CN114907082B - 快硬微膨胀高抗裂养护材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了快硬微膨胀高抗裂养护材料及其制备方法和应用，涉及建筑工程材料技术领域。按重量份计，原料包括：超细粉矿物掺合料26‑31份，激发剂2‑4份，分散剂1‑1.6份，水泥35‑43份，膨胀剂0.2‑0.6份，微珠4‑6份，石英砂20‑30份，钢纤维2‑3份，玄武岩纤维2‑3份，早强减水剂0.2‑0.8份；所述超细粉矿物掺合料由粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比2‑5:1‑2:1‑1.3:1:0.5‑1.1组成。利用本发明所制备的快硬微膨胀高抗裂养护材料进行养护施工，施工后3小时即可直接通车，硬化速度快，强度上升周期短，且不易开裂，具有广阔的应用前景。

Description

快硬微膨胀高抗裂养护材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及建筑工程材料技术领域，特别是涉及快硬微膨胀高抗裂养护材料及其制备方法和应用。

背景技术

基础设施建设的飞速发展和可利用土地资源的大量减少，使得一些公路桥梁、大跨度空间结构、高层建筑等大型工程大量随之出现。近年来交通流量不断增长，大量的公路桥梁出现了不同程度的损坏，虽然桥梁表面及桥梁接缝处的缺陷、裂缝不会对桥梁结构产生直接的影响，但如果处理不及时，随着时间推移，必然会造成桥梁安全性和耐久性降低。目前，已建成高速公路及桥梁正逐步进入养护阶段，可以预见未来高速公路及桥梁的养护工程量将会大幅度增长。道路、桥梁用高性能养护新材料的发展也将迎来巨大机遇，然而目前普通水泥基材料存在硬化慢、强度上升周期长的缺点，无法满足工程维修加固期间不限行的要求，限行会造成交通拥堵的问题。虽然采用快硬早强水泥配制快硬混凝土解决了凝结时间和早强的问题，但却因快硬水泥水化热大容易开裂造成维修加固效果差，使用寿命达不到预期效果。

因此，围绕目前公路、桥梁以及市政工程存在的养护效率低问题，有必要提供一种快硬微膨胀高抗裂养护材料，已解决目前公路、桥梁以及市政工程养护过程中所存在的硬化慢、强度上升周期长、易开裂的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供快硬微膨胀高抗裂养护材料及其制备方法和应用，以提高公路、桥梁以及市政工程养护过程中的硬化速度，减少强度上升周期以及开裂情况。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明技术方案之一，一种快硬微膨胀高抗裂养护材料，按重量份计，原料包括：超细粉矿物掺合料26-31份，激发剂2-4份，分散剂1-1.6份，水泥35-43份，膨胀剂0.2-0.6份，微珠4-6份，石英砂20-30份，钢纤维2-3份，玄武岩纤维2-3份，早强减水剂0.2-0.8份；

所述超细粉矿物掺合料由粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比2-5:1-2:1-1.3:1:0.5-1.1组成。

微珠是一种全球状、连续粒径分布、超细、实心、超细粉煤灰硅铝酸盐精细微珠(沉珠)；粒径分布范围(d10≤0.5μm，d50≤3μm，d95≤10μm)。

早强减水剂是以β-萘磺酸盐甲醛缩合物为主要成份，并复合有增强组份的高效早强减水剂。

进一步地，所述粉煤灰为I级粉煤灰；所述矿渣微粉、钢渣微粉和尾矿粉的目数均≥325目；所述石英粉的目数为800-1000目。

进一步地，所述激发剂为NaOH或KOH；所述分散剂为硬脂酸单甘油酯；所述水泥为硫铝酸盐水泥；所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂。

进一步地，所述钢纤维为直线形钢纤维或端钩形钢纤维中的一种或两种。

本发明技术方案之二，上述快硬微膨胀高抗裂养护材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将钢纤维和玄武岩纤维以外的其他原料全部混合，进行强制干拌，在强制干拌过程中加入钢纤维和玄武岩纤维形成干混料；

步骤2，将所述干混料与水混合进行振动搅拌，得到所述快硬微膨胀高抗裂养护材料。

采用振动搅拌能够使物料颗粒处于颤振状态，破坏物料间的粘性连接，便于物料中的胶凝材料无论是宏观上还是微观上均从结团状态转变为均匀分布状态，进而提高养护材料的强度。

进一步地，振动强度为4-6。

进一步地，所述强制干拌的时间为1-3min。

进一步地，水胶比为0.11-0.13。

进一步地，步骤2中，所述振动搅拌的时间为5-6min。

本发明技术方案之三，上述快硬微膨胀高抗裂养护材料在公路、桥梁养护中的应用。

本发明公开了以下技术效果：

利用本发明所制备的快硬微膨胀高抗裂养护材料进行养护施工，施工后3小时即可直接通车，硬化速度快，强度上升周期短，且不易开裂。为基础设施建设领域在结构材料选择方面提供了一种全新的解决方案，对提升土木工程和材料工程技术具有重要意义，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。

本发明所用原材料如无特殊说明均自购买途径得到。

本发明实施例所用硫铝酸盐水泥的标号为52.5级。

实施例1

准备原料：

超细粉矿物掺合料28份，激发剂3份，分散剂1.4份，水泥39份，膨胀剂0.4份，微珠5份，石英砂26份，钢纤维2.4份，玄武岩纤维2.6份，早强减水剂0.6份；

本实施例中超细粉矿物掺合料由粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比4:1.4:1.1:1:0.8组成。

制备方法：

步骤1，将钢纤维和玄武岩纤维以外的其他原料全部混合进行强制干拌3min，在强制干拌过程中加入钢纤维和玄武岩纤维形成干混料；

步骤2，按水胶比为0.12将所述干混料与水混合进行振动搅拌6min，振动强度为5，得到快硬微膨胀高抗裂养护材料。

实施例2

准备原料：

超细粉矿物掺合料30份，激发剂2.8份，分散剂1.3份，水泥41份，膨胀剂0.5份，微珠4.5份，石英砂24份，钢纤维3份，玄武岩纤维2份，早强减水剂0.5份；

本实施例中超细粉矿物掺合料由粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比3:1.6:1.2:1:0.9组成。

制备方法：

步骤1，将钢纤维和玄武岩纤维以外的其他原料全部混合进行强制干拌2.5min，在强制干拌过程中加入钢纤维和玄武岩纤维形成干混料；

步骤2，按水胶比为0.12将所述干混料与水混合进行振动搅拌5.5min，振动强度为6，得到快硬微膨胀高抗裂养护材料。

实施例3

准备原料：

超细粉矿物掺合料31份，激发剂4份，分散剂1.6份，水泥43份，膨胀剂0.6份，微珠6份，石英砂30份，钢纤维3份，玄武岩纤维3份，早强减水剂0.8份；

本实施例中超细粉矿物掺合料由粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比5:1:1.3:1:1.1组成。

制备方法：

步骤1，将钢纤维和玄武岩纤维以外的其他原料全部混合进行强制干拌3min，在强制干拌过程中加入钢纤维和玄武岩纤维形成干混料；

步骤2，按水胶比为0.13将所述干混料与水混合进行振动搅拌6min，振动强度为4，得到快硬微膨胀高抗裂养护材料。

实施例4

准备原料：

超细粉矿物掺合料26份，激发剂2份，分散剂1份，水泥35份，膨胀剂0.2份，微珠4份，石英砂20份，钢纤维2份，玄武岩纤维2份，早强减水剂0.2份；

本实施例中超细粉矿物掺合料由粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比2:1:1:1:0.5组成。

制备方法：

步骤1，将钢纤维和玄武岩纤维以外的其他原料全部混合进行强制干拌1min，在强制干拌过程中加入钢纤维和玄武岩纤维形成干混料；

步骤2，按水胶比为0.11将所述干混料与水混合进行振动搅拌5min，振动强度为6，得到快硬微膨胀高抗裂养护材料。

对比例1

与实施例1相同，区别仅在于，超细粉矿物掺合料由粉煤灰和矿渣微粉按照质量比4:1.4组成。

对比例2

与实施例1相同，区别仅在于，超细粉矿物掺合料由矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比1.4:1.1:1:0.8组成。

对比例3

与实施例1相同，区别仅在于，超细粉矿物掺合料由粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比2:1:1:1:1组成。

参照GB/T31387-2015对实施例1-4以及对比例1制备的快硬微膨胀高抗裂养护材料的抗压强度、抗折强度、膨胀率、扩展度以及流动度进行检测，同时对其抗裂性能(浇注24h后测量得到单位面积的裂缝数目以及裂缝长度)进行检测，结果如表1所示。

表1

本发明实施例1-4所制备的快硬微膨胀高抗裂养护材料在用作公路养护材料时，3h即可完全硬化，实现通车，硬化速度快。

本发明经过无数次试验验证发现，只有当原料组分为超细粉矿物掺合料26-31份，激发剂2-4份，分散剂1-1.6份，水泥35-43份，膨胀剂0.2-0.6份，微珠4-6份，石英砂20-30份，钢纤维2-3份，玄武岩纤维2-3份，早强减水剂0.2-0.8份；其中，超细粉矿物掺合料由粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比2-5:1-2:1-1.3:1:0.5-1.1组成时，颗粒级配、活性指数以及需水量最好，最终制备得到的养护材料的硬化速度、强度上升周期以及不易开裂性能最优。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种快硬微膨胀高抗裂养护材料，其特征在于，按重量份计，原料包括：超细粉矿物掺合料26-31份，激发剂2-4份，分散剂1-1.6份，水泥35-43份，膨胀剂0.2-0.6份，微珠4-6份，石英砂20-30份，钢纤维2-3份，玄武岩纤维2-3份，早强减水剂0.2-0.8份；

所述超细粉矿物掺合料由粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉、石英粉和尾矿粉按质量比2-5:1-2:1-1.3:1:0.5-1.1组成；

所述激发剂为NaOH或KOH；所述分散剂为硬脂酸单甘油酯；所述水泥为硫铝酸盐水泥；所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂；

所述快硬微膨胀高抗裂养护材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将钢纤维和玄武岩纤维以外的其他原料全部混合，进行强制干拌，在强制干拌过程中加入钢纤维和玄武岩纤维形成干混料；

步骤2，将所述干混料与水混合进行振动搅拌，得到所述快硬微膨胀高抗裂养护材料；水胶比为0.11-0.13。

2.根据权利要求1所述的一种快硬微膨胀高抗裂养护材料，其特征在于，所述粉煤灰为I级粉煤灰；所述矿渣微粉、钢渣微粉和尾矿粉的目数均≥325目；所述石英粉的目数为800-1000目。

3.根据权利要求1所述的一种快硬微膨胀高抗裂养护材料，其特征在于，所述钢纤维为直线形钢纤维或端钩形钢纤维中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种快硬微膨胀高抗裂养护材料，其特征在于，所述强制干拌的时间为1-3min。

5.根据权利要求1所述的一种快硬微膨胀高抗裂养护材料，其特征在于，步骤2中，所述振动搅拌的时间为5-6min。

6.如权利要求1所述的一种快硬微膨胀高抗裂养护材料在公路、桥梁以及市政工程养护中的应用。