CN110395964A

CN110395964A - 一种抗分散性跑道路面修复材料

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Publication number: CN110395964A
Application number: CN201910506105.7A
Authority: CN
Inventors: 段耀祖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2019-11-01

Abstract

本发明涉及一种抗分散性跑道路面修复材料，属于建筑材料技术领域。本发明技术方案采用矿渣复合粉煤灰，通过重度盐碱土浸出液激发并通过添加纤维缠结，使制备的材料内部硬化浆体结构致密，随着龄期的延长，结构变得更加致密，有效改善材料的力学性能，提高材料的抗分散性能；本发明技术方案采用多孔气凝胶微球填充材料内部孔隙，密实材料内部的同时，提高湿凝胶的网络结构强度，由于正硅酸乙酯进入到气凝胶微球孔洞中之后会与网络骨架上的羟基发生缩合反应，从而形成新的硅氧键(‑Si‑O‑Si‑)结构的网络骨架，这样湿凝胶的网络结构就得到了加强，使其能够在常压干燥过程中承受住表面张力而不致出现，收缩或坍塌的现象，有效提高材料的抗分散性能。

Description

一种抗分散性跑道路面修复材料

技术领域

本发明涉及一种抗分散性跑道路面修复材料，属于建筑材料技术领域。

背景技术

目前，航空机场路面多为混凝土或沥青材料，其表面在使用过程中亦存在着渗漏水及开裂等病害情况，现有路面修补技术多采用直接水泥注浆的方法对道路损伤处进行修补，其中注浆材料的选用是注浆修复工程的基本问题，是保证注浆技术达到预期目的的最重要因素，是降低工程造价、节约成本的关键所在。

现代注浆材料主要分为粒状材料、化学材料以及由粒状材料和化学材料组成的复合材料。以水泥为主的粒状浆材具有结石强度高、材料来源广、价格低、运输贮存方便，以及注浆工艺简单等优点，是注浆材料的主体。但由于常用水泥颗粒较粗，一般只能灌注到直径大于0.2mm的孔隙中，对中、小孔隙不易灌注，且由于其凝固时间比较长，在有一定流速的水流部位注浆处理时浆液容易在凝固前被水稀释或者冲走.应用范围受到局限。化学注浆是工程防渗的一项新技术，在国外化学注浆堵水防渗已广泛应用于隧道养护加固等领域，与常规水泥注浆技术相比，化学注浆有其独特的优势，可以解决常规水泥注浆方法难于解决的工程难题。化学浆材比水泥浆材具有较好的可灌性，浆液粘度低，能注入到微细孔隙中，并且可按工程要求调节其浆液的凝固时间，有时可达到瞬间胶凝，比较适合在有流动水的部位进行堵漏或者防渗处理。

尽管以各种新材料为前导的化学注浆技术不断发展，但限予经济因素和环境保护等原因，水泥注浆材料仍然占据着注浆材料的主导地位。针对水泥浆材和化学浆材的不足，世界各国开展了大量改善现有注浆材料和研制新型注浆材料的工作，推出了一批高强度、高渗透性、高性能的改进型浆材，其中所取得的成果大多数为水泥浆改性，即水泥基灌浆材料，见诸于报道的品种已达百余种以上。

总的来说，目前的利用注浆材料用于机长路面的修复，多片面追求速凝效果和强度，对于材料的可泵性和抗分散性考虑不足。当材料注入含水构造后，易被水冲散稀释，从而改变了既定的注浆材料浆液配合比，失去了原有性能，无法对含水构造进行有效封堵。传统的热熔聚氨酯浆材在机场跑道基层病害修复中受热膨胀严重，常涨出路面，危及飞机起降安全，且热熔注浆需专门设备，限制了该类注浆材料的推广。而一般的聚氨酯注浆材料的耐水性较差，与水泥路面的接合力因水解而遭破坏。同时，目前注浆材料价格较为昂贵也是制约其广泛工程应用的瓶颈。

总的来说，目前的注浆材料在用于机场跑道基层修复方面还稍显不足，如何开发出一种具有良好的水密、气密作用，并具有弹性、粘接性以及良好的耐久性、耐候性、能经受热胀冷缩，防腐拉伸、压缩而不被破坏，从而起到长期保护机场跑道路面不被破坏作用的注浆材料，对保障机场跑道安全并具有长期的使用寿命具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前的利用注浆材料用于机场路面的修复，多片面追求速凝效果和强度，对于材料抗分散性考虑不足的问题，提供了一种抗分散性跑道路面修复材料。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）按质量比1:10，将蒙脱土与去离子水搅拌混合并超声分散，收集得分散浆液并将分散浆液置于三口烧瓶中，再分别称量分散浆液、聚硅氧烷和硅烷偶联剂置于三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应，得反应分散液并过滤，收集滤渣后洗涤并干燥处理，研磨分散得改性蒙脱土颗粒；

（2）按质量比1:2，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合并研磨过筛，收集过筛颗粒，再取重度盐碱土并按质量比1:10，将其与去离子水搅拌混合并置于室温下静置，离心分离并收集上层清液；

（3）按重量份数计，分别称量45～50份硅溶胶、3～5份改性蒙脱土颗粒、3～5份质量分数1％硝酸和6～8份无水乙醇置于烧杯中，搅拌混合得混合液，再称取混合液、正庚烷、正丁醇和司班-80置于烧杯中，搅拌混合并收集得基体液；

（4）按质量比1:8，将质量分数5％氨水滴加至基体液中，待滴加完成后，过滤并收集下层沉淀，洗涤、干燥得改性颗粒；

（5）将改性颗粒置于45～55℃下干燥6～8h，得干燥改性颗粒并按重量份数计，分别称量45～50份过筛颗粒、35～40份上层清液、10～15份干燥改性颗粒和6～8份聚丙烯纤维置于胶砂振实台上振荡处理并浇注至模具中；

（6）将模具置于室温下静置固化并脱模，收集得脱模材料并按质量比1:5，将脱模材料浸泡至硅溶胶中，静置后干燥，即可制备得所述的抗分散性跑道路面修复材料。

步骤（1）所述的分散浆液、聚硅氧烷和硅烷偶联剂之间混合比例为按重量份数计，分别称量45～50份分散浆液、10～15份聚硅氧烷和1～2份硅烷偶联剂。

步骤（1）所述的硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。

步骤（1）所述的洗涤并干燥处理步骤为用去离子水和丙酮分别冲洗3～5次，再在85～95℃下干燥6～8h。

步骤（2）所述的过筛颗粒粒径为100目。

步骤（2）所述的离心分离速率为1500～1800r/min。

步骤（3）所述的基体液组成为按重量份数计，分别称量45～50份混合液、10～15份正庚烷、6～8份正丁醇和1～2份司班-80。

步骤（2）所述的重度盐碱土为pH为10.0重度盐碱土。

步骤（4）所述的氨水滴加速率为1～2ml/min。

步骤（6）所述的硅溶胶固含量为15％。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明技术方案采用矿渣复合粉煤灰，通过重度盐碱土浸出液激发并通过添加纤维缠结，使制备的材料内部硬化浆体结构致密，随着龄期的延长，结构变得更加致密，同时可以看出纤维与基体结合较紧密，纤维的拔出长度较长，有良好的增韧效果，有效改善材料的力学性能，通过材料纤维作为加强筋和锚固作用，改善传统纤维添加在材料内部简单复合的技术方案，进一步提高材料的抗分散性能；

（2）本发明技术方案采用多孔气凝胶微球填充材料内部孔隙，密实材料内部的同时，经硅溶胶浸泡后固化，提高湿凝胶的网络结构强度，在湿凝胶的浸泡与老化过程中，由于正硅酸乙酯进入到气凝胶微球孔洞中之后会与网络骨架上的羟基发生缩合反应，从而形成新的硅氧键(-Si-O-Si-)结构的网络骨架，这样湿凝胶的网络结构就得到了加强，使其能够在常压干燥过程中承受住表面张力而不致出现，收缩或坍塌的现象，有效提高材料的抗分散性能；

（3）本发明技术方案采用有机化改性蒙脱土材料改善跑道路面材料的结构性能，由于蒙脱土是一种硅酸盐天然矿物，自然储量丰富，性能优良，价格低廉，通过有机化改性蒙脱土材料并使其添加至修补材料中，路面中的沥青材料沥青大分子进入有机蒙脱土的硅酸盐片层之间，使蒙脱土的层间距增大并形成了一种稳定插层型复合材料，形成一种均匀且具有插层型结构，弱化了钙离子对蒙脱土层间硅氧四面体和铝氧八面体的束缚作用，从而影响了层间结构中硅氧四面体和铝氧八面体的对称性，使得沥青的玻璃化转变温度有效提高，这意味着沥青在高温时处于玻璃态的温度范围变大，使沥青在高温时具有较好的黏性和弹性，提高了沥青的高温稳定性性能和使用时效性，同时有机化蒙脱土有效地提高了沥青的高温稳定性，这可以解释为插层型结构的复合材料中蒙脱土的片层结构阻碍了高温下沥青分子链的运动，从而使得沥青软化点和黏度增大，有效提高材料改性后的耐疲劳性能和力学强度。

具体实施方式

按质量比1:10，将蒙脱土与去离子水搅拌混合并置于200～300W下超声分散10～15min，收集得分散浆液并将分散浆液置于三口烧瓶中，再按重量份数计，分别称量45～50份分散浆液、10～15份聚硅氧烷和1～2份硅烷偶联剂置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于75～85℃下保温反应2～3h，得反应分散液并过滤，收集滤渣并用去离子水和丙酮分别冲洗3～5次，再在85～95℃下干燥6～8h，研磨分散得改性蒙脱土颗粒；按质量比1:2，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合并研磨过100目筛，收集过筛颗粒，再取重度盐碱土并按质量比1:10，将其与去离子水搅拌混合并置于室温下静置6～8h，在1500～1800r/min下离心分离并收集上层清液；按重量份数计，分别称量45～50份固含量15％硅溶胶、3～5份改性蒙脱土颗粒、3～5份质量分数1％硝酸和6～8份无水乙醇置于烧杯中，搅拌混合得混合液，再按重量份数计，分别称量45～50份混合液、10～15份正庚烷、6～8份正丁醇和1～2份司班-80置于烧杯中，搅拌混合并收集得基体液，按质量比1:8，将质量分数5％氨水滴加至基体液中，控制氨水滴加速率为1～2mL/min，待滴加完成后，过滤并收集下层沉淀，用丙酮冲洗3～5次后，真空冷冻干燥得改性颗粒；将改性颗粒置于45～55℃下干燥6～8h，得干燥改性颗粒并按重量份数计，分别称量45～50份过筛颗粒、35～40份上层清液、10～15份干燥改性颗粒和6～8份聚丙烯纤维置于胶砂振实台上振荡处理并收集胶凝材料，在室温下静置固化并脱模，收集得脱模材料并按质量比1:5，将脱模材料浸泡至固含量15％硅溶胶中，静置6～8h后，置于45～50℃下干燥6～8h，即可制备得所述的抗分散性跑道路面修复材料。

实例1

按质量比1:10，将蒙脱土与去离子水搅拌混合并超声分散，收集得分散浆液并将分散浆液置于三口烧瓶中，再分别称量分散浆液、聚硅氧烷和硅烷偶联剂置于三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应，得反应分散液并过滤，收集滤渣后洗涤并干燥处理，研磨分散得改性蒙脱土颗粒；按质量比1:2，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合并研磨过筛，收集过筛颗粒，再取重度盐碱土并按质量比1:10，将其与去离子水搅拌混合并置于室温下静置，离心分离并收集上层清液；按重量份数计，分别称量45份硅溶胶、3份改性蒙脱土颗粒、3份质量分数1％硝酸和6份无水乙醇置于烧杯中，搅拌混合得混合液，再称取混合液、正庚烷、正丁醇和司班-80置于烧杯中，搅拌混合并收集得基体液；按质量比1:8，将质量分数5％氨水滴加至基体液中，待滴加完成后，过滤并收集下层沉淀，洗涤、干燥得改性颗粒；将改性颗粒置于45℃下干燥6h，得干燥改性颗粒并按重量份数计，分别称量45份过筛颗粒、35份上层清液、10份干燥改性颗粒和6份聚丙烯纤维置于胶砂振实台上振荡处理并浇注至模具中；将模具置于室温下静置固化并脱模，收集得脱模材料并按质量比1:5，将脱模材料浸泡至硅溶胶中，静置后干燥，即可制备得所述的抗分散性跑道路面修复材料。分散浆液、聚硅氧烷和硅烷偶联剂之间混合比例为按重量份数计，分别称量45份分散浆液、10份聚硅氧烷和1份硅烷偶联剂。硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。洗涤并干燥处理步骤为用去离子水和丙酮分别冲洗3次，再在85℃下干燥6h。过筛颗粒粒径为100目。离心分离速率为1500r/min。基体液组成为按重量份数计，分别称量45份混合液、10份正庚烷、6份正丁醇和1份司班-80。重度盐碱土为pH为10.0重度盐碱土。氨水滴加速率为1ml/min。硅溶胶固含量为15％。

实例2

按质量比1:10，将蒙脱土与去离子水搅拌混合并超声分散，收集得分散浆液并将分散浆液置于三口烧瓶中，再分别称量分散浆液、聚硅氧烷和硅烷偶联剂置于三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应，得反应分散液并过滤，收集滤渣后洗涤并干燥处理，研磨分散得改性蒙脱土颗粒；按质量比1:2，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合并研磨过筛，收集过筛颗粒，再取重度盐碱土并按质量比1:10，将其与去离子水搅拌混合并置于室温下静置，离心分离并收集上层清液；按重量份数计，分别称量47份硅溶胶、4份改性蒙脱土颗粒、4份质量分数1％硝酸和7份无水乙醇置于烧杯中，搅拌混合得混合液，再称取混合液、正庚烷、正丁醇和司班-80置于烧杯中，搅拌混合并收集得基体液；按质量比1:8，将质量分数5％氨水滴加至基体液中，待滴加完成后，过滤并收集下层沉淀，洗涤、干燥得改性颗粒；将改性颗粒置于50℃下干燥7h，得干燥改性颗粒并按重量份数计，分别称量48份过筛颗粒、38份上层清液、13份干燥改性颗粒和7份聚丙烯纤维置于胶砂振实台上振荡处理并浇注至模具中；将模具置于室温下静置固化并脱模，收集得脱模材料并按质量比1:5，将脱模材料浸泡至硅溶胶中，静置后干燥，即可制备得所述的抗分散性跑道路面修复材料。分散浆液、聚硅氧烷和硅烷偶联剂之间混合比例为按重量份数计，分别称量48份分散浆液、13份聚硅氧烷和1.5份硅烷偶联剂。硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。洗涤并干燥处理步骤为用去离子水和丙酮分别冲洗4次，再在90℃下干燥7h。过筛颗粒粒径为100目。离心分离速率为1650r/min。基体液组成为按重量份数计，分别称量47份混合液、13份正庚烷、7份正丁醇和1.5份司班-80。重度盐碱土为pH为10.0重度盐碱土。氨水滴加速率为1.5ml/min。硅溶胶固含量为15％。

实例3

按质量比1:10，将蒙脱土与去离子水搅拌混合并超声分散，收集得分散浆液并将分散浆液置于三口烧瓶中，再分别称量分散浆液、聚硅氧烷和硅烷偶联剂置于三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应，得反应分散液并过滤，收集滤渣后洗涤并干燥处理，研磨分散得改性蒙脱土颗粒；按质量比1:2，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合并研磨过筛，收集过筛颗粒，再取重度盐碱土并按质量比1:10，将其与去离子水搅拌混合并置于室温下静置，离心分离并收集上层清液；按重量份数计，分别称量50份硅溶胶、5份改性蒙脱土颗粒、5份质量分数1％硝酸和8份无水乙醇置于烧杯中，搅拌混合得混合液，再称取混合液、正庚烷、正丁醇和司班-80置于烧杯中，搅拌混合并收集得基体液；按质量比1:8，将质量分数5％氨水滴加至基体液中，待滴加完成后，过滤并收集下层沉淀，洗涤、干燥得改性颗粒；将改性颗粒置于55℃下干燥8h，得干燥改性颗粒并按重量份数计，分别称量50份过筛颗粒、40份上层清液、15份干燥改性颗粒和8份聚丙烯纤维置于胶砂振实台上振荡处理并浇注至模具中；将模具置于室温下静置固化并脱模，收集得脱模材料并按质量比1:5，将脱模材料浸泡至硅溶胶中，静置后干燥，即可制备得所述的抗分散性跑道路面修复材料。分散浆液、聚硅氧烷和硅烷偶联剂之间混合比例为按重量份数计，分别称量50份分散浆液、15份聚硅氧烷和2份硅烷偶联剂。硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。洗涤并干燥处理步骤为用去离子水和丙酮分别冲洗5次，再在95℃下干燥8h。过筛颗粒粒径为100目。离心分离速率为1800r/min。基体液组成为按重量份数计，分别称量50份混合液、15份正庚烷、8份正丁醇和2份司班-80。重度盐碱土为pH为10.0重度盐碱土。氨水滴加速率为2ml/min。硅溶胶固含量为15％。将本发明制备的抗分散性跑道路面修复材料及市售跑道路面修复材料进行检测，具体检测结果如下表表1：

测试方法：

取实施例1～3制备得到的抗分散性跑道路面修复材料，按《GB/T50081-2016普通混凝土力学性能试验方法标准》的方法测试100mm×100mm×100mm试件；

表1抗分散性跑道路面修复材料性能表征

由表1可知本发明制备的抗分散性跑道路面修复材料，耐老化性能好，力学性能优异，高层间剪切强度，不易分散，具有广阔的市场价值和应用前景。

Claims

1.一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的分散浆液、聚硅氧烷和硅烷偶联剂之间混合比例为按重量份数计，分别称量45～50份分散浆液、10～15份聚硅氧烷和1～2份硅烷偶联剂。

3.根据权利要求1所述的一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的硅烷偶联剂可优选为硅烷偶联剂KH-550。

4.根据权利要求1所述的一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的洗涤并干燥处理步骤为用去离子水和丙酮分别冲洗3～5次，再在85～95℃下干燥6～8h。

5.根据权利要求1所述的一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的过筛颗粒粒径为100目。

6.根据权利要求1所述的一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的离心分离速率为1500～1800r/min。

7.根据权利要求1所述的一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的基体液组成为按重量份数计，分别称量45～50份混合液、10～15份正庚烷、6～8份正丁醇和1～2份司班-80。

8.根据权利要求1所述的一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的重度盐碱土为pH为10.0重度盐碱土。

9.根据权利要求1所述的一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的氨水滴加速率为1～2ml/min。

10.根据权利要求1所述的一种抗分散性跑道路面修复材料的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的硅溶胶固含量为15％。