匀速搅拌下逐渐加入混杂纤维，并缓缓加入水，搅拌均匀即可施工使用。
本发明中，以硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷石膏、硬石膏、超细矿渣粉和钢渣粉形成复合胶凝体系。胶凝体系各组分起到优势互补效应，硫铝酸盐水泥提高了早期强度和体积稳定性，并与以二水石膏为主要成分的磷石膏和以及以无水硫酸钙为主要成分的硬石膏协同作用调节凝结时间；磷石膏和硬石膏以不同速率提供硫酸根离子，确保体系体积稳定性，并与超细矿渣粉和钢渣粉发生水化反应，提高修补砂浆中后期强度；硅酸盐水泥提供良好的中后期强度；通过水化反应，超细矿渣粉和钢渣粉进一步提高修补砂浆强度和密实性，提高耐磨性，降低干燥收缩性能。整个胶凝体系为修补砂浆提供早强、高强，低收缩性能。
混杂纤维通过三种不同弹性模量且均具有高抗拉强度和温度稳定性的合成纤维协同作用，显著提高修补砂浆抗收缩开裂性能，提高柔韧性、高温稳定性和低温抗裂性，在不同大小的动荷载作用时起到应力消减和传递作用，提高修补砂浆的抗荷载扰动能力，提高修补砂浆耐久性和抗疲劳性能；提高修补砂浆水稳定性及与基材的粘结强度。
级配石英砂和钢渣砂作为骨料，起到骨架支撑作用和密实作用，确保了修补砂浆具有良好的体积稳定性。此外，由于含有适当含量范围的金属铁，钢渣砂还显著提高修补砂浆的耐磨蚀性能。
可再分散乳胶粉为最低成膜温度0℃的有机硅接枝改性丙烯酸乳胶粉，显著提高修补砂浆在温湿度变化、冻融循环、酸碱侵蚀、盐侵蚀以及动荷载作用下的粘结强度和内聚力，提高修补砂浆的柔韧性、抗渗性和防水性能；且由于该乳胶粉具有良好的耐候性，在修补砂浆内部形成耐候性良好的网状聚合物膜，改善修补砂浆耐候性和抗开裂性能。高黏度的瓜尔胶提高了修补砂浆的保水性能、和易性，确保了修补砂浆具有优异的工作性能。消泡剂消减修补砂浆中的气泡，改善孔隙结构，提高修补砂浆密实性，进一步提高强度、耐久性和粘结强度等各种物理力学性能和耐久性能。憎水剂赋予修补砂浆良好的耐水性和防水性，降低各种介质离子的侵蚀，提高耐久性能，并降低用水量，提高密实性。
上述各组分协同作用，确保了本发明产品具有良好的物理力学性能和耐久性能，尤其是在不同环境因素作用和动荷载作用下具有优异的粘结强度和稳定性，还能满足在较低温度下进行道面快速修补的使用要求。
本发明产品适用于道路、桥梁、机场、跑道等各种道面的快速修补，尤其是动荷载反复作用的道面工程修补。适用范围广，可进行大规模推广应用。
本发明产品的各性能指标优良、品质易于控制，生产工艺和使用方法简单，在现场加水搅拌即可使用，可人工和机械化施工，早期强度高，且强度发展快，粘结强度高，抗裂性和耐水性好，耐久性能优异；并且大量利用磷石膏、钢渣粉、钢渣砂、超细矿渣粉等各种工业固体废弃物为原材料，经济成本低，具有很高的社会效益、环境效益和经济效益。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1：一种抗扰动修补砂浆，按硅酸盐水泥100、硫铝酸盐水泥20、磷石膏8、硬石膏7、超细矿渣粉20、钢渣粉30、石英砂155、钢渣砂120、混杂纤维5、有机硅接枝改性丙烯酸乳胶粉14、羟丙基三甲基氯化铵瓜尔胶2.5、有机硅消泡剂0.6、聚硅氧烷憎水剂0.6的重量比配制而成。按修补砂浆总重量的21%加入水，按前述规定顺序加料搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。
实施例2：一种抗扰动修补砂浆，按硅酸盐水泥100、硫铝酸盐水泥40、磷石膏15、硬石膏10、超细矿渣粉45、钢渣粉40、石英砂220、钢渣砂80、混杂纤维7、有机硅接枝改性丙烯酸乳胶粉18、羟丙基三甲基氯化铵瓜尔胶1.5、有机硅消泡剂1.2、聚硅氧烷憎水剂0.9的重量比配制而成。按修补砂浆总重量的25%加入水，按前述规定顺序加料搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。
实施例3：一种抗扰动修补砂浆，按硅酸盐水泥100、硫铝酸盐水泥30、磷石膏12、硬石膏15、超细矿渣粉35、钢渣粉15、石英砂275、钢渣砂180、混杂纤维3.5、有机硅接枝改性丙烯酸乳胶粉26、羟丙基三甲基氯化铵瓜尔胶5.5、有机硅消泡剂1.5、聚硅氧烷憎水剂0.9的重量比配制而成。按修补砂浆总重量的19%加入水，按前述规定顺序加料搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。
表1实施例性能测试结果
由以上实施例可见，本发明所述的抗扰动修补砂浆各项性能指标均满足或超过相关标准和实际工程要求，尤其是具有优异的不同环境因素作用下粘结强度和体积稳定性，且现场搅拌、施工便捷，施工后与基体材料相容性好、粘结强度高，可以广泛推广应用于各种道路、桥梁、市政等修补工程，尤其是动荷载反复作用下的道面修补工程。

Claims (11)

1.一种抗扰动修补砂浆，其特征在于由硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷石膏、硬石膏、超细矿渣粉、钢渣粉、石英砂、钢渣砂、混杂纤维、可再分散乳胶粉、瓜尔胶、消泡剂和憎水剂组成，各组分的重量比为：
硅酸盐水泥100
硫铝酸盐水泥20-50
磷石膏5-20
硬石膏5-20
超细矿渣粉10-50
钢渣粉10-40
石英砂100-450
钢渣砂50-250
混杂纤维2-8
可再分散乳胶粉8-30
瓜尔胶2-6
消泡剂0.5-2.5
憎水剂0.5-1.5；
其中，所述混杂纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维三种不同弹性模量的纤维按照1:1:1的质量比混杂而成，三种纤维的长度均为3-12mm，聚丙烯纤维的弹性模量≥3.5GPa，聚丙烯腈纤维的弹性模量15-25GPa，聚乙烯醇纤维的弹性模量25-35GPa；
所述超细矿渣粉的比表面积为750-880m2/kg，平均粒径5-10μm，活性指数≥115%；
所述钢渣砂为0.1-1.18mm、1.18-2.36mm和2.36-4.75mm三种粒径的钢渣砂按照重量比1:2:1配制而成的钢渣砂，压碎指标≤8%，金属铁含量0.5~1.5%，压蒸安定性合格。
2.根据权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆，其特征在于各组分的重量比为：
硅酸盐水泥100
硫铝酸盐水泥25-40
磷石膏8-16
硬石膏8-16
超细矿渣粉20-40
钢渣粉15-30
石英砂120-380
钢渣砂80-220
混杂纤维3-6.5
可再分散乳胶粉12-25
瓜尔胶3-5.5
消泡剂0.9-2.0
憎水剂0.7-1.3。
3.根据权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆，其特征在于所述硅酸盐水泥为P.II52.5R硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆，其特征在于所述硫铝酸盐水泥为强度等级52.5或62.5的快硬硫铝酸盐水泥中一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆，其特征在于所述磷石膏为100℃下烘干的比表面积350-450m2/kg、粒径≤80μm，游离磷含量≤50mg/kg的磷石膏。
6.根据权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆，其特征在于所述硬石膏的比表面积为350-450m2/kg、粒径≤80μm。
7.根据权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆，其特征在于所述钢渣粉的比表面积为420-480m2/kg、粒径≤45μm，压蒸安定性合格。
8.根据权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆，其特征在于所述石英砂为粒径0.1-5mm的级配石英砂，颗粒级配符合II级中砂要求。
9.根据权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆，其特征在于所述可再分散乳胶粉为最低成膜温度0℃的有机硅接枝改性丙烯酸乳胶粉。
10.根据权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆，其特征在于所述瓜尔胶为黏度7000-10000mPa.s的羟丙基三甲基氯化铵瓜尔胶；所述消泡剂为有机硅消泡剂；所述憎水剂为聚硅氧烷憎水剂。
11.一种如权利要求1所述的一种抗扰动修补砂浆的使用方法，其特征在于使用时加水量为保温砂浆总重量的18%-28%，具体步骤如下：按重量比例准确称量各种原材料，先将硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、磷石膏、硬石膏、超细矿渣粉、钢渣粉、可再分散乳胶粉、瓜尔胶、消泡剂、憎水剂等粉体材料一起加入搅拌机混合2-3min，然后加入石英砂和钢渣砂混合1-2min，之后匀速搅拌下逐渐加入混杂纤维，并缓缓加入水，搅拌均匀即可施工使用。
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