CN110700041A - 基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法。该方法包括以下步骤:1)改性聚乙烯醇纤维;2)材料制备:先将水泥、粉煤灰和砂干拌1min‑6min,加入水和减水剂,再加入纳米石墨烯片或氧化石墨烯分散液低速搅拌5‑10min,待获得均匀流动的水泥砂浆后边搅拌边加入改性聚乙烯醇纤维,待所述改性聚乙烯醇纤维全部加入后高速搅拌5min‑10min;在搅拌过程中对浆体进行跳桌流动度实验,直至浆体流动度达到200mm以上并且纤维分散均匀;3)预制水泥基复合材料构件;4)铺装。该方法的施工性能好、施工成本低且便于施工。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料施工方法。更具体地说,本发明涉及基于水泥基复合材料的公路 施工和维修方法。
背景技术
水泥混凝土路面在国内外公路建设中被广泛使用,其具有强度高、刚度大、耐久性良 好的特性,但水泥混凝土路面容易出现各种耐久性病害,导致服务寿命缩短。而高延性水 泥基复合材料(ECC)具有优良的力学性能和耐久性能,可以作为一种新型的路面材料。
ECC(Engineered Cementitious Composites)材料是一种高延性的纤维增强水泥基复 合材料,是基于微观力学原理优化设计的具有伪应变硬化特性和多缝开裂特征的一种新型 土木工程材料。其中聚乙烯醇纤维(PVA)体积掺量通常在2%左右,ECC的拉应变在2%~ 5%,是普通混凝土的几百倍,抗压强度在配合比合适的情况下可高达70~80MPa。ECC 材料的高拉应变能力是基于它在受拉过程中能够形成“稳定状态开裂”。“稳定状态开裂” 是指当拉应变超过1%时,ECC中的裂缝宽度会稳定在60μm左右,随着拉应变的提高,裂缝宽度不发生改变而微裂缝的数目不断增加,即使在产生微裂缝后,ECC材料依然具有良好的抗渗透性。由于裂缝宽度稳定在60μm左右,在干湿循环的状况下,在水的作用下, 裂缝会自我修复重新愈合。因此,该材料具有高延性、高韧性、高承载力、耐久性、自修 复和可持续性等典型特征,具有良好的耗能减震特性。ECC材料的使用可以大大提高道路 的使用寿命,大大降低道路在服务年限内的总造价,产生可观的经济效益。近年来,ECC 材料在世界范围内得到推广,尤其是在日本和美国等发达国家,ECC作为一种路面材料已 被广泛应用。
对于新建水泥混凝土路面,可以通过加入ECC材料,以预防水分进入路面,同时改善 行车环境,消除混凝土路面或沥青路面表面的常见病害,并且可以改善路面使用性能,延 长路面服务寿命。但是传统的施工方法中,ECC材料中纤维直接使用在混凝土路面时,与基体的结合较弱,ECC材料的拉伸、延展等性能均较差,并且施工效率低,施工稳定性 差。
发明内容
本发明的目的是提供一种施工性能好、施工成本低且便于施工的基于水泥基复合材料 的公路施工和维修方法。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种基于水泥基复合材料的公路 施工和维修方法,包括以下步骤:
1)改性聚乙烯醇纤维:以聚乙烯醇纤维为原料,首先在其表面涂覆一层环氧树脂,接着在环氧树脂涂层的表面涂覆一层疏水气相二氧化硅粉体;
2)材料制备:先将水泥、粉煤灰和砂干拌1min-6min,加入水和减水剂,再加入纳米石墨烯片或氧化石墨烯分散液低速搅拌5min-10min,待获得均匀流动的水泥砂浆后 边搅拌边加入改性聚乙烯醇纤维,待所述改性聚乙烯醇纤维全部加入后高速搅拌 5min-10min;在搅拌过程中对浆体进行跳桌流动度实验,直至浆体流动度达到200mm以上 并且纤维分散均匀;
3)预制水泥基复合材料构件:长度为200~300m,宽度为5m-6m,厚度为1cm-5cm;
4)铺装:将缠绕所述预制水泥基复合材料构件的滚筒运输至道路施工现场,将滚轮 两侧边缘对准行车道方向,反方向推动滚轮,逐渐释放述预制水泥基复合材料构件构件, 铺装在基层或面层上方,直至铺装完毕。
在一个实施例中,按重量份计,所述水泥为1-3份,所述粉煤灰为1-5份,所述砂为1-3份,所述水为0.5-1.5份,所述减水剂为0.01-0.015份。
在一个实施例中,所述水泥为1份,所述粉煤灰为2份,所述砂为1.35份,所述水 为0.95份,所述减水剂为0.012份。
在一个实施例中,所述纳米石墨烯片的体积掺量为0.4%-1.5%;或所述氧化石墨烯的 体积掺量为0.6%-1.8%。
在一个实施例中,所述改性聚乙烯醇纤维的体积掺量为1%-3%
在一个实施例中,所述的环氧树脂采用溶剂浸泡的方式涂覆在聚乙烯醇纤维的表面。
在一个实施例中,所述环氧树脂的涂覆量为聚乙烯醇纤维质量的10%-25%。
在一个实施例中,步骤1)具体包括:
(1)选用有机溶剂配制环氧树脂的预处理液,其中环氧树脂质量分数为11%-15%;
(2)将原料聚乙烯醇纤维浸泡在环氧树脂的预处理液中,浸泡温度为60℃-65℃,浸泡时间为2h-3h;
(3)步骤2)中处理后的聚乙烯醇纤维取出,用真空干燥箱抽真空烘干至恒重,烘干温度为60℃-65℃,烘干时间为12h-24h;
(4)步骤3)中处理后的聚乙烯醇纤维与气相二氧化硅进行机械搅拌混合,搅拌速率为800-950转/分,搅拌时间为2h-3h。
在一个实施例中,所述的步骤1)的操作过程中,有机溶剂选用丙酮、甲苯、苯、酒精中的一种或者几种的混合物。
在一个实施例中,所述的气相二氧化硅粉体为疏水型纳米气相二氧化硅粉体,其粒径 为50nm-70nm。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明环氧树脂-疏水气相二氧化硅为涂层的聚乙烯醇纤维表面改性可以有效的减弱 聚乙烯醇纤维与水泥基体的界面强度,且加入纳米石墨烯片或氧化石墨烯分散液在拉伸过 程中使得聚乙烯醇纤维在水泥基体中被拔出而不会被拔断。经过改性的聚乙烯醇纤维表面 疏水,降低了纤维与水泥基体的化学粘接力,聚乙烯醇纤维表面疏水性能和耐磨滑移性能 更加稳定,涂层更加耐磨,并通过加入纳米石墨烯片或氧化石墨烯分散液共同配合,更有 利于高延性水泥基复合材料延性性能的发挥。
通过预先将水泥、粉煤灰、石英砂、粉状高效减水剂和改性的聚乙烯醇纤维进行干拌, 使得各组分混合均匀,然后预制水泥基复合材料构件,在施工现场只需要直接铺装即可。 由于在未加水之前,PVA纤维已经比较均匀的分布在混合料之中,因此,在加入水之后,通过搅拌PVA纤维即可均匀的分散,从而解决PVA纤维成团的问题。现场通过推动滚筒释 放ECC构件铺装路面,操作简易,人工即可操作,低能耗。并且由于构件预制,避免了以 往施工水泥混凝土需要养生所需的时间,大大缩短了施工时间,并能够极好地保障工程质 量。
故,本发明的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法施工性能好、施工成本低且 后期便于施工。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明 的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法施工流 程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能 够据以实施。
需要说明的是,下述实施方案中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法,所述 试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得;在本发明的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本 发明和简化描述,并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方 位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示,该发明提供了一种基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,包括以 下步骤:
S11:改性聚乙烯醇纤维:以聚乙烯醇纤维为原料,首先在其表面涂覆一层环氧树脂, 接着在环氧树脂涂层的表面涂覆一层疏水气相二氧化硅粉体。
在一个实施例中,所述的环氧树脂采用溶剂浸泡的方式涂覆在聚乙烯醇纤维的表面。
在一个实施例中,所述环氧树脂的涂覆量为聚乙烯醇纤维质量的10%-25%。
在一个实施例中,步骤1)具体包括:
(1)选用有机溶剂配制环氧树脂的预处理液,其中环氧树脂质量分数为11%-15%;
(2)将原料聚乙烯醇纤维浸泡在环氧树脂的预处理液中,浸泡温度为60℃-65℃,浸泡时间为2h-3h;
(3)步骤2)中处理后的聚乙烯醇纤维取出,用真空干燥箱抽真空烘干至恒重,烘干温度为60℃-65℃,烘干时间为12h-24h;
(4)步骤3)中处理后的聚乙烯醇纤维与气相二氧化硅进行机械搅拌混合,搅拌速率为800-950转/分,搅拌时间为2h-3h。
在一个实施例中,所述的步骤1)的操作过程中,有机溶剂选用丙酮、甲苯、苯、酒精中的一种或者几种的混合物。
在一个实施例中,所述的气相二氧化硅粉体为疏水型纳米气相二氧化硅粉体,其粒径 为50nm-70nm。
具体地,1)配制环氧树脂预处理液;配制稀释环氧树脂预处理液,环氧树脂稀释剂选择用酒精,其中环氧树脂质量分数为12%。
2)聚乙烯醇纤维浸泡环氧树脂预处理液;将未处理的聚乙烯醇纤维浸泡在环氧树脂 预处理液中,浸泡温度为62℃,浸泡时间为3h。
3)预处理后聚乙烯醇纤维烘干;将浸泡环氧树脂预处理液的聚乙烯醇纤维取出,用 真空干燥箱抽真空烘干至恒重,烘干温度为63℃。
4)聚乙烯醇纤维表面涂覆疏水气相二氧化硅;将烘干后的聚乙烯醇纤维与疏水纳米 气相二氧化硅进行机械搅拌混合,其粒径在50-70nm,采用电动搅拌器进行搅拌混合,搅拌速率为950转/分,机械搅拌混合时间3h。
产品:改性后的聚乙烯醇纤维接触角可以达到148°,环氧涂层涂覆量为15%,疏水型 纳米气相二氧化硅涂层涂覆量达到56%。改性后的聚乙烯醇纤维表面均匀涂覆一层环氧树 脂-纳米气相二氧化硅涂层,可以有效的改善纤维与水泥基体的界面性能。
S12:材料制备:先将水泥、粉煤灰和砂干拌1min-6min,加入水和减水剂,再加入纳米石墨烯片或氧化石墨烯分散液低速搅拌5-10min,待获得均匀流动的水泥砂浆后边 搅拌边加入改性聚乙烯醇纤维,待所述改性聚乙烯醇纤维全部加入后高速搅拌 5min-10min;在搅拌过程中对浆体进行跳桌流动度实验,直至浆体流动度达到200mm以上 并且纤维分散均匀。可选地,为了减少水泥用量以降低造价,可以增加粉煤灰含量以代替 部分水泥,其中粉煤灰与水泥的质量之比可达到5.6,同时随着粉煤灰用量的增加,改性 聚乙烯醇纤维更加易于分散均匀,从而将更有利于ECC材料的高延性。
在一个实施例中,按重量份计,所述水泥为1-3份,所述粉煤灰为1-5份,所述砂为1-3份,所述水为0.5-1.5份,所述减水剂为0.01-0.015份。
在一个实施例中,所述水泥为1份,所述粉煤灰为2份,所述砂为1.35份,所述水 为0.95份,所述减水剂为0.012份。
在一个实施例中,所述纳米石墨烯片的体积掺量为0.4%-1.5%;或所述氧化石墨烯的 体积掺量为0.6%-1.8%。
在一个实施例中,所述改性聚乙烯醇纤维的体积掺量为1%-3%。
具体地,材料配比为水泥∶粉煤灰∶砂∶水∶减水剂=1:2:1.35:0.95:0.012。 改性聚乙烯醇纤维体积掺量为2%,纳米石墨烯片(GnPs)体积掺量为0.8%,或氧化石墨 烯(Go)的体积掺量为1.0%%。先将水泥、粉煤灰和砂干拌1min,再加入GnPs或Go分 散液低速搅拌5min,待获得均匀流动的水泥砂浆后边搅拌边加入改性聚乙烯醇纤维,历 时约3min。待纤维全部加入后高速搅拌5min。
具体地,1)在大型搅拌站/楼/机中,首先加入水泥、粉煤灰、石英砂和粉状高效减水剂,并将其在低速档搅拌5分钟,然后加入改性聚乙烯醇纤维并在高速档搅拌13分钟, 使得各组分混合均匀,制成高延性的纤维增强水泥基复合材料ECC干料混合料;
2)将预拌ECC干料混合料装入现场的小型搅拌机中,最后加入适量水搅拌均匀;搅拌运输车搅拌桶以转速18r/min进行搅拌;或将加水后基本搅拌均匀的ECC水泥材料从 搅拌运输车中倒入施工现场的搅拌机里,最后进行二次强化搅拌直至纤维分散均匀;
3)待纤维水泥浆体在跳桌流动度实验条件下扩展半径达到200mm以上的时候即可停 止搅拌,进行施工。
S13:预制水泥基复合材料构件:长度为200~300m,宽度为5m-6m,厚度为1cm-5cm。
S14:铺装:将缠绕所述预制水泥基复合材料构件的滚筒运输至道路施工现场,将滚轮 两侧边缘对准行车道方向,反方向推动滚轮,逐渐释放述预制水泥基复合材料构件构件, 铺装在基层或面层上方,直至铺装完毕。
具体实施例:
一、制备方法
1、改性聚乙烯醇纤维:
1)配制环氧树脂预处理液;配制稀释环氧树脂预处理液,环氧树脂稀释剂选择用酒 精,其中环氧树脂质量分数为12%。
2)聚乙烯醇纤维浸泡环氧树脂预处理液;将未处理的聚乙烯醇纤维浸泡在环氧树脂 预处理液中,浸泡温度为62℃,浸泡时间为3h。
3)预处理后聚乙烯醇纤维烘干;将浸泡环氧树脂预处理液的聚乙烯醇纤维取出,用 真空干燥箱抽真空烘干至恒重,烘干温度为63℃。
4)聚乙烯醇纤维表面涂覆疏水气相二氧化硅;将烘干后的聚乙烯醇纤维与疏水纳米 气相二氧化硅进行机械搅拌混合,其粒径在50-70nm,采用电动搅拌器进行搅拌混合,搅拌速率为950转/分,机械搅拌混合时间3h。
产品:改性后的聚乙烯醇纤维接触角可以达到148°,环氧涂层涂覆量为15%,疏水型 纳米气相二氧化硅涂层涂覆量达到56%。改性后的聚乙烯醇纤维表面均匀涂覆一层环氧树 脂-纳米气相二氧化硅涂层,可以有效的改善纤维与水泥基体的界面性能。
2、材料制备
材料配比为水泥∶粉煤灰∶砂∶水∶减水剂=1:2:1.35:0.95:0.012。改性聚乙 烯醇纤维体积掺量为2%,纳米石墨烯片(GnPs)体积掺量为0.8%,或氧化石墨烯(Go) 的体积掺量为1.0%%。先将水泥、粉煤灰和砂干拌1min,再加入GnPs或Go分散液低速 搅拌5min,待获得均匀流动的水泥砂浆后边搅拌边加入改性聚乙烯醇纤维,历时约3min。 待纤维全部加入后高速搅拌5min。
具体地,1)在大型搅拌站/楼/机中,首先加入水泥、粉煤灰、石英砂和粉状高效减水剂,并将其在低速档搅拌5分钟,然后加入改性聚乙烯醇纤维并在高速搅拌13分钟, 使得各组分混合均匀,制成高延性的纤维增强水泥基复合材料ECC干料混合料;
2)将预拌ECC干料混合料装入现场的小型搅拌机中,最后加入适量水搅拌均匀;搅拌运输车搅拌桶以转速18r/min进行搅拌;或将加水后基本搅拌均匀的ECC水泥材料从 搅拌运输车中倒入施工现场的搅拌机里,最后进行二次强化搅拌直至纤维分散均匀;
3)待纤维水泥浆体在跳桌流动度实验条件下扩展半径达到200mm以上的时候即可停 止搅拌,进行施工。
3、预制水泥基复合材料构件:长度为200~300m,宽度为5m-6m,厚度为1cm-5cm。
4、铺装:将缠绕所述预制水泥基复合材料构件的滚筒运输至道路施工现场,将滚轮 两侧边缘对准行车道方向,反方向推动滚轮,逐渐释放述预制水泥基复合材料构件,铺装 在基层或面层上方,直至铺装完毕。
1)滚筒的轴心应当于两侧突出,突出部位的长度可控制在0.2m,突出部位的直径可 控制在0.15~0.2m,以便在卷曲ECC构件之前将滚筒架设在支架上。
2)支架的悬臂应预留直径与滚筒轴心突出部位一致的圆孔,确保滚筒架设。
3)卷曲ECC构件的第一圈时,电机速度要慢,保证ECC卷曲与受拉协调,且务必需要人工从旁协助,以防ECC构件从滚筒掉落、打滑。第一圈绕完后,电机的转速可适当增 快,但亦须防止打滑。
4)现场铺装时,尽可能在滚筒两侧设置防止滚筒偏离行车方向的设施(如钢轨),如 果没有合适的设施,亦可用石灰在其前进方向画线,确保滚筒沿直线前进。
5)对应于厚度为1~5cm的ECC构件:
厚度d=1cm时,滚筒的最小半径R=17.9~179.9cm,故直径D可取0.4~3.6m;厚度d=2cm时,滚筒的最小半径R=35.8~359.8cm,故直径D可取0.8~7.2m;厚度d= 3cm时,滚筒的最小半径R=53.7~539.7cm,故直径D可取1.1~10.8m;厚度d=4cm时, 滚筒的最小半径R=71.6~719.6cm,故直径D可取1.5~14.4m;厚度d=5cm时,滚筒的 最小半径R=89.5~899.5cm,故直径D可取1.8~18.0m。
对于各厚度一定的ECC构件,之所以滚筒直径D的取值是一个范围,是因为考虑了ECC材料从0.5~5%的控制弯拉应变范围,以期能满足不同用户的需求。滚筒直径的精 度均为保留至小数点后一位。
二、试验方法
1、疲劳试验
钢桥面铺装疲劳试验根据道路面铺装规范进行,将制作好的试件放置在3个钢制滚柱 支座(直径为50mm)上,每两个钢制滚柱支座的间距为300mm,每个受力点的受力应该基 本相同,选择的试验温度为(20±3)℃,在铺设ECC的钢桥面铺装层上施加静荷载,受 力点位移达到0.5mm时将其施加的荷载当做最大荷载F0,将0.15F0当成最小荷载,施加 力为连续正弦循环荷载,加载频率为2Hz。
2、抗压强度测试试验
由于桥梁结构的抗压强度测试十分重要,因此,本研究也对ECC钢桥面进行抗压强度 测试性能研究,只有达到一定的抗压结构,在钢桥面使用过程中才不会出现被压碎的情况, 采用的抗压强度测试机械为TYA-2000型电液式压力试验机,其精度等级为1级,产生的最大试验压力为2000kN,抗压强度试验严格遵守《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ70-90中的相关规定,设置3个平行试验,在试验开始之前对试验机和试件的位置进行调整,将 试件放置在试验机的下底面钢垫板上,并且试件与试验机应该保持垂直状态,其中心保持 在一条直线上,试验开始之后还必须确保上压板与试件的接触均衡,连续施加负荷,加载 速率保持在0.6~0.8MPa/s之间,当试件被破坏开始急剧变形时,开始记录破坏载荷。
3、弯曲试验
弯曲性能试验过程参考《纤维混凝土试验方法标准》(CECS13:2009),采用Instron8802 电伺服疲劳试验系统应用四点加载的方式以0.5mm/min的速度进行加载,制作的试块尺寸 为75mm×15mm×300mm,采用位移计测量挠度。
三、试验结果
经测试,该基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法材料相对于传统方法制备的材 料抗疲劳性能较好,拉伸性能较好,延展性能也较好,且使用寿命较长,也便于后期维护。
本发明至少包括以下有益效果:
本发明环氧树脂-疏水气相二氧化硅为涂层的聚乙烯醇纤维表面改性可以有效的减弱 聚乙烯醇纤维与水泥基体的界面强度,且加入纳米石墨烯片或氧化石墨烯分散液在拉伸过 程中使得聚乙烯醇纤维在水泥基体中被拔出而不会被拔断。经过改性的聚乙烯醇纤维表面 疏水,降低了纤维与水泥基体的化学粘接力,聚乙烯醇纤维表面疏水性能和耐磨滑移性能 更加稳定,涂层更加耐磨,并通过加入纳米石墨烯片或氧化石墨烯分散液共同配合,更有 利于高延性水泥基复合材料延性性能的发挥。
通过预先将水泥、粉煤灰、石英砂、粉状高效减水剂和改性的聚乙烯醇纤维进行干拌, 使得各组分混合均匀,然后预制水泥基复合材料构件,在施工现场只需要直接铺装即可。 由于在未加水之前,PVA纤维已经比较均匀的分布在混合料之中,因此,在加入水之后,通过搅拌PVA纤维即可均匀的分散,从而解决PVA纤维成团的问题。现场通过推动滚筒释 放ECC构件铺装路面,操作简易,人工即可操作,低能耗。并且由于构件预制,避免了以 往施工水泥混凝土需要养生所需的时间,大大缩短了施工时间,并能够极好地保障工程质 量。
故,本发明的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法施工性能好、施工成本低且 后期便于施工。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运 用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地 实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限 于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)改性聚乙烯醇纤维:以聚乙烯醇纤维为原料,首先在其表面涂覆一层环氧树脂,接着在环氧树脂涂层的表面涂覆一层疏水气相二氧化硅粉体;
2)材料制备:先将水泥、粉煤灰和砂干拌1min-6min,加入水和减水剂,再加入纳米石墨烯片或氧化石墨烯分散液低速搅拌5min-10min,待获得均匀流动的水泥砂浆后边搅拌边加入改性聚乙烯醇纤维,待所述改性聚乙烯醇纤维全部加入后高速搅拌5min-10min;在搅拌过程中对浆体进行跳桌流动度实验,直至浆体流动度达到200mm以上并且纤维分散均匀;
3)预制水泥基复合材料构件:长度为200~300m,宽度为5m-6m,厚度为1cm-5cm;
4)铺装:将缠绕所述预制水泥基复合材料构件的滚筒运输至道路施工现场,将滚轮两侧边缘对准行车道方向,反方向推动滚轮,逐渐释放述预制水泥基复合材料构件构件,铺装在基层或面层上方,直至铺装完毕。
2.如权利要求1所述的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,按重量份计,所述水泥为1-3份,所述粉煤灰为1-5份,所述砂为1-3份,所述水为0.5-1.5份,所述减水剂为0.01-0.015份。
3.如权利要求2所述的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,所述水泥为1份,所述粉煤灰为2份,所述砂为1.35份,所述水为0.95份,所述减水剂为0.012份。
4.如权利要求2所述的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,所述纳米石墨烯片的体积掺量为0.4%-1.5%;或所述氧化石墨烯的体积掺量为0.6%-1.8%。
5.如权利要求4所述的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,所述改性聚乙烯醇纤维的体积掺量为1%-3%。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,所述的环氧树脂采用溶剂浸泡的方式涂覆在聚乙烯醇纤维的表面。
7.如权利要求1-5任一项所述的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,所述环氧树脂的涂覆量为聚乙烯醇纤维质量的10%-25%。
8.如权利要求1-5任一项所述的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,步骤1)具体包括:
(1)选用有机溶剂配制环氧树脂的预处理液,其中环氧树脂质量分数为11%-15%;
(2)将原料聚乙烯醇纤维浸泡在环氧树脂的预处理液中,浸泡温度为60℃-65℃,浸泡时间为2h-3h;
(3)步骤2)中处理后的聚乙烯醇纤维取出,用真空干燥箱抽真空烘干至恒重,烘干温度为60℃-65℃,烘干时间为12h-24h;
(4)步骤3)中处理后的聚乙烯醇纤维与气相二氧化硅进行机械搅拌混合,搅拌速率为800-950转/分,搅拌时间为2h-3h。
9.如权利要求8任一项所述的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,其特征在于,所述的步骤1)的操作过程中,有机溶剂选用丙酮、甲苯、苯、酒精中的一种或者几种的混合物。
10.如权利要求1-5任一项所述的基于水泥基复合材料的公路施工和维修方法,其特征在于,所述的气相二氧化硅粉体为疏水型纳米气相二氧化硅粉体,其粒径为50nm-70nm。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111335507A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-06-26 | 西南科技大学 | 一种藏式毛石墙体及其施工工艺 |
CN111423192A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-07-17 | 中铁二局集团有限公司 | 一种改善高延性混凝土变形能力的方法 |
CN112065448A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-11 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种用于减震吸能的近接地下工程缓冲层及施工方法 |
CN112279582A (zh) * | 2020-09-22 | 2021-01-29 | 北京建工新型建材有限责任公司 | 环形大体积防微振换填c15素混凝土及制备方法和应用 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005016268A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-20 | Univ Kinki | 常温保存可能再生アスファルト混合物及びその製造方法 |
CN102094376A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-06-15 | 东南大学 | 预制可卷曲高延性水泥基复合材料铺装方法 |
CN105294027A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-02-03 | 武汉理工大学 | 一种氧化石墨烯改性水泥基复合材料及其制备方法 |
CN108249798A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-07-06 | 东南大学 | 一种用于高延性水泥基复合材料的聚乙烯醇纤维的改性方法 |
CN109562528A (zh) * | 2016-08-05 | 2019-04-02 | 美国石膏公司 | 制造纤维增强混凝土板的连续方法 |
-
2019
- 2019-08-28 CN CN201910803852.7A patent/CN110700041A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005016268A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-20 | Univ Kinki | 常温保存可能再生アスファルト混合物及びその製造方法 |
CN102094376A (zh) * | 2010-12-21 | 2011-06-15 | 东南大学 | 预制可卷曲高延性水泥基复合材料铺装方法 |
CN105294027A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-02-03 | 武汉理工大学 | 一种氧化石墨烯改性水泥基复合材料及其制备方法 |
CN109562528A (zh) * | 2016-08-05 | 2019-04-02 | 美国石膏公司 | 制造纤维增强混凝土板的连续方法 |
CN108249798A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-07-06 | 东南大学 | 一种用于高延性水泥基复合材料的聚乙烯醇纤维的改性方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111335507A (zh) * | 2020-04-02 | 2020-06-26 | 西南科技大学 | 一种藏式毛石墙体及其施工工艺 |
CN111423192A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-07-17 | 中铁二局集团有限公司 | 一种改善高延性混凝土变形能力的方法 |
CN112065448A (zh) * | 2020-09-08 | 2020-12-11 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种用于减震吸能的近接地下工程缓冲层及施工方法 |
CN112065448B (zh) * | 2020-09-08 | 2021-12-24 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种用于减震吸能的近接地下工程缓冲层及施工方法 |
CN112279582A (zh) * | 2020-09-22 | 2021-01-29 | 北京建工新型建材有限责任公司 | 环形大体积防微振换填c15素混凝土及制备方法和应用 |
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