CN106800400B - 一种道路修补砂浆干粉的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

一种道路修补砂浆干粉的制备方法及其应用，本发明涉及道路修补砂浆干粉的制备方法及其应用。本发明为了解决水泥混凝土路面修补工期长、施工不便、修补后路面容易二次开裂等问题。本发明步骤为：一：将硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥混合并搅拌均匀，得到混合后的水泥；二：得到复合胶凝材料；三：得到加入复合外加剂后的复合胶凝材料；步骤四：得到加入聚丙烯纤维的石英砂；五：得到各组分均匀的砂浆干粉；将待修复区域路面切割并分离，将待修复区域混凝土路面凿除，并将破碎的混凝土扫除干净；计算砂浆干粉和纯净水的用量，将砂浆干粉和纯净水充分搅拌，得到修补砂浆；采用修补砂浆修补待修复区域路面。本发明用于土木工程领域。

Description

一种道路修补砂浆干粉的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及道路修补砂浆干粉的制备方法及其应用。

背景技术

水泥混凝土路面作为一种高等级路面被广泛应用在城市道路、公路和机场跑道中，它具有刚度大、承载能力强、稳定性好、耐久性高等优点。根据规范JTG D40-2011规定，水泥混凝土路面的设计年限为20～30年，但是随着国民经济的飞速发展，人们对基础设施的要求也越来越高，日益增加的交通量对水泥混凝土路面提出了更高的要求，重载、超载的现象频繁发生，更加速了水泥混凝土路面的破坏，严重影响到水泥混凝土路面的正常使用寿命。对于机场跑道修补和市政道路抢修工程，必须突出一个特点“快速”，这就要求道路维修施工时间要短，在保证维修质量的情况下，最大限度地减少道路封闭时间。

我国早期采用沥青质材料灌注技术对水泥混凝土路面进行快速修复，具体方法是将流态的沥青质材料灌注到混凝土路面的裂缝中，沥青质材料凝固后起。但这只是一种应急方法，存在诸多弊端，如：①混凝土和沥青的强度不同，导致传荷不一致；②灌注沥青老化速度快，使用寿命短，耐久性差；③灌注后路面平整度差，影响行车舒适性和安全性；④修补后路面颜色不一致，影响美观。可见沥青质材料灌注法并不能从根本上解决水泥混凝土修复的问题。我国还曾采用稍高于原混凝土强度等级的普通混凝土进行路面修复，但是也有许多弊端，如：①普通混凝土收缩大，开裂现象严重；②新旧混凝土粘结效果差，新旧混凝土界面粘结强度不足，容易开裂；③普通混凝土养生时间需要14d以上，不能快速开放交通。

近年来国内外也有采用环氧树脂化学灌浆料和聚氨酯类化学灌浆料对混凝土路面进行快速修补，由于环氧树脂化学灌浆料价格昂贵，一般只用于进行裂缝灌浆和接缝处修补，而不用于大面积混凝土路面修复；而聚氨酯类化学灌浆料生产过程中会产生致癌物质，我国目前正在制定的相关规范中已经禁止使用聚氨酯材料，而且由于弹性模量过低，只能做封闭裂缝材料，不能作为结构补强材料使用。

发明内容

本发明为了解决水泥混凝土路面修补工期长、施工不便、修补后路面容易二次开裂等问题。本发明基于制作工艺相对简单、原材料资源较为丰富、价格相对低廉等优势，而提出一种道路修补砂浆干粉的制备方法及其应用。

一种道路修补砂浆干粉的制备方法按以下步骤实现：

步骤一：将硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥混合并搅拌均匀，得到混合后的水泥；

步骤二：向步骤一混合后的水泥中加入四种矿物掺合料并搅拌均匀，得到复合胶凝材料；所述四种矿物掺合料为硅灰、粉煤灰、矿粉和生石灰；

步骤三：向步骤二得到的复合胶凝材料中加入复合外加剂并搅拌均匀，得到加入复合外加剂后的复合胶凝材料；所述复合外加剂为碳酸锂、高效减水剂、硼酸、酒石酸、甲基纤维素、偏磷酸钠；

步骤四：将三种粒径的石英砂混合均匀后，加入聚丙烯纤维并持续搅动，直至聚丙烯纤维与三种粒径的石英砂混合均匀，得到加入聚丙烯纤维的石英砂；所述三种粒径的石英砂为：20目～40目的粗砂、40目～70目的中砂和70目～140目的细砂；

步骤五：取等质量的步骤三得到的加入复合外加剂后的复合胶凝材料和步骤四得到的加入聚丙烯纤维的石英砂，持续搅拌形成各组分均匀的砂浆干粉。

一种利用道路修补砂浆干粉进行道路修补的方法按以下步骤实现：

步骤一：将待修复区域路面切割并分离，将待修复区域混凝土路面凿除，并将破碎的混凝土扫除干净；

步骤二：根据待修复区域的的面积和厚度，计算砂浆干粉和纯净水的用量，将砂浆干粉和纯净水充分搅拌，搅拌时间大于等于3min，得到修补砂浆；

步骤三：采用步骤二得到的修补砂浆修补待修复区域路面。

本发明的有益效果为：

本发明采用特种水泥掺入各种外加剂，以达到快硬、早强、施工性能好、耐久性高等要求。

(1)快速修补性和施工和易性

在加水搅拌后，修补砂浆可以保持25min的高流动度(通过跳桌试验得到，砂浆的初始流动度大于340mm，25min后的流动度大于240mm)，高流动度可以使砂浆更轻易地灌入路面的裂缝中，同时长时间的流动度为施工操作提供了充足的时间。

(2)优秀的力学性能和优异的耐久性

修补砂浆会在加水后35～40min完成初凝，并且强度开始急速增长，修补砂浆2h的抗折强度可以达到6.5MPa(规范规定重交通路面抗弯拉强度为5.0MPa)，抗压强度可以达到25MPa，已经可以满足开放交通的要求。相较于普通M20砂浆2h尚未初凝，28d抗压强度才能达到20MPa，具有明显的早强快硬优势。

之后砂浆的强度持续增长，在28d龄期时，抗折强度可以达到8.0MPa，抗压强度可以达到40MPa以上，并且后期不会出现强度回缩现象。

(3)修补砂浆抵抗开裂的能力

如图1和图2所示，对于传统的水泥基快速修补料，由于需要在短时间内强度有急速的增长，大量的水泥水化会导致材料温度快速升高，使得表面失水，产生开裂现象，这一直是快速修补砂浆的难点，本设计采用了聚丙烯纤维增强，完美地解决了开裂问题，在实验中，保持修补料表面风速5m/s的情况下，未出现裂纹，说明修补砂浆抵抗开裂的性能良好。

附图说明

图1为普通修补砂浆；

图2为本发明配置的修补砂浆；

图3为用路面凿除机凿除旧路面；

图4为使用高压气枪清扫基层灰尘；

图5为在基层先铺设一层修补砂浆；

图6为嵌入粗骨料后灌入上层砂浆并找平。

具体实施方式

具体实施方式一：一种道路修补砂浆干粉的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将硫铝酸盐水泥和42.5级普通硅酸盐水泥混合并搅拌均匀，得到混合后的水泥；

步骤二：向步骤一混合后的水泥中加入四种矿物掺合料并搅拌均匀，得到复合胶凝材料；所述四种矿物掺合料为硅灰、粉煤灰、矿粉和生石灰；

步骤三：向步骤二得到的复合胶凝材料中加入复合外加剂并搅拌均匀，得到加入复合外加剂后的复合胶凝材料；所述外加剂为所述复合外加剂为碳酸锂、高效减水剂、硼酸、酒石酸、甲基纤维素、偏磷酸钠；

步骤四：将三种粒径的石英砂混合均匀后，加入聚丙烯纤维并持续搅动，直至聚丙烯纤维与三种粒径的石英砂混合均匀，得到加入聚丙烯纤维的石英砂；所述三种粒径的石英砂为：20目～40目的粗砂、40目～70目的中砂和70目～140目的细砂；

步骤五：取等质量的步骤三得到的加入复合外加剂后的复合胶凝材料和步骤四得到的加入聚丙烯纤维的石英砂，在搅拌锅中持续搅拌形成各组分均匀的砂浆干粉，并装入防水的密封袋中进行保存。普通修补砂浆如图1所示，共产生15条裂缝；本发明配置的修补砂浆如图2所示，仅仅在右下角产生一条小裂纹。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤一中将硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥混合的比例为：按质量比3:2混合。

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤二中向步骤一混合后的水泥中加入四种矿物掺合料的比例具体为：按照步骤一混合后的水泥总质量的4％、6％、5％和5％依次加入硅灰、粉煤灰、矿粉和生石灰。

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述步骤三中向步骤二得到的复合胶凝材料中加入复合外加剂的比例具体为：根据复合胶凝材料的质量百分比，加入1％的碳酸锂、0.3％的高效减水剂、0.3％的硼酸、0.6％的酒石酸、0.4％的甲基纤维素、0.5％的偏磷酸钠。

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述步骤四中得到加入聚丙烯纤维的石英砂的具体过程为：

将粗砂、中砂和细砂按照质量比2：2：1混合均匀后，加入三种石英砂总质量0.15％的聚丙烯纤维并混合均匀，得到加入聚丙烯纤维的石英砂。

其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：一种利用道路修补砂浆干粉进行道路修补的方法包括以下步骤：

步骤一：使用切割机将待修复区域从原本的路面切割并分离，并用混凝土路面凿除机将待修复区域混凝土路面凿除(如图3所示)，并将破碎的混凝土扫除干净，并用高压气枪对路面基底层进行清扫除尘(如图4所示)。

步骤二：根据待修复区域的面积和厚度，计算砂浆干粉和纯净水的用量，将砂浆干粉和纯净水充分搅拌，搅拌时间大于等于3min，得到修补砂浆；

步骤三：采用步骤二得到的修补砂浆修补待修复区域路面(如图5和图6所示)。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述步骤二中根据待修复区域的的面积和厚度，计算砂浆干粉和纯净水的用量的具体过程为：

20kg砂浆干粉配合3.2kg纯净水，修补面积为1m²，厚度为1cm的路面；根据待修复区域的的面积和厚度，计算出砂浆干粉和纯净水的用量。在桶中加入修补砂浆和水(冬天施工应采用不高于30℃的温水)，用手持式搅拌器进行充分搅拌，搅拌时间应大于3min，直到修补砂浆均匀粘稠。

其它步骤及参数与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是：所述步骤三中采用步骤二得到的修补砂浆修补待修复区域路面的具体过程为：

当待修复区域路面的厚度小于2cm时，全部采用修补砂浆进行修补；

当待修复区域路面的厚度大于2cm时，在基底层上倒入一层1cm厚的修补砂浆，再撒上一层碎石，将碎石沉浸于砂浆中，碎石层低于原始路面1cm，再倒入修补砂浆；补砂浆具有很高的流动性，会自动填充到碎石的孔隙中，只需要用抹子抹平表面，等修补砂浆凝固之后可以进行表面刻槽等处理。所述碎石的粒径为20cm～40cm(可根据情况自行调整)。掺入碎石修补，既能提高修补效果，又能节约修补砂浆用量。

其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：哈尔滨太平国际机场、牡丹江机场机坪应急修补工程及黑龙江省部分高速公路快速修补工程

本发明配制的砂浆已经应用于哈尔滨太平国际机场、牡丹江机场、黑龙江省部分高速公路的应急修补工程，所配制的高性能快速修补砂浆具有大流动度、可灌浆、微膨胀等优良性能，具体施工方案是：利用晚上机场空闲时间，对破损道面进行修补施工，砂浆加水搅拌2h后强度就可以满足飞机起降、道路通行的要求，实现了不停航、快速开放交通的目标。修补的飞机道面和高速公路工程经过黑龙江严寒地区冬季的考验，证明了本专利配制的修补砂浆抗冻融性能和耐久性能良好。

本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种道路修补砂浆干粉的制备方法，其特征在于：所述道路修补砂浆干粉的制备方法包括以下步骤：

步骤一：将硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥混合并搅拌均匀，得到混合后的水泥；

步骤二：向步骤一混合后的水泥中加入矿物掺合料并搅拌均匀，得到复合胶凝材料；所述矿物掺合料为硅灰、粉煤灰、矿粉和生石灰；

向混合后的水泥中加入矿物掺合料的比例具体为：按照步骤一混合后的水泥总质量的4％、6％、5％和5％依次加入硅灰、粉煤灰、矿粉和生石灰；

步骤三：向步骤二得到的复合胶凝材料中加入复合外加剂并搅拌均匀，得到加入复合外加剂后的复合胶凝材料；所述复合外加剂为碳酸锂、高效减水剂、硼酸、酒石酸、甲基纤维素、偏磷酸钠；

所述步骤三中向步骤二得到的复合胶凝材料中加入复合外加剂的比例具体为：根据复合胶凝材料的质量百分比，加入1％的碳酸锂、0.3％的高效减水剂、0.3％的硼酸、0.6％的酒石酸、0.4％的甲基纤维素、0.5％的偏磷酸钠；

步骤四：将不同粒径的石英砂混合均匀后，加入聚丙烯纤维并持续搅动，直至聚丙烯纤维与石英砂混合均匀，得到加入聚丙烯纤维的石英砂；所述不同粒径的石英砂为：20目～40目的粗砂、40目～70目的中砂和70目～140目的细砂；

步骤五：取等质量的步骤三得到的加入复合外加剂后的复合胶凝材料和步骤四得到的加入聚丙烯纤维的石英砂，持续搅拌形成各组分均匀的砂浆干粉。

2.根据权利要求1所述的一种道路修补砂浆干粉的制备方法，其特征在于：所述步骤一中将硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥混合的比例为：按质量比3:2混合。

3.根据权利要求2所述的一种道路修补砂浆干粉的制备方法，其特征在于：所述步骤四中得到加入聚丙烯纤维的石英砂的具体过程为：

将粗砂、中砂和细砂按照质量比2：2：1混合均匀后，加入三种石英砂总质量0.15％的聚丙烯纤维并混合均匀，得到加入聚丙烯纤维的石英砂。

4.一种利用权利要求1制备的道路修补砂浆干粉进行道路修补的方法，其特征在于：一种利用道路修补砂浆干粉进行道路修补的方法包括以下步骤：

步骤一：将待修复区域路面切割并分离，将待修复区域混凝土路面凿除，并将破碎的混凝土扫除干净；

步骤二：根据待修复区域的面积和厚度，计算砂浆干粉和纯净水的用量，将砂浆干粉和纯净水充分搅拌，搅拌时间大于等于3min，得到修补砂浆；

步骤三：采用步骤二得到的修补砂浆修补待修复区域路面。

5.根据权利要求4所述的一种利用道路修补砂浆干粉进行道路修补的方法，其特征在于：所述步骤二中根据待修复区域的面积和厚度，计算砂浆干粉和纯净水的用量的具体过程为：

20kg砂浆干粉配合3.2kg纯净水，修补面积为1m²，厚度为1cm的路面；根据待修复区域的面积和厚度，计算出砂浆干粉和纯净水的用量。

6.根据权利要求5所述的一种利用道路修补砂浆干粉进行道路修补的方法，其特征在于：所述步骤三中采用步骤二得到的修补砂浆修补待修复区域路面的具体过程为：

当待修复区域路面的厚度小于2cm时，全部采用修补砂浆进行修补；

当待修复区域路面的厚度大于2cm时，在基底层上倒入一层1cm厚的修补砂浆，再撒上一层碎石，将碎石沉浸于砂浆中，碎石层低于原始路面1cm，再倒入修补砂浆；所述碎石的粒径为20～40mm。