CN109626920A - 一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法 - Google Patents

一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，按重量份计，包括如下组分：普通硅酸盐水泥20~30份，硫铝酸盐水泥4~8份，硅灰3~5份，粉煤灰3~5份，粗骨料30~50份，细骨料20~30份，快凝早强组分1.2~1.5份，高性能减水剂0.4~0.8份，纤维素纤维0.03~0.05份，水9~12份。本发明具有高抗压强度和抗弯拉强度，长龄期强度无倒缩；且抗冻性、抗渗性、抗蚀性等耐久性能十分优异。

Description

一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制 备方法
技术领域
本发明涉及混凝土路面修复材料技术领域，具体涉及一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法。
背景技术
水泥混凝土路面因其具备原材料价格低廉且储量丰富、制备工艺简单以及经久耐用等特点而得以广泛应用。然而，其服役一定年限后，在环境侵蚀和行车荷载耦合作用下易出现裂缝、孔洞坑槽、边角断裂及表层脱落等局部病害，如若这些局部病害得不到有效、及时修复，病害将会进一步加剧，最终影响行车舒适性、安全性以及路面使用寿命。
现有针对水泥混凝土路面病害的水泥基类修复材料主要包括以下几类：1）普通水泥混凝土修补材料，其存在与旧混凝土路面结合差、开放交通时间长及耐久性能差等缺点；2）聚合物改性水泥基修复材料，其存在成本高、对环境污染大及强度低等不足之处；3）普通早强类水泥基修复材料，其存在配方复杂、后期强度存在倒缩以及收缩变形不一致易产生界面裂缝等缺点。基于当前水泥基类修补材料存在的技术问题，制备一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料非常有必要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，通过设计原材料组成及配比，提高修复材料力学强度和耐久性能。
一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，采用的技术方案是：
按质量份数计，包括以下组份：胶凝材料25~40份，粗骨料30~50份，细骨料20~30份，快凝早强组分1.2~1.5份，高性能减水剂0.4~0.8份，纤维素纤维0.03~0.05份，水9~12份。
进一步地，所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥20~30份，硫铝酸盐水泥4~8份，硅灰3~5份，粉煤灰3~5份；
进一步地，所述硅灰为微硅粉，烧失量为1.9%；
进一步地，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；
进一步地，所述粗骨料为粒径5~10mm的天然碎石；
进一步地，所述细骨料为细度模数为2.4的天然河砂；
进一步地，所述高性能减水剂为聚羧酸高性能减水剂或者萘系减水剂的一种；
进一步地，所述快凝早强组分为硫酸铝（Al2（SO4）3●18H2O）、三乙醇胺（TEA）、弗化钠（NaF）和甲酸（HCOOH）四者的混合物；更为具体地，四者比例为4:4:1:1；
进一步地，所述纤维素纤维直径为15~20μm，长度为2~3cm。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述质量比称好各组分原材料；
（2）将粗骨料、细骨料、胶凝材料、快凝早期组分和纤维加入搅拌机；
（3）启动搅拌机，将材料拌合均匀，拌和过程中徐徐加入水和减水剂的混合物；
（4）水和减水剂加完后，继续拌合2min，至拌合物有浆体产生，而后将拌合物倾倒在铁板上，人工翻拌1~2min后装入试模；
（5）将试模在振动台上振动1min；
（6）将混凝土试件置于标准养护条件下养护至待测龄期。
具体地，所述步骤（3）中，原材料加料时间不宜大于 2 min；
具体地，所述步骤（4）中，试模尺寸为150mmｘ150mmｘ150mm和100mm×100mm×400mm；
具体地，所述步骤（6）中，标准养护条件为20±2℃，相对湿度为95%以上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、修复材料早期抗压强度和抗弯拉强度高，强度增长速度快。6h抗压强度超过9.5MPa，1d抗压强度高达42.6MPa，抗弯拉强度可达4.8MPa，
2、修复材料长期强度无倒缩，且随龄期延长不断增长，28d抗压强度达82.1MPa，抗弯拉强度高达10.6MPa；
3、修复材料冻融循环次数远超过规范要求，抗渗等级超过P12，抗蚀系数超过95%。
具体实施方式
下面结合优选实施例对本发明进行详细说明。应当理解，优选实施例仅为了更好理解本发明技术方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，包括以下步骤：
实施例1：
一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，按质量份数计，包括以下组分：普通硅酸盐水泥20份，硫铝酸盐水泥4份，硅灰3份，粉煤灰3份；粗骨料40份，细骨料20份，快凝早强组分1.2份，萘系减水剂0.4份，纤维素纤维0.03份，水9份。
制备上述一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述质量比称好各组分原材料；
（2）将粗骨料、细骨料、胶凝材料、快凝早期组分和纤维加入搅拌机；
（3）启动搅拌机，将材料拌合均匀，拌和过程中徐徐加入水和减水剂的混合物；
（4）水和减水剂加完后，继续拌合2min，至拌合物有浆体产生，而后将拌合物倾倒在铁板上，人工翻拌1~2min后装入试模；
（5）将试模在振动台上振动1min；
（6）将混凝土试件置于标准养护条件下养护至待测龄期。
实施例2：
一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，按质量份数计，包括以下组份：普通硅酸盐水泥20份，硫铝酸盐水泥8份，硅灰5份，粉煤灰5份；粗骨料30份，细骨料22份，快凝早强组分1.3份，聚羧酸高性能减水剂0.6份，纤维素纤维0.04份，水10份。
制备上述一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述质量比称好各组分原材料；
（2）将粗骨料、细骨料、胶凝材料、快凝早期组分和纤维加入搅拌机；
（3）启动搅拌机，将材料拌合均匀，拌和过程中徐徐加入水和减水剂的混合物；
（4）水和减水剂加完后，继续拌合2min，至拌合物有浆体产生，而后将拌合物倾倒在铁板上，人工翻拌1~2min后装入试模；
（5）将试模在振动台上振动1min；
（6）将混凝土试件置于标准养护条件下养护至待测龄期。
实施例3：
一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，按质量份数计，包括以下组份：普通硅酸盐水泥30份，硫铝酸盐水泥4份，硅灰3份，粉煤灰3份；粗骨料30份，细骨料20份，快凝早强组分1.5份，聚羧酸高性能减水剂0.8份，纤维素纤维0.05份，水9份。
制备上述一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述质量比称好各组分原材料；
（2）将粗骨料、细骨料、胶凝材料、快凝早期组分和纤维加入搅拌机；
（3）启动搅拌机，将材料拌合均匀，拌和过程中徐徐加入水和减水剂的混合物；
（4）水和减水剂加完后，继续拌合2min，至拌合物有浆体产生，而后将拌合物倾倒在铁板上，人工翻拌1~2min后装入试模；
（5）将试模在振动台上振动1min；
（6）将混凝土试件置于标准养护条件下养护至待测龄期。
实施例4：
一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，按质量份数计，包括以下组份：普通硅酸盐水泥20份，硫铝酸盐水泥4份，硅灰3份，粉煤灰3份，粗骨料40份，细骨料20份，快凝早强组分1.2份，聚羧酸高性能减水剂0.4份，纤维素纤维0.05份，水9份。
制备上述一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，包括以下步骤：
（1）按上述质量比称好各组分原材料；
（2）将粗骨料、细骨料、胶凝材料、快凝早期组分和纤维加入搅拌机；
（3）启动搅拌机，将材料拌合均匀，拌和过程中徐徐加入水和减水剂的混合物；
（4）水和减水剂加完后，继续拌合2min，至拌合物有浆体产生，而后将拌合物倾倒在铁板上，人工翻拌1~2min后装入试模；
（5）将试模在振动台上振动1min；
（6）将混凝土试件置于标准养护条件下养护至待测龄期。
依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）规定，测试修复材料力学性能；依据《普通混凝土长期性能与耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）规定，测试修复材料耐久性能，测试结果如下表 1 所示。
表1 修复材料性能测试结果
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
6h抗压强度（MPa） 9.7 9.8 9.3 9.6
6h抗弯拉强度（MPa） 1.1 1.2 1.3 1.3
1d抗压强度（MPa） 41.9 42.9 41.0 41.7
1d抗弯拉强度（MPa） 4.8 4.9 4.9 4.9
28d抗压强度（MPa） 82.1 82.7 81.8 82.3
28d抗弯拉强度（MPa） 10.5 10.6 10.9 10.9
抗冻性能（质量损失率 < 5%） 2.9 2.5 3.6 3.0
抗渗等级（P） 12 13 13 12
收缩裂缝（目测） 无 无 少量 无
耐蚀系数（%） 96 97 96 98
由表1修复材料性能检测结果可知，本发明提供的技术方案配制的修复材料均具备较好的性能。对比实施例1和2可知，增加硫铝酸盐水泥、粉煤灰和硅灰组分比重，有助于提高修复材料强度；对比实施例1和4可知，纤维掺量增加对提高修复材料弯拉强度有积极作用。另外，由实施例1和4可知，与聚羧酸减水剂相比，萘系减水剂对提高修复材料早期（6h和1d）强度更有利，而对修复材料后期强度贡献较弱；对比实施例3和4可知，硫铝酸盐对修复材料强度影响比早强组分对修复材料强度影响更大，故为了提高修复材料强度，适当提高硫铝酸盐水泥比例更有效。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开技术方案基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：普通硅酸盐水泥20~30份，硫铝酸盐水泥4~8份，硅灰3~5份，粉煤灰3~5份，粗骨料30~50份，细骨料20~30份，快凝早强组分1.2~1.5份，高性能减水剂0.4~0.8份，纤维素纤维0.03~0.05份，水9~12份。
2.按照权利要求1所述的一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，其特征在于，所述硅灰为微硅粉，烧失量为1.9%。
3.按照权利要求1所述的一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
4.按照权利要求1所述的一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，其特征在于，所述粗骨料为粒径5~10mm天然碎石，所述细骨料为细度模数为2.4的天然河砂。
5.按照权利要求1所述的一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，其特征在于，所述高性能减水剂为聚羧酸高性能减水剂或者萘系减水剂的一种。
6.按照权利要求1所述的一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，其特征在于，所述快凝早强组分为硫酸铝（Al2（SO4）3●18H2O）、三乙醇胺（TEA）、弗化钠（NaF）和甲酸（HCOOH）四者的混合物，更为具体地，混合物中四者比例为4:4:1:1。
7.按照权利要求1所述的一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，其特征在于，所述纤维素纤维直径为15~20μm，长度为2~3cm。
8.按照权利要求1所述的一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，其特征在于，所述修复材料制备方法包括以下步骤：
8（1）按上述质量比称好各组分原材料；
8（2）将粗骨料、细骨料、胶凝材料、快凝早期组分和纤维加入搅拌机；
8（3）启动搅拌机，将材料拌合均匀，拌和过程中徐徐加入水和减水剂的混合物；
8（4）水和减水剂加完后，继续拌合2min，直至拌合物有浆体产生，而后将拌合物倾倒在铁板上，人工翻拌1~2min后装入试模；
8（5）将试模放在振动台上振动1min；
8（6）将混凝土试件置于标准养护条件下养护至待测龄期。
9.按照权利要求1所述的一种具有高强度和耐久性能的混凝土路面快速修复材料及制备方法，其特征在于，所述修复材料力学性能和耐久性能测试分别依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）和《普通混凝土长期性能与耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）规定。
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