CN109824328A - 一种复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料及其制备方法。技术方案如下：由A、B、C三种组分组成，所述A组分包括：按重量份计，水性聚氨酯多元醇乳液100份、催化剂4～10份；所述B组分为异氰酸酯固化剂；所述C组分包括：按重量份计，42.5号快硬硫铝酸盐水泥20～50份、矿物掺和物5～25份、超细石英砂10～28份、高性能减水剂1.0～2.0份、消泡剂0.05～0.12份、水10～20份；A、B、C三种组分的配合比例为：A组分：B组分：C组分＝1：0.1～0.6：6～15。本发明将硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料的水泥砂浆与水性聚氨酯掺配成复合灌浆材料，既可使灌浆材料快硬快凝缩短工期，又可达到防水、抗裂的目的。

Description

一种复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料及其制备方法

技术领域

本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料及其制备方法。

背景技术

灌浆技术广泛应用在各个工程领域中，灌浆技术中的灌浆材料按组成不同又分为：水泥灌浆材料、水泥砂浆灌浆材料、粘土灌浆材料、水泥粘土灌浆材料、水泥-水玻璃灌浆材料、高分子溶液化学灌浆材料。应用于道路工程贯入式复合混凝土路面的灌浆材料主要是水泥基的灌浆材料。普通水泥基灌浆材料由于水化反应，会出现收缩应变大，从而容易造成路面开裂问题。

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的二元胶态体系，因此水性聚氨酯既具备溶剂型聚氨酯耐磨性、耐低温性、耐水性、耐化学腐蚀性和高粘高韧性的特点，又兼备无毒环保、不燃、流动性大等溶剂型聚氨酯所没有的优点。

硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥比，由于其具有C₄A₃S和C₂S含量较多，使其硬化更快，早期强度高，抗盐蚀能力更优异，在对有工期要求、对施工部位有抗盐腐蚀要求的工程，硫铝酸盐水泥应作为首选材料。

中国专利CN107879702公开一种早强型半柔性路面用水泥基灌浆材料，该方法通过使用硫铝酸盐水泥达到早强的目的，可以保证路面施工后尽早通车。本方法水泥基灌浆料7天折压比过低，说明材料的抗裂性能没有过多的改善，如果为提升材料抗裂性能增加胶粉掺量，又势必增加成本，且降低浆料及路面强度。

中国专利CN1003172824B公开一种聚氨酯水泥复合灌浆材料，该灌浆材料利用单组份溶剂型聚氨酯遇水快速固化发泡的性能，使灌浆浆液在发泡反应的膨胀力作用下，加速向裂缝和空隙渗透，提高了堵水效果。在复合路面灌浆施工时，受施工工艺限制，灌浆浆液的终凝固化时间要保持十几分钟以上，才能保证各工序有足够时间开展实施，而该发明介绍的灌浆材料的固化时间在数十秒至数分钟之间，不适合作为复合混凝土路面的灌浆材料使用。

发明内容

本发明提供一种复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料及其制备方法，将硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料的水泥砂浆与水性聚氨酯掺配成复合灌浆材料，发挥各自优点，既可使灌浆材料快硬快凝缩短工期，又可达到防水、抗裂的目的。

本发明的技术方案如下：

一种复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料，由A、B、C三种组分组成，所述A组分包括：按重量份计，水性聚氨酯多元醇乳液100份、催化剂4～10份；所述B组分为异氰酸酯固化剂；所述C组分包括：按重量份计，42.5号快硬硫铝酸盐水泥20～50份、矿物掺和物5～25份、超细石英砂10～28份、高性能减水剂1.0～2.0份、消泡剂0.05～0.12份、水10～20份；A、B、C三种组分的配合比例为：A组分：B组分：C组分＝1：0.1～0.6：6～15。

进一步地，所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其中所述的水性聚氨酯多元醇乳液产品牌号为其羟基值为1.5％，粘度为10～500mPa·s。

进一步地，所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其中所述催化剂为三乙胺、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基苄胺中的一种或多种。

进一步地，所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其中所述异氰酸酯固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或两种。

进一步地，所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其中所述42.5号快硬硫铝酸盐水泥中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤1.8％。

进一步地，所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其中所述矿物掺合料为超细粉煤灰、超细硅灰粉、超细矿渣微粉的两者或三者混合物，三种材料的比例为：超细粉煤灰：超细硅灰粉：超细矿渣微粉：＝1：0.5～1.5：0.5～1.5。

进一步地，所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其中所述超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

进一步地，所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其中所述高性能减水剂为聚羧酸类减水剂。

进一步地，所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其中所述消泡剂为非离子表面活性剂、固体有机硅类消泡剂和聚合物类消泡剂中的一种或两种。

上述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将A组分原材料按所述比例混合并搅拌均匀，制成A液浆；

2)将C组分按原材料所述比例混合并搅拌均匀，制成C液浆；搅拌时间为8-15min；

3)将A液浆、B组分和C液浆按A液：B组分：C液＝1：0.1～0.6：6～15的配合比例混合，混合后的灌浆材料搅拌2～5min。

本发明的有益效果为：本发明的高分子复合灌浆材料具有高粘附性、收缩应变形小和快硬快凝的优点。由于水性聚氨酯材料和异氰酸酯(固化剂)材料在本发明复合灌浆材料中的使用，使羟基组分和NCO发生交联反应，反应产物增加了灌浆料材料的粘结力和韧性，改善了纯水泥基材料刚性过大的弊端，可以有效起到抗开裂的效果；硫铝酸盐水泥具有快硬快凝的性能，在矿物掺合料及硫铝酸盐专用的羧酸类减水剂的作用下，本发明复合灌浆料流动性更强，施工后养护时间更短，可以起到快速开放交通的作用。

具体实施方式

以下结合实施例和对比例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

A组分按重量份计，原材料包括：

水性聚氨酯多元醇乳液 100份

催化剂 5份

B组分为异氰酸酯固化剂；

C组分按重量份，原材料包括：

其中水性聚氨酯多元醇乳液为聚酯型多元醇乳液，使用烟台万华聚氨酯股份有限公司生产的产品，其牌号为

其中催化剂为N,N-二甲基甲酰胺。

其中异氰酸酯固化剂使用二苯基甲烷二异氰酸酯，生产厂家为拜耳(上海)聚氨酯有限公司，其型号为MDI2460M。

其中42.5号快硬硫铝酸盐水泥使用唐山北极熊建材有限公司生产的42.5号快硬硫铝酸盐水泥，其中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤2.0％。

其中矿物掺和物为超细粉煤灰和超细硅灰粉的混合物，比例为1:0.6。

其中超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

高性能减水剂为常规聚羧酸类减水剂，为德国巴斯夫集团产品，牌号为2651F。

消泡剂为固体有机硅类消泡剂，德国明凌化工集团产品，牌号为P803。

上述复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：

将A组分原材料按所述比例混合并搅拌均匀，制成A液浆；

将C组分按原材料所述比例混合并搅拌均匀，制成C液浆；搅拌时间为8-15min。

将A液浆、B组分和C液浆按A液：B组分：C液＝1：0.15：8的配合比例混合，混合后的灌浆材料搅拌2～5min。

实施例2

A组分按重量份计，原材料包括：

水性聚氨酯多元醇乳液 100份

催化剂 4.4份

B组分为异氰酸酯固化剂；

C组分按重量份，原材料包括：

其中水性聚氨酯多元醇乳液为聚酯型多元醇乳液，使用烟台万华聚氨酯股份有限公司生产的产品，其牌号为

其中催化剂为三乙胺。

其中异氰酸酯固化剂使用多亚甲基多苯基多异氰酸酯，优选方案为烟台万华聚氨酯股份有限公司产品，其牌号为PM-200。

其中42.5号快硬硫铝酸盐水泥使用唐山北极熊建材有限公司生产的42.5号快硬硫铝酸盐水泥，其中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤2.0％。

其中矿物掺和物为超细粉煤灰和超细硅灰粉的混合物，比例为1:1。

其中超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

高性能减水剂为常规聚羧酸类减水剂，德国巴斯夫集团产品，牌号为2651F。

消泡剂为固体有机硅类消泡剂，德国明凌化工集团产品，牌号为P803。

上述复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料的制备方法，，包括以下步骤：

将A组分原材料按所述比例混合并搅拌均匀，制成A液浆；

将C组分按原材料所述比例混合并搅拌均匀，制成C液浆；搅拌时间为8-15min。

将A液浆、B组分和C液浆按A液：B组分：C液＝1：0.2：10的配合比例混合，混合后的灌浆材料搅拌2～5min。

实施例3

A组分按重量份计，原材料包括：

水性聚氨酯多元醇乳液 100份

催化剂 4.8份

B组分为异氰酸酯固化剂；

C组分按重量份，原材料包括：

其中水性聚氨酯多元醇乳液为聚酯型多元醇乳液，使用烟台万华聚氨酯股份有限公司生产的产品，其牌号为

其中催化剂为三乙胺。

其中异氰酸酯固化剂使用二苯基甲烷二异氰酸酯，生产厂家为拜耳(上海)聚氨酯有限公司，其型号为MDI2460M。

其中42.5号快硬硫铝酸盐水泥使用唐山北极熊建材有限公司生产的42.5号快硬硫铝酸盐水泥，其中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤2.0％。

其中矿物掺和物为超细粉煤灰、超细硅灰粉和超细矿渣微粉的混合物，三种材料的比例为，超细粉煤灰：超细硅灰粉：超细矿渣微粉：＝1：0.6：0.6。

其中超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

高性能减水剂为常规聚羧酸类减水剂，德国巴斯夫集团产品，牌号为2651F。

消泡剂为固体有机硅类消泡剂，德国明凌化工集团产品，牌号为P803。

上述复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料的制备方法，，包括以下步骤：

将A组分原材料按所述比例混合并搅拌均匀，制成A液浆；

将C组分按原材料所述比例混合并搅拌均匀，制成C液浆；搅拌时间为8-15min。

将A液浆、B组分和C液浆按A液：B组分：C液＝1：0.15：10的配合比例混合，混合后的灌浆材料搅拌2～5min。

对比例

本对比例为普通水泥砂浆灌浆材料，按重量份计，原材料包括：

其中42.5号快硬硫铝酸盐水泥使用唐山北极熊建材有限公司生产的42.5号快硬硫铝酸盐水泥，其中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤2.0％。

其中矿物掺和物为超细粉煤灰、超细硅灰粉和超细矿渣微粉的混合物，三种材料的比例为，超细粉煤灰：超细硅灰粉：超细矿渣微粉：＝1：0.6：0.6。

其中超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

实施效果如下：

表1为实施例1、2、3和对比例的强度检测结果：

表2为实施例1、2、3和对比例的流动性检测结果：

样品编号	初始流动度(s)
		实施例1	16.8
实施例2	15.4
		实施例3	15.9
对比例	16.3

表3为实施例1、2、3和对比例的干缩性能检测结果：

表4为实施例1、2、3和对比例的折压比结果：

从表1可以看出，实施例1、2和3的早期强度和7天强度都高于对比例，说明本发明的高分子复合灌浆材料强度得到大幅提升；从表2可以看出，实施例1、2和3的流动度与对比例变化不大，说明本发明的高分子复合灌浆材料流动性能依旧良好，可以应用在复合混凝土路面灌浆施工中；从表3可以看出，实施例1、2和3的干缩量小于对比例的干缩量，干缩量下降幅度为15.9％～36.2％，说明本发明的高分子复合灌浆材料具有优良的耐候性；从表4可以看出，实施例1、2和3的折压比高于对比例的折压比，折压比提高幅度为19.4％～34.3％，说明本发明的高分子复合灌浆材料的韧性得到提高，可以显著提高复合混凝土路面的抗裂性能。

本发明仅公开列举部分实施例，但并不限定本发明。在本发明所述思路及范围内，可作各种变化或调整，例如对某份原材料组分增加或减少，但对该产品的效果可能不会产生实质性影响，那么这种改动同样属于本申请的权利要求保护范围所界定的范围之内。

Claims (10)

1.一种复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料，其特征在于，由A、B、C三种组分组成，所述A组分包括：按重量份计，水性聚氨酯多元醇乳液100份、催化剂4～10份；所述B组分为异氰酸酯固化剂；所述C组分包括：按重量份计，42.5号快硬硫铝酸盐水泥20～50份、矿物掺和物5～25份、超细石英砂10～28份、高性能减水剂1.0～2.0份、消泡剂0.05～0.12份、水10～20份；A、B、C三种组分的配合比例为：A组分：B组分：C组分＝1：0.1～0.6：6～15。

2.根据权利要求1所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其特征在于，所述的水性聚氨酯多元醇乳液产品牌号为 1832，其羟基值为1.5％，粘度为10～500mPa·s。

3.根据权利要求1所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其特征在于，所述催化剂为三乙胺、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基苄胺中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其特征在于，所述异氰酸酯固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其特征在于，所述42.5号快硬硫铝酸盐水泥中CaO含量≥50％，Al₂O₃含量≤1.8％。

6.根据权利要求1所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其特征在于，所述矿物掺合料为超细粉煤灰、超细硅灰粉、超细矿渣微粉的两者或三者混合物，三种材料的比例为：超细粉煤灰：超细硅灰粉：超细矿渣微粉：＝1：0.5～1.5：0.5～1.5。

7.根据权利要求1所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其特征在于，所述超细石英砂粒径范围为0.090mm～0.250mm，且0.106mm～0.212粒径范围内砂粒占比70％以上。

8.根据权利要求1所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其特征在于，所述高性能减水剂为聚羧酸类减水剂。

9.根据权利要求1所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料,其特征在于，所述消泡剂为非离子表面活性剂、固体有机硅类消泡剂和聚合物类消泡剂中的一种或两种。

10.如权利要求1-9任一项所述的复合混凝土路面用高分子复合灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将A组分原材料按所述比例混合并搅拌均匀，制成A液浆；

2)将C组分按原材料所述比例混合并搅拌均匀，制成C液浆；搅拌时间为8-15min；

3)将A液浆、B组分和C液浆按A液：B组分：C液＝1：0.1～0.6：6～15的配合比例混合，混合后的灌浆材料搅拌2～5min。