CN108821705A - 一种硅酸盐水泥基路面修补材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅酸盐水泥基路面修补材料及其制备方法，该修补材料按质量比包括以下组分：硅酸盐水泥:矿渣:活性纳米二氧化硅:河砂:玻璃纤维:聚羧酸减水剂:三乙醇胺:三异丙醇胺＝25～35:2～3:2～3:50～60:0.1～0.2:0.2～0.3:0.04～0.05:0.04～0.05；其制备步骤如下:1)将硅酸盐水泥、矿渣、活性纳米二氧化硅、河砂、玻璃纤维、三乙醇胺和三异丙醇胺按质量比称取并干拌，混合均匀后得水泥基路面修补干料；2)在水泥基路面修补干料中加入水及聚羧酸减水剂，搅拌均匀即可。本发明的硅酸盐水泥基路面修补材料工作性好、早期强度高、中后期强度无倒缩，适合用作路面快速修补材料。

Description

一种硅酸盐水泥基路面修补材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硅酸盐水泥基路面修补材料及其制备方法，属于混凝土路面快速修补技术领域。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展，我国铺装的公路总里程超过190万公里，其中，水泥混凝土路面占总里程的70％左右。随着旧水泥混凝土路面使用年限的增加，早期修建的水泥混凝土路面由于设计、施工、后期养护及超载交通等原因，均已发生不同程度的结构性和非结构性破坏，例如裂缝、坑槽和层状剥落等，因此需要对路面进行修补。
目前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。无机类主要是普通水泥基材料及特种水泥，这类修补材料存在早期强度低、养护硬化时间长、后期强度倒缩等问题；有机类主要是树脂混凝土，这类修补材料存在耐久性差、价格昂贵、与旧混凝土匹配性差等问题，因此开发一种低廉的、性能良好的路面快速修补材料对路面进行修补具有重要的意义。
矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品，我国是钢铁大国，也是矿渣排放大国。随着我国钢铁产业的发展，出现了大量的工业废渣，工业废渣的大量堆积不仅侵占了大量土地，而且污染环境，急需利用，因此合理有效的利用矿渣可以实现节能环保可持续发展。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供了一种硅酸盐水泥基路面修补材料及其制备方法，该修补料工作性好、早期强度高、中后期强度无倒缩，适合用作路面快速修补材料，且充分利用了工业废渣，保护自然环境。
技术方案：本发明提供了一种硅酸盐水泥基路面修补材料，该修补材料按质量比包括以下组分：
硅酸盐水泥:矿渣:活性纳米二氧化硅:河砂:玻璃纤维:聚羧酸减水剂:三乙醇胺:三异丙醇胺＝25～35:2～3:2～3:50～60:0.1～0.2:0.2～0.3:0.04～0.05:0.04～0.05。
其中：
所述的硅酸盐水泥为P·O且强度等级≥42.5的硅酸盐水泥。
所述的矿渣为比表面积≥380m2/kg的优质矿渣。
所述的活性纳米二氧化硅的粒径分布范围为1～100nm。
所述的河砂为水洗河砂且粒径小于4.75mm。
所述的玻璃纤维为二氧化锆的含量高于16.0wt％、且长度为6～12mm的耐碱玻璃纤维。
本发明还提供了一种硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)将所述硅酸盐水泥、矿渣、活性纳米二氧化硅、河砂、玻璃纤维、三乙醇胺和三异丙醇胺按照质量比称取并干拌，混合均匀后得到水泥基路面修补干料；
2)工程应用时，在水泥基路面修补干料中按比例加入水及聚羧酸减水剂，搅拌均匀得到所述的硅酸盐水泥基路面修补材料。
其中：
步骤1)所述的干拌是指利用搅拌机在搅拌频率为140～280r/min的条件下干拌1～3min。
步骤2)所述的在水泥基路面修补干料中按比例加入水及聚羧酸减水剂，加入的水与硅酸盐水泥的质量比为7～12：25～35。
步骤2)所述的搅拌均匀的搅拌频率为45～60r/min，搅拌时长为2～4min。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优势：
1、本发明提供的硅酸盐水泥基路面修补材料掺有硅酸盐水泥，可避免后期强度倒缩问题，而且可大大降低材料成本；
2、本发明提供的硅酸盐水泥基路面修补材料掺有活性纳米二氧化硅，可大幅提高快速修补材料早期强度，同时提高修补材料与被修补材料之间的粘结；
3、本发明提供的硅酸盐水泥基路面修补材料掺有三乙醇胺和三异丙醇胺早强剂，可实现材料早硬快强效果；
4、本发明提供的硅酸盐水泥基路面修补材料掺有耐碱玻璃纤维，可提高材料的韧性、抗折强度、抗冲击能力及耐磨耐老化功能，减少收缩；
5、本发明提供的硅酸盐水泥基路面修补材料充分利用了工业废渣，可降低工业废渣对环境的污染，保护自然环境，实现可持续发展，同时降低材料成本；
6、本发明提供的硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法只需将原材料提前配料、混合均匀，施工时直接加入水及减水剂即可，使得施工更加便捷，施工时不会产生复杂的工艺，只需要施工人员具备一定的施工经验即可。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据本发明的内容作出的进一步非实质性改进和调整仍然属于本发明的保护范围。
本发明公开了一种硅酸盐水泥基路面修补材料及其制备方法，该硅酸盐水泥基路面修补材料使用硅酸盐水泥，可避免使用硫铝酸盐水泥时出现的后期强度倒缩问题，同时降低了经济成本；掺加活性纳米二氧化硅可大幅提高快速修补材料早期强度，同时提高修补材料与被修补材料之间的粘结；采用三乙醇胺和三异丙醇胺早强剂可达到材料早硬快强效果。
实施例1
一种硅酸盐水泥基路面修补材料，该修补材料按质量比包括以下组分：
硅酸盐水泥:矿渣:活性纳米二氧化硅:河砂:玻璃纤维:聚羧酸减水剂:三乙醇胺:三异丙醇胺＝25:3:3:60:0.2:0.2:0.04:0.05。
所述的硅酸盐水泥为P·O且强度等级为42.5的硅酸盐水泥。
所述的矿渣为比表面积为380m2/kg的优质矿渣。
所述的活性纳米二氧化硅的粒径分布范围为1～100nm。
所述的河砂为水洗河砂且粒径小于4.75mm。
所述的玻璃纤维为二氧化锆的含量高于16.0wt％、且长度为12mm的耐碱玻璃纤维。
一种硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述硅酸盐水泥、矿渣、活性纳米二氧化硅、河砂、玻璃纤维、三乙醇胺、三异丙醇胺按照质量比添加到搅拌机搅拌桶内，在搅拌频率为140r/min的条件下干拌3min，使各种粉料混合均匀得到水泥基路面修补干料；
2)工程应用时，在水泥基路面修补干料中加入水及减水剂，在50r/min的搅拌评率下搅拌3min，形成均匀的流动性良好的浆体，即硅酸盐水泥基路面修补材料，加入的水的质量与硅酸盐水泥的质量比为8.51:25。
实施例2
一种硅酸盐水泥基路面修补材料，该修补材料按质量比包括以下组分：
硅酸盐水泥:矿渣:活性纳米二氧化硅:河砂:玻璃纤维:聚羧酸减水剂:三乙醇胺:三异丙醇胺＝35:2:2:50:0.1:0.3:0.05:0.04。
所述的硅酸盐水泥为P·O且强度等级等于52.5的硅酸盐水泥。
所述的矿渣为比表面积为450m2/kg的优质矿渣。
所述的活性纳米二氧化硅的粒径分布范围为1～100nm。
所述的河砂为水洗河砂且粒径小于4.75mm。
所述的玻璃纤维为二氧化锆的含量高于16.0wt％、且长度为8mm的耐碱玻璃纤维。
一种硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述硅酸盐水泥、矿渣、活性纳米二氧化硅、河砂、玻璃纤维、三乙醇胺、三异丙醇胺按照质量比添加到搅拌机搅拌桶内，在搅拌频率为280r/min的条件下干拌1min，使各种粉料混合均匀得到水泥基路面修补干料；
2)工程应用时，在水泥基路面修补干料中加入水及减水剂，在45r/min的搅拌评率下搅拌4min，形成均匀的流动性良好的浆体，即硅酸盐水泥基路面修补材料，加入的水的质量与硅酸盐水泥的质量比为10.51:35。
实施例3
一种硅酸盐水泥基路面修补材料，该修补材料按质量比包括以下组分：
硅酸盐水泥:矿渣:活性纳米二氧化硅:河砂:玻璃纤维:聚羧酸减水剂:三乙醇胺:三异丙醇胺＝28:2:3:54.51:0.2:0.2:0.05:0.04。
所述的硅酸盐水泥为P·O且强度等级等于42.5的硅酸盐水泥。
所述的矿渣为比表面积400m2/kg的优质矿渣。
所述的活性纳米二氧化硅的粒径分布范围为1～100nm。
所述的河砂为水洗河砂且粒径小于4.75mm。
所述的玻璃纤维为二氧化锆的含量高于16.0wt％、且长度为10mm的耐碱玻璃纤维。
一种硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述硅酸盐水泥、矿渣、活性纳米二氧化硅、河砂、玻璃纤维、三乙醇胺、三异丙醇胺按照质量比添加到搅拌机搅拌桶内，在搅拌频率为180r/min的条件下干拌2min，使各种粉料混合均匀得到水泥基路面修补干料；
2)工程应用时，在水泥基路面修补干料中加入水及减水剂，在60r/min的搅拌评率下搅拌2min，形成均匀的流动性良好的浆体，即硅酸盐水泥基路面修补材料，加入的水的质量与硅酸盐水泥的质量比为12:28。
实施例4
一种硅酸盐水泥基路面修补材料，该修补材料按质量比包括以下组分：
硅酸盐水泥:矿渣:活性纳米二氧化硅:河砂:玻璃纤维:聚羧酸减水剂:三乙醇胺:三异丙醇胺＝30:3:2:57.51:0.1:0.3:0.04:0.05。
所述的硅酸盐水泥为P·O且强度等级等于52.5的硅酸盐水泥。
所述的矿渣为比表面积为380m2/kg的优质矿渣。
所述的活性纳米二氧化硅的粒径分布范围为1～100nm。
所述的河砂为水洗河砂且粒径小于4.75mm。
所述的玻璃纤维为二氧化锆的含量高于16.0wt％、且长度为6mm的耐碱玻璃纤维。
一种硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述硅酸盐水泥、矿渣、活性纳米二氧化硅、河砂、玻璃纤维、三乙醇胺、三异丙醇胺按照质量比添加到搅拌机搅拌桶内，在搅拌频率为220r/min的条件下干拌2.5min，使各种粉料混合均匀得到水泥基路面修补干料；
2)工程应用时，在水泥基路面修补干料中加入水及减水剂，在55r/min的搅拌评率下搅拌3.5min，形成均匀的流动性良好的浆体，即硅酸盐水泥基路面修补材料，加入的水的质量与硅酸盐水泥的质量比为7:30。
实施例5
一种硅酸盐水泥基路面修补材料，该修补材料按质量比包括以下组分：
硅酸盐水泥:矿渣:活性纳米二氧化硅:河砂:玻璃纤维:聚羧酸减水剂:三乙醇胺:三异丙醇胺＝30:2:3:55:0.15:0.25:0.04:0.05。
所述的硅酸盐水泥为P·O且强度等级大于等于52.5的硅酸盐水泥。
所述的矿渣为比表面积为430m2/kg的优质矿渣。
所述的活性纳米二氧化硅的粒径分布范围为1～100nm。
所述的河砂为水洗河砂且粒径小于4.75mm。
所述的玻璃纤维为二氧化锆的含量高于16.0wt％、且长度为12mm的耐碱玻璃纤维。
一种硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述硅酸盐水泥、矿渣、活性纳米二氧化硅、河砂、玻璃纤维、三乙醇胺、三异丙醇胺按照质量比添加到搅拌机搅拌桶内，在搅拌频率为250r/min的条件下干拌1.5min，使各种粉料混合均匀得到水泥基路面修补干料；
2)工程应用时，在水泥基路面修补干料中加入水及减水剂，在50r/min的搅拌评率下搅拌3.5min，形成均匀的流动性良好的浆体，即硅酸盐水泥基路面修补材料，加入的水的质量与硅酸盐水泥的质量比为9.51:30。
将实施例1～5制备得到的硅酸盐水泥基路面修补材料进行工程应用，对水泥基试件进行修补，检测修补后的试件性能技术指标(如表1)
表1修补后的试件性能技术指标
由表1可知，利用实施例1～5制备的硅酸盐水泥基路面修补材料进行修补的水泥基试件，其6h抗压强度均达到20MPa以上，28d抗压强度均达到40MPa以上，且修补效果优良，修复材料及系统无收缩开裂现象。

Claims (10)

1.一种硅酸盐水泥基路面修补材料，其特征在于:该修补材料按质量比包括以下组分：
硅酸盐水泥:矿渣:活性纳米二氧化硅:河砂:玻璃纤维:聚羧酸减水剂:三乙醇胺:三异丙醇胺＝25～35:2～3:2～3:50～60:0.1～0.2:0.2～0.3:0.04～0.05:0.04～0.05。
2.如权利要求1所述的一种硅酸盐水泥基路面修补材料，其特征在于:所述的硅酸盐水泥为P·O且强度等级≥42.5的硅酸盐水泥。
3.如权利要求1所述的一种硅酸盐水泥基路面修补材料，其特征在于:所述的矿渣为比表面积≥380m2/kg的优质矿渣。
4.如权利要求1所述的一种硅酸盐水泥基路面修补材料，其特征在于:所述的活性纳米二氧化硅的粒径分布范围为1～100nm。
5.如权利要求1所述的一种硅酸盐水泥基路面修补材料，其特征在于:所述的河砂为水洗河砂且粒径小于4.75mm。
6.如权利要求1所述的一种硅酸盐水泥基路面修补材料，其特征在于:所述的玻璃纤维为二氧化锆含量高于16.0wt％、且长度为6～12mm的耐碱玻璃纤维。
7.一种如权利要求1所述的硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，其特征在于:该方法包括以下步骤：
1)将所述硅酸盐水泥、矿渣、活性纳米二氧化硅、河砂、玻璃纤维、三乙醇胺和三异丙醇胺按照质量比称取并干拌，混合均匀后得到水泥基路面修补干料；
2)工程应用时，在水泥基路面修补干料中按比例加入水及聚羧酸减水剂，搅拌均匀得到所述的硅酸盐水泥基路面修补材料。
8.如权利要求7所述的一种硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，其特征在于:步骤1)所述的干拌是指利用搅拌机在搅拌频率为140～280r/min的条件下干拌1～3min。
9.如权利要求7所述的一种硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，其特征在于:步骤2)所述的在水泥基路面修补干料中按比例加入水及聚羧酸减水剂，加入的水与硅酸盐水泥的质量比为7～12：25～35。
10.如权利要求7所述的一种硅酸盐水泥基路面修补材料的制备方法，其特征在于:步骤2)所述的搅拌均匀的搅拌频率为45～60r/min，搅拌时长为2～4min。
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