CN106587794B - 水泥基压浆处治材料及其制备方法 - Google Patents

水泥基压浆处治材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水泥基压浆处治材料，由以下组分组成：水泥39.4～45.9重量份；粉煤灰26.0～33.9重量份；水20.1～25.7重量份；硫酸钠0.4～0.8重量份；三乙醇胺0.02～0.03重量份；膨胀珍珠岩4.0～5.0重量份；聚羧酸减水剂0.12～0.26重量份；分散助剂0.01～0.05重量份。本发明还公开了上述材料的制备方法。本发明制备方法简单，制备得到的压浆材料可利用专门设施压入水泥混凝土面板下部脱空位置，具备优异的流动性和施工性，且具备体积微膨胀性，无离析泌水等现象，能迅速凝结并形成较高强度，且成本较低，可广泛应用于水泥混凝土路面脱空病害的压浆处治。

Description

水泥基压浆处治材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水泥混凝土路面养护技术领域，特别涉及一种水泥基压浆处治材料及其制备方法。
背景技术
水泥混凝土路面具有承载力大、稳定性好、使用寿命长、日常养护费用少等优点，长期以来是我国高等级、重交通公路路面的主要类型之一，在公路建设中得到了越来越多的重视。随着我国经济高速发展，公路交通量急剧增加且汽车轴载日益重型化，以及设计、施工和养护等方面的原因，现有的许多水泥混凝土路面虽然还未达到设计年限，但已出现不同程度的各种病害、使用性能下降的情况，严重影响了道路正常使用及行车安全。水泥混凝土路面的常见病害包括错台、断裂、破碎、脱空等，而错台、断裂及破碎等病害几乎都与板底脱空有关。与其它病害不同，板底脱空比较隐蔽，但其危害性却十分严重。因此，研发具有优异综合性能的水泥混凝土路面压浆处治材料对于快速填充混凝土面板下部脱空区域、阻止路面板结构性破坏具有重要意义。
目前，公路工程养护领域常见的压浆材料一般分为无机类和有机类两种。无机类压浆材料主要是水泥浆类材料，有机类压浆材料包括改良乳化沥青压浆材料和高聚物压浆材料。水泥浆类材料是以水泥为主料，按一定比例与水配合成的浆液，有时根据实际需要添加一定量的如粉煤灰、膨胀剂、减水剂等的外加剂以改善浆体本身及硬化后的性能，是目前国内最常用的压浆材料。改良乳化沥青压浆材料是以乳化沥青为主要成分，同时按一定比例加入水泥、粉煤灰等无机材料以改善浆体本身及硬化后的性能而配合成的浆液，它具有流动性好可以方便施工及形成板底下封层能够防止水损害等优点。高聚物压浆材料主要包括：聚氨酯密封胶与硅酮密封胶、聚硫密封胶等。高聚物压浆材料具有良好的耐磨性、粘结性、耐候性及弹性复原性。但工程实践表明，当前水泥混凝土路面压浆处治材料面临如下问题：无机类压浆材料凝结速度较慢、强度不够等不足之处，而有机类压浆材料存在成本过高等劣势。因此，同时具备良好施工性、快凝早强且成本较低等优点的水泥混凝土路面压浆材料对于治理大面积脱空病害、保证水泥混凝土路面耐久性是迫切需要的。
发明内容
针对目前压浆材料存在的缺陷，本发明的一个目的在于提供一种水泥基压浆处治材料，该材料具备流动性优、可施工性好、快凝早强且微膨胀性等特点。
本发明的第二个目的在于提供上述水泥基压浆处治材料的制备方法，该方法制备得到的水泥基压浆材料成本较低，适合于大面积水泥混凝土的脱空病害处治。
为了实现上述第一个目的，本发明设计了以下的技术方案：
一种水泥基压浆处治材料，该材料由水泥、粉煤灰、水、硫酸钠、三乙醇胺、膨胀珍珠岩、聚羧酸减水剂、分散助剂按如下比例制备而成：水泥39.4～45.9重量份；粉煤灰26.0～33.9重量份；水20.1～25.7重量份；硫酸钠0.4～0.8重量份；三乙醇胺0.02～0.03重量份；膨胀珍珠岩4.0～5.0重量份；聚羧酸减水剂0.12～0.26重量份；分散助剂0.01～0.05重量份，且各组分之和为100重量份。
所述分散助剂由聚丙烯酸酯水溶液和聚乙烯吡咯烷酮按各自固含量(1.8～2.2)：1的质量比配制并经过超声波处理而成；其中，聚丙烯酸酯水溶液的固含量为40～50％；聚乙烯吡咯烷酮粉状颗粒物的固含量为95～100％。
所述膨胀珍珠岩为细度为200～500目的磨细膨胀珍珠岩粉末。
所述水泥为强度等级为42.5MPa的普通42.5硅酸盐水泥，粉煤灰为一级粉煤灰。
所述硫酸钠、三乙醇胺和聚羧酸减水剂均为商品添加剂。
为实现上述第二个目的，本发明所设计的上述水泥基压浆处治材料的制备方法包括如下步骤：
1)称取水泥、粉煤灰、水、硫酸钠、三乙醇胺、膨胀珍珠岩、聚羧酸减水剂、聚丙烯酸酯溶液和聚乙烯吡咯烷酮，备用；
2)将聚乙烯吡咯烷酮加入聚丙烯酸酯水溶液中，并置于水浴中采用超声波处理15～60min制备得到稳定的分散助剂；
3)将水泥与粉煤灰拌合均匀，得混合物A；同时，将称量好的硫酸钠、三乙醇胺、膨胀珍珠岩和聚羧酸减水剂分别加入水中并搅拌均匀，得混合物B；
4)将混合物B加入到混合物A中，慢速搅拌20～40s，再加入分散助剂并快速搅拌2～5min，最后慢速搅拌20～40s即得到水泥基压浆处治材料。
优选地，所述步骤2)中超声波处理时间为25～35min。
本发明由于超声制备了由聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酸酯水溶液组成的分散助剂，可促使水泥和粉煤灰在拌合、泵送过程中一直保持均匀体系，避免离析和泌水等现象的发生，因此能够大幅提高粉煤灰的加入比例，有效增加水泥基压浆材料的流动性和施工性，显著降低处治成本。而硫酸钠和三乙醇胺的加入，能促进压浆材料在施工后迅速凝结形成较高的早期强度；膨胀珍珠岩可使压浆材料在形成强度的过程中总体积发生轻微膨胀，有利于压浆材料在水泥混凝土面板底部进行渗透和加强，达到充分处治脱空病害的效果。
具体实施方式
为了更好地阐述本发明，下面结合实施例进一步说明本发明的内容，但本发明并不仅仅局限于下面的实施例。
对照例A0：
水泥：粉煤灰：水：聚羧酸减水剂＝50.0重量份：16.5重量份：33.25重量份：0.25重量份。
首先，按上述配料比例称取水泥、粉煤灰、水和聚羧酸减水剂，备用。然后，采用搅拌机将水泥和粉煤灰搅拌均匀，得混合物A；同时，将称量好的聚羧酸减水剂加入水中并搅拌均匀，得混合物B；然后，将混合物B加入混合物A中，慢速搅拌30s，再快速搅拌3min，最后慢速搅拌30s即可。
实施例A1：
水泥：粉煤灰：水：硫酸钠：三乙醇胺：膨胀珍珠岩：聚羧酸减水剂：分散助剂＝45.0重量份：26.0重量份：24.0重量份：0.8重量份：0.03重量份：4.0重量份：0.13重量份：0.04重量份。
实施例A2：
水泥：粉煤灰：水：硫酸钠：三乙醇胺：膨胀珍珠岩：聚羧酸减水剂：分散助剂＝45.0重量份：30.0重量份：20.0重量份：0.7重量份：0.03重量份：4.0重量份：0.23重量份：0.04重量份。
实施例A3：
水泥：粉煤灰：水：硫酸钠：三乙醇胺：膨胀珍珠岩：聚羧酸减水剂：分散助剂＝42.0重量份：28.0重量份：24.6重量份：0.6重量份：0.02重量份：4.5重量份：0.26重量份：0.02重量份。
实施例A4：
水泥：粉煤灰：水：硫酸钠：三乙醇胺：膨胀珍珠岩：聚羧酸减水剂：分散助剂＝40.0重量份：33.0重量份：22.3重量份：0.43重量份：0.02重量份：4.0重量份：0.2重量份：0.05重量份。
实施例A1～A4的具有施工性好、快凝早强特点的水泥基压浆处治材料制备方法中：
首先，按材料组成比例称取水泥、粉煤灰、水、硫酸钠、三乙醇胺、膨胀珍珠岩、聚羧酸减水剂、聚丙烯酸酯水溶液和聚乙烯吡咯烷酮，备用。
其中：
所述水泥为强度等级为42.5MPa的普通42.5硅酸盐水泥，粉煤灰为一级粉煤灰。
所述硫酸钠、三乙醇胺和聚羧酸减水剂均为商品添加剂。
所述膨胀珍珠岩为细度为250目的磨细膨胀珍珠岩粉末。
所述分散助剂由聚丙烯酸酯溶液和聚乙烯吡咯烷酮按各自固含量2：1的质量比配制并经过超声波处理而成。其中，聚丙烯酸酯溶液的固含量为45％；聚乙烯吡咯烷酮粉状颗粒物的固含量为98％。
其次，将水泥与粉煤灰拌合均匀，得混合物C；同时，将称量好的硫酸钠、三乙醇胺、膨胀珍珠岩和聚羧酸减水剂分别加入水中并搅拌均匀，得混合物D。
然后，将混合物D加入混合物C中，慢速搅拌30s，再加入分散助剂并快速搅拌3min，最后慢速搅拌30s即可。
按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程JTG E30-2005》，测试本发明实施例与对照例的凝结时间(包括初凝时间和终凝时间)、流动度、1d抗压强度和1d抗折强度，结果汇总于表1。由表中各项指标测试结果可知，相对于对照例A0，本发明实施例A1～A4的水泥基压浆材料的凝结时间均大幅减少，且1d抗折抗压强度均显著大于对照例，表明本发明实施例所列水泥基压浆材料具备了快凝早强的优势；本发明实施例A2～A4的流动度均大于对照例A0，实施例A1在水的加入量远低于对照例A0情况下，其流动度基本与对照例A0相当，说明该水泥基压浆材料在具备快速凝结的同时仍具有优异的施工性能。此外，由于单价更低的粉煤灰在总材料体系中占比增加，因此，本发明中的水泥基压浆材料具备显著的经济性优势。

Claims (5)

1.一种水泥基压浆处治材料，其特征在于：
该材料由以下组分组成：水泥39.4～45.9重量份；粉煤灰26.0～33.9重量份；水20.1～25.7重量份；硫酸钠0.4～0.8重量份；三乙醇胺0.02～0.03重量份；膨胀珍珠岩4.0～5.0重量份；聚羧酸减水剂0.12～0.26重量份；分散助剂0.01～0.05重量份；所述分散助剂由聚丙烯酸酯水溶液和聚乙烯吡咯烷酮按各自固含量的质量比为(1.8～2.2)：1的比例配制并经过超声波处理而成；其中，聚丙烯酸酯水溶液的固含量为40～50％；聚乙烯吡咯烷酮粉状颗粒物的固含量为95～100％。
2.根据权利要求1所述的水泥基压浆处治材料，其特征在于：
所述水泥为强度等级为42.5MPa的普通42.5硅酸盐水泥，粉煤灰为一级粉煤灰。
3.根据权利要求1或2所述的水泥基压浆处治材料，其特征在于：
所述膨胀珍珠岩为细度为200～500目的磨细膨胀珍珠岩粉末。
4.权利要求1至3任一项所述的水泥基压浆处治材料的制备方法，其特征在于：
该方法包括如下步骤：
1)称取水泥、粉煤灰、水、硫酸钠、三乙醇胺、膨胀珍珠岩、聚羧酸减水剂、聚丙烯酸酯水溶液和聚乙烯吡咯烷酮，备用；
2)将聚乙烯吡咯烷酮加入聚丙烯酸酯水溶液中，并置于水浴中采用超声波处理15～60min制备得到稳定的分散助剂；
3)将水泥与粉煤灰拌合均匀，得混合物A；同时，将称量好的硫酸钠、三乙醇胺、膨胀珍珠岩和聚羧酸减水剂分别加入水中并搅拌均匀，得混合物B；
4)将混合物B加入到混合物A中，慢速搅拌20～40s，再加入分散助剂并快速搅拌2～5min，最后慢速搅拌20～40s即得到水泥基压浆处治材料。
5.根据权利要求4所述的水泥基压浆处治材料的制备方法，其特征在于：
所述步骤2)中超声波处理时间为25～35min。
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