CN115094738A

CN115094738A - 一种混凝土路面快速修补方法

Info

Publication number: CN115094738A
Application number: CN202210637342.9A
Authority: CN
Inventors: 姚跃凯; 谢芳; 李义; 王艳; 吴健波; 谭林; 陈园园; 李俊; 许志东
Original assignee: Guangzhou Beierhuan Traffic Technology Co ltd
Current assignee: Guangzhou Beierhuan Traffic Technology Co ltd
Priority date: 2022-06-07
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2022-09-23

Abstract

本发明涉及道路材料技术领域，具体而言，涉及一种混凝土路面快速修补方法。该方法将掺有自修复微球的早强型混凝土路面修补材料浇筑于待修补路面，并进行养护。该自修复微球的制备方法包括将海藻酸钠、苯乙烯‑马米酸酐、纳米CaCO₃加入到去离子水中，待海藻酸钠完全溶解后，调节溶液至碱性至稳定得到混合液；将液态聚乙二醇‑双酚A‑环氧氯丙烷共聚物滴加到所述混合液中混匀，静置固化后洗涤干燥。

Description

一种混凝土路面快速修补方法

技术领域

本发明涉及道路材料技术领域，具体而言，涉及一种混凝土路面快速修补方法。

背景技术

我国目前的道路总长超过200万千米，其中水泥混凝土路面占60％左右，水泥混凝土路面仍然是我国公路路面的主要类型之一。早期修建的水泥混凝土路面由于设计、施工、后期养护及超重载交通等原因，发生了不同程度的结构性和非结构性损坏，主要破坏类型包括裂缝、板角断裂、错台、表面裂纹与层状剥落等。

目前常用的修补方法是在破损路面处重新浇注普通水泥混凝土，由于这种传统修补方法修补路面后养护时间长，一般需3～7天才能开放交通，而实际上水泥混凝土需要28天其强度才能稳定，加之普通混凝土粘结性差、收缩大，造成修补路面耐久性差，一个地方往往需要反复修补。而现在对于高速公路的交通枢纽地段，为了减少经济损失，对开放交通的时间要求越来越短，对修补材料的耐久性要求越来越高。

早强型水泥施工后的早期强度上升快，强度高，其能够解决水泥路面修补材料早强速度慢、开放交通时间长和成本高的问题；但目前现有技术中的早强型水泥在路面快速修补方面还有很多改进空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土路面快速修补方法，包括：

1)将自修复微球掺于早强型混凝土路面修补材料中，搅拌均匀得到混合料；

2)将所述混合料浇筑于预先清理干净的破损路面，并进行养护；

其中所述早强型混凝土路面修补材料按重量份计，包括锰渣40～68份、赤泥32～56份、碱性激发剂16～34份、硅灰2～7份、氧化钙20～36份、水 10～16份；

所述自修复微球通过如下方法制备得到：

a)将海藻酸钠、苯乙烯-马米酸酐、纳米CaCO₃加入到去离子水中，待海藻酸钠完全溶解后，调节溶液至碱性至稳定得到混合液；

b)将液态聚乙二醇-双酚A-环氧氯丙烷共聚物滴加到所述混合液中混匀，静置固化后洗涤干燥。

本发明的有益效果为：

本发明所提供的混凝土路面快速修补方法，添加了专用于早强型混凝土路面修补材料的自修复微球，能够实现在更短时间就能达到原有较长时间的修补效果在养护8h后即可达到理想的强度，从而能更好地实现混凝土路面的快速修复。更为重要的是，该结构能有效增加混凝土路面长期的修复效果，且具有抗冻性增效和抗侵蚀增效效果。

具体实施方式

现将详细地提供本发明实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本发明。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明进行多种修改和变化而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。

除非另有说明，用于披露本发明的所有术语(包括技术和科学术语)的意义与本发明所属领域普通技术人员所通常理解的相同。通过进一步的指导，随后的定义用于更好地理解本发明的教导。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明中所使用的术语“含有”、“包含”和“包括”是同义词，其是包容性或开放式的，不排除额外的、未被引述的成员、元素或方法步骤。

本发明中用端点表示的数值范围包括该范围内所包含的所有数值及分数，以及所引述的端点。

本发明中涉及浓度数值，其含义包括在一定范围内的波动。比如，可以在相应的精度范围内波动。比如2％，可以允许±0.1％范围内波动。对于数值较大或无需过于精细控制的数值，还允许其含义包括更大波动。比如 100mM，可以允许±1％、±2％、±5％等范围内的波动。涉及分子量，允许其含义包括±10％的波动。

本发明中，涉及“多个”、“多种”等描述，如无特别限定，指在数量上指大于等于2。

本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。

本发明中，“优选”、“更好”、“更佳”、“为宜”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本发明保护范围的限制。本发明中，“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“可选”各自独立。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。除非和本申请的发明目的和/或技术方案相冲突，否则，本发明涉及的引用文献以全部内容、全部目的被引用。本发明中涉及引用文献时，相关技术特征、术语、名词、短语等在引用文献中的定义也一并被引用。本发明中涉及引用文献时，被引用的相关技术特征的举例、优选方式也可作为参考纳入本申请中，但以能够实施本发明为限。应当理解，当引用内容与本申请中的描述相冲突时，以本申请为准或者适应性地根据本申请的描述进行修正。

本发明涉及一种混凝土路面快速修补方法，包括：

所述自修复微球通过如下方法制备得到：

上述海藻酸钠和纳米CaCO₃中的部分钙离子能结合形成网状结构，苯乙烯-马米酸酐起到增溶的作用，使得液态聚乙二醇-双酚A-环氧氯丙烷共聚物与网状结构更好地混合。

液态液态聚乙二醇-双酚A-环氧氯丙烷共聚物此前鲜为在沥青中使用，但经本发明验证，该化合物各项性能均较为理想，配和网状结构有利于保证该微胶囊能够有效提高修复早期的抗折强度，在养护8h后即可达到理想的强度，从而能更好地实现混凝土路面的快速修复。更为重要的是，该结构能有效增加混凝土路面长期的修复效果，且具有抗冻性增效和抗侵蚀增效效果。

优选地，所述早强型混凝土路面修补材料按重量份计，包括锰渣58～62 份、赤泥40～48份、碱性激发剂26～29份、硅灰4～6份、氧化钙29～32份、水12～14份。

在一些实施方式中，所述自修复微球在所述混凝土路面修补材料中的掺量为0.2％～3％(w/w)，例如0.5％、0.1％、1.5％、2％、2.5％；优选1％～2％ (w/w)。

优选地，所述碱性激发剂包括氢氧化钾和水玻璃，其重量比为1:2-4。

进一步地，所述水玻璃为钾水玻璃，模数为2.5～3.7。进一步地，所述水玻璃模数为2.7。

优选地，所述硅灰的粒目为400～1250目。更有选地，所述硅灰为600 目。

所述早强型混凝土路面修补材料的制备方法包括S1、将锰渣和赤泥混合后进行煅烧，冷却后得到混合物A，备用；S2、将混合物A进行球磨，球磨后过筛，得到混合物B；S3、将混合物B与碱性激发剂、硅灰、氧化钙、水混合搅拌均匀，得到路面修补材料。

优选地，所述S1中煅烧温度为500～800℃，煅烧时间为1～3.5h。

进一步地，所述S1中煅烧温度为650℃，煅烧时间为2.6h。

优选地，所述S2中球磨时间为1.5～2.6h。更进一步地，所述S2中球磨时间为2.4h。

在一些实施方式中，所述混凝土路面修补材料通过平板型震动夯实机震动抹平。

震动抹平的方式能尽快释放一部分自修复微球，从而使得早期修改效果更佳。

在一些实施方式中，所述自修复微球在所述混凝土路面修补材料中的掺量为0.2％～3％(w/w)。

在一些实施方式中，所述养护的时间≤5小时。

在一些实施方式中，所述养护为保湿养护。

保湿养护可通过洒水、覆盖等方式进行，能帮助自修复微球中的成分吸收水分，对短期修复和长期修复都更有利，且所结合的水可防止路面干裂。

在一些实施方式中，清理破损路面的方法为使用高压喷雾对混凝土路面的凹坑进行清洗，去除残破混凝土表面的灰尘和杂物。

在一些实施方式中，所述混合液中所述海藻酸钠的浓度为0.5％～1.5％ (w/v)，所述苯乙烯-马米酸酐的浓度为0.5％～1.5％(w/v)，所述纳米CaCO₃的浓度为0.1M～0.5M。

本发明中w/v％是指g/100mL。

在一些实施方式中，所述液态聚乙二醇-双酚A-环氧氯丙烷共聚物与所述混合液的体积比为(1～2):10。

在一些实施方式中，所述混合液的pH为9.5～10.5。

pH的调节可通过加碱进行，可以是有机强碱或无机强碱，优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾。

在一些实施方式中，所述静置固化的时间为2h～3h。

在一些实施方式中，步骤a)中混匀的温度为55℃～70℃。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，优先参考本发明中给出的指引，还可以按照本领域的实验手册或常规条件，还可以参考本领域已知的其它实验方法，或者按照制造厂商所建议的条件。

下述的具体实施例中，涉及原料组分的量度参数，如无特别说明，可能存在称量精度范围内的细微偏差。涉及温度和时间参数，允许仪器测试精度或操作精度导致的可接受的偏差。

在下述实施例中，修补材料采用本发明申请人此前的工作中提出过的路面快速修补材料，公开日为2020-04-14，公开号为CN111004005A的中国发明专利实施例1的方案。

实施例

一种混凝土路面快速修补方法，包括：

1)自修复微球的制备

60℃下，将4.0g的海藻酸钠、4.0g苯乙烯-马米酸酐(SMA)、纳米CaCO₃加入到400mL去离子水中，纳米CaCO₃的终浓度为0.3M。海藻酸钠固体完全溶解后(此时SMA已溶胀完全)，逐滴滴加NaOH溶液(8.0wt.％)调节溶液的pH＝10至稳定得到溶液A。

将液态聚乙二醇-双酚A-环氧氯丙烷共聚物(熔点59～63℃， CSA37225-26-6)搅拌1h得到乳白色均一粘稠状溶液B。

将溶液B滴加到溶液A中混匀，静置固化2.5h，固化后的微胶囊用无水乙醇洗涤，干燥，得到自修复微球。

2)施工准备

施工前，应沿着行车方向，将原路面铣刨、填料摊铺宽度范围准确画出。并详细调查施工场地车辙等病害程度，按照实际情况合理选用铣刨方案，且铣刨掉原路面凸出位置。随后，使用高压喷雾对混凝土路面的凹坑进行清洗，去除残破混凝土表面的灰尘和杂物。

3)拌合施工

拌和施工前，需安装、调试好拌和设备，确保其正常运转。

按修补材料用量的1.5％(w/w)，将自修复微球掺入修补材料在搅拌机内搅拌。修补材料可以喷入的方式与修补材料混合，单盘料拌和周期可控制在60s以上，喷入时间可控制在13s以下。

4)浇筑施工

浇筑后采用平板型震动夯实机抹平。平板型震动夯实机的振动频率、振幅开到最大，如此可使得位于表层的微胶囊破碎。

5)通过洒水、覆盖保水防晒膜的方式进行养护5小时后，即可通车。

对比例

整体操作与实施例一致，区别在于：

微胶囊制备的条件中：60℃下，8.0g苯乙烯-马米酸酐(SMA)、纳米 CaCO₃加入到400mL去离子水中(即不添加海藻酸钠)，纳米CaCO₃的终浓度为0.3M。SMA溶胀完全后，逐滴滴加NaOH溶液(8.0wt.％)调节溶液的pH＝10至稳定得到溶液A。

将液态三聚氰胺甲醛树脂(CSA9003-08-1)搅拌1h得到乳白色均一粘稠状溶液B。

实验例微胶囊对早强型修补材料长期修复的促进效果

空白对照组不添加任何微胶囊；实施例1组和对比例组在球磨完成，与混合物B混合时掺入混合均匀。将各组用于混凝土路面修复。

力学性能实验方法参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中关于混凝土抗折抗压强度试验方法实验，测试结果如下表所示：

混凝土收缩性实验方法参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》 T0566-2005中水泥混凝土干缩性实验方法进行。结果如下表所示。

根据上述两表可以看出，本发明所提供修补方法，在养护8h时即能够达到对比例养护1d的抗折效果，且抗压效果也发生显著提升。在养护1d 时，即已经达到足够的强度。此外，虽然三组的收缩率都能满足行业要求，但本发明所提供的方法能进一步较少收缩率，对混凝土内部结构的稳定性有更好的维持效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种混凝土路面快速修补方法，包括：

其中所述早强型混凝土路面修补材料按重量份计，包括锰渣40～68份、赤泥32～56份、碱性激发剂16～34份、硅灰2～7份、氧化钙20～36份、水10～16份；

所述自修复微球通过如下方法制备得到：

2.根据权利要求1所述的混凝土路面快速修补方法，所述混凝土路面修补材料通过平板型震动夯实机震动抹平。

3.根据权利要求1所述的混凝土路面快速修补方法，所述自修复微球在所述混凝土路面修补材料中的掺量为0.2％～3％(w/w)。

4.根据权利要求3所述的混凝土路面快速修补方法，所述自修复微球在所述混凝土路面修补材料中的掺量为1％～2％(w/w)。

5.根据权利要求1所述的混凝土路面快速修补方法，所述养护的时间为≤5小时。

6.根据权利要求5所述的混凝土路面快速修补方法，所述养护为保湿养护。

7.根据权利要求1所述的混凝土路面快速修补方法，清理破损路面的方法为使用高压喷雾对混凝土路面的凹坑进行清洗，去除残破混凝土表面的灰尘和杂物。

8.根据权利要求1～5、7任一项所述的混凝土路面快速修补方法，所述液态聚乙二醇-双酚A-环氧氯丙烷共聚物与所述混合液的体积比为(1～2):10。

9.根据权利要求1～5、7任一项所述的混凝土路面快速修补方法，所述静置固化的时间为2h～3h。

10.根据权利要求1～5、7任一项所述的混凝土路面快速修补方法，步骤a)中混匀的温度为55℃～70℃。