CN115819063B - 一种双组分早强型路面焊缝材料及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种双组分早强型路面焊缝材料及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双组分早强型路面焊缝材料及其制备方法和使用方法，涉及施工材料技术领域。该双组分早强型路面焊缝材料包括第一组分和第二组分，按质量份数计，第一组分包括：SAC水泥熟料60‑80份、氢氧化铝8‑12份、缓凝剂0.4‑0.6份、硼砂0.1‑0.2份和第一分散剂0.1‑0.2份；第二组分包括二水石膏25‑35份、氢氧化钙35‑45份、粉煤灰8‑12份和第二分散剂0.4‑0.6份。本申请中双组分早强型路面焊缝材料具有高流动性、渗透性强：能够很好地填充各类孔隙、裂缝；凝结快、强度高，材料成本低。

Description

一种双组分早强型路面焊缝材料及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及施工材料技术领域，具体而言，涉及一种双组分早强型路面焊缝材料及其制备方法和使用方法。
背景技术
在公路改扩建工程中，需要对新旧基层搭接处、桥头搭板脱空处以及旧路沥青面层裂缝进行处理。目前普遍采用水泥浆进行洒布或灌注。水泥浆比例一般为水:水泥＝1:1-3:1。对于新旧基层搭接处多采用扁嘴喷壶进行喷洒，对桥头搭板脱空处以及裂缝处需采用压力注浆的方式进行施工。
由于水泥浆流动性较差，不容易扩散，因此，水泥浆与接缝处的混合料较难充分融合，导致局部水泥浆不能发挥效用，难以保证处理的密实程度。目前，国内已有“地聚物注浆以及水性环氧树脂界面剂灌注”两种方式对旧路路面裂缝进行处理。根据应用效果来看，前者强度形成较慢，流动性较差，并且往往需要利用压力进行注浆；而界面剂膨胀系数难以控制，容易造成拥包情况，加之，环氧树脂类材料成本较高，处理成本在250元/延米-400元/延米，较难形成大规模的应用。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双组分早强型路面焊缝材料及其制备方法和使用方法。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种双组分早强型路面焊缝材料，其包括第一组分和第二组分，按质量份数计，所述第一组分包括：SAC水泥熟料60-80份、氢氧化铝8-12份、缓凝剂0.4-0.6份、硼砂0.1-0.2份、第一分散剂0.1-0.2份；第二组分包括二水石膏25-35份、氢氧化钙35-45份、粉煤灰8-12份、第二分散剂0.4-0.6份。
在可选的实施方式中，所述SAC水泥熟料的性能满足：比表面积≥400m2/kg；初凝时间≥15min；终凝时间≤30min；碱度pH值≤10.5；28天自由膨率为0-0.15；1d抗折强度≥6.0MPa，1d抗压强度≥25.0MPa；7d抗折强度≥8.0MPa，7d抗压强度≥42.5MPa。
在可选的实施方式中，所述第一分散剂和所述第二分散剂均为PC-100聚羧酸型高性能分散剂。
在可选的实施方式中，所述PC-100聚羧酸型高性能分散剂的性能满足：减水率≥25％、活性成分≥90％、堆积密度为300-600kg/m3。
在可选的实施方式中，所述粉煤灰的细度为400-600目，烧失量≤8％，强度活性指数≥70％。
在可选的实施方式中，所述缓凝剂包括葡萄糖酸钠、焦磷酸钠和丙三醇中的至少一种。
在可选的实施方式中，所述双组分早强型路面焊缝材料的流动度为10-13s，3h抗折强度2.9-3.7MPa，3h抗压强度19.7-23.4MPa，膨胀率0.59-0.77％，泌水率≤0.3％。
第二方面，本发明提供一种双组分早强型路面焊缝材料的制备方法，其包括：按质量份数计，称取SAC水泥熟料60-80份、氢氧化铝8-12份、葡萄糖酸钠0.4-0.6份、硼砂0.1-0.2份和第一分散剂0.1-0.2份，混合搅拌制得第一组分，称取二水石膏25-35份、氢氧化钙35-45份、粉煤灰8-12份和第二分散剂0.4-0.6份，混合搅拌制得第二组分。
在可选的实施方式中，混合搅拌制得所述第一组分的混合时间为3-5min，混合搅拌制得所述第二组分的混合时间为3-5min。
第三方面，本发明提供一种双组分早强型路面焊缝材料的使用方法，其包括将如上述实施方式任一项所述的双组分早强型路面焊缝材料的所述第一组分和所述第二组分中分别加入25-35份水，搅拌1-2min后混合所述第一组分的浆液和所述第二组分的浆液，接着进行焊缝注浆。
本发明具有以下有益效果：本申请提供的双组分早强型路面焊缝材料利用SAC水泥熟料作为水泥，提升焊缝材料的强度，同时利用缓凝剂起到缓凝的作用，硼砂起到增塑和提高韧性，而硼砂的加入可以与缓凝剂一并起到延缓SAC水泥熟料水化的时间，由于是本申请中选择以二水石膏来增强组分的强度，二水石膏与SAC水泥熟料在使用之前分开包装，而在使用时混合，混合时二水石膏还会与SAC水泥熟料反应生成钙矾石，促进基体发生膨胀，抵抗收缩。此外，本实施例中，在第一组分和第二组分中均添加有分散剂，分散剂可以提升材料的分散性能，并且具有良好的流动性，因此，本申请中双组分早强型路面焊缝材料具有高流动性、渗透性强：与水泥浆相比，锥流动度可达10-12s，能够很好地填充各类孔隙、裂缝；凝结快、强度高：本材料第一组分与第二组分加水混合后，3h抗压强度可达到15MPa以上，对于沥青路面的裂缝处理能够满足施工2h后立即开放交通的要求；此外，本申请的材料成本低。与其他材料相比，本发明成本较为低廉，材料成本在100元/延米-150元/延米。本申请提供的制备方法和使用方法简单易行，便于推广。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
第一方面，本发明提供一种双组分早强型路面焊缝材料，其包括第一组分和第二组分，按质量份数计，第一组分包括：SAC水泥熟料60-80份、氢氧化铝8-12份、缓凝剂0.4-0.6份、硼砂0.1-0.2份、第一分散剂0.1-0.2份；第二组分包括二水石膏25-35份、氢氧化钙35-45份、粉煤灰8-12份、第二分散剂0.4-0.6份。
其中，SAC水泥熟料的性能满足：比表面积≥400m2/kg；初凝时间≥15min；终凝时间≤30min；碱度pH值≤10.5；28天自由膨率为0-0.15；1d抗折强度≥6.0MPa，1d抗压强度≥25.0MPa；7d抗折强度≥8.0MPa，7d抗压强度≥42.5MPa。经发明人研究发现，采用上述性能的SAC水泥熟料可以更好的与其他组分混合，且最终制备获得的焊缝材料的强度佳，性能优异。
氢氧化铝性能为工业级氢氧化铝(阻燃剂)，为不溶水的白色粉末，氢氧化铝一方面可以与第二组分的氢氧化钙反应生成偏铝酸钙，反应式为：Ca(OH)2+2Al(OH)3＝Ca(AlO2)2+4H2O，偏铝酸钙在水中较为稳定，可以抵抗一部分材料收缩；另一方面，氢氧化铝作为碱激发剂使用，可以激发第二组分粉煤灰的强度。
缓凝剂是一种能推迟水泥水化反应，从而延长混凝土的凝结时间，使新拌混凝土较长时间保持塑性，方便浇注，提高施工效率，同时对混凝土后期各项性能不会造成不良影响的外加剂。缓凝剂包括但不限于葡萄糖酸钠、焦磷酸钠和丙三醇中的至少一种。优选地，缓凝剂为葡萄糖酸钠，葡萄糖酸钠为白色结晶颗粒，葡萄糖酸钠含量大于98％，易溶于水，作为缓凝剂使用。
硼砂性为白色结晶颗粒，在焊缝材料中起到增塑作用，能提高材料基体韧性，同时，也有一定延缓SAC水泥熟料水化时间。
第一分散剂和第二分散剂均为PC-100聚羧酸型高性能分散剂。该分散剂为白色粉末，性能应满足减水率≥25％、活性成分≥90％、堆积密度为300-600kg/m3，pH值(10％水溶液)为6.5-7.5。
二水石膏性为工业级二水石膏，该石膏为白色粉末状晶体，一方面二水石膏能够提供后期强度，另一方面二水石膏还会与SAC水泥熟料反应生成钙矾石，促进基体发生膨胀，抵抗收缩。
氢氧化钙为工业组氢氧化钙，纯度为45％。氢氧化钙用于与第一组分中的氧化铝反应生成偏铝酸钙，以抵抗一部分材料收缩。
粉煤灰为II级粉煤灰，细度需满足400-600目，烧失量≤8％，强度活性指数≥70％。粉煤灰在碱环境下可以为材料提供后期强度。
采用上述组分制备获得的双组分早强型路面焊缝材料的流动度为10-13s，3h抗折强度2.9-3.7MPa，3h抗压强度19.7-23.4MPa，膨胀率0.59-0.77％，泌水率≤0.3％。
第二方面，本发明提供一种双组分早强型路面焊缝材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)按质量份数计，称取SAC水泥熟料60-80份、氢氧化铝8-12份、葡萄糖酸钠0.4-0.6份、硼砂0.1-0.2份和第一分散剂0.1-0.2份，混合搅拌3-5min制得第一组分。
(2)按质量份数计，称取二水石膏25-35份、氢氧化钙35-45份、粉煤灰8-12份和第二分散剂0.4-0.6份，混合搅拌3-5min制得第二组分。
本实施例中的双组分早强型路面焊缝材料是第一组分和第二组分中分别包装，在使用时加水混合后使用。
具体来说，本发明还提供了上述双组分早强型路面焊缝材料的使用方法，其包括将上述双组分早强型路面焊缝材料的第一组分和第二组分中分别加入25-35份水，搅拌1-2min后混合第一组分的浆液和第二组分的浆液，接着进行焊缝注浆。在实际施工过程中，可以使用双管注浆机进行焊缝注浆。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种双组分早强型路面焊缝材料，制备方法如下：
①按质量份数计，分别称取SAC水泥熟料60份、氢氧化铝10份、葡萄糖酸钠0.5份、硼砂0.1份、第一分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.1份，放入搅拌机中搅拌3-5min制备成第一组分；
②按质量份数计，分别称取二水石膏25份、氢氧化钙40份、粉煤灰10份、第二分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.4份，放入干混机中搅拌3-5min制备成第二组分；
③在第一组分和第二组分中分别加入30份水，搅拌2min后再将两种溶液混合便可得焊缝材料；
④测试焊缝材料的流动度、强度、膨胀性等指标，如表1所示。
其中，SAC水泥熟料的性能满足：
PC-100聚羧酸型高性能分散剂的性能满足：
粉煤灰性能满足：
序号 技术指标 技术要求 检测值
1 细度 400-600目 452
2 烧失量 ≤8％ 7.4
3 强度活性指数 ≥70％ 77.3
后续实施例2和实施例3所使用的SAC水泥熟料、PC-100聚羧酸型高性能分散剂以及粉煤灰的性能指标均与实施例1相同。
实施例2
本实施例提供了一种双组分早强型路面焊缝材料，制备方法如下：
①按质量份数计，分别称取SAC水泥熟料80份、氢氧化铝12份、葡萄糖酸钠0.5份、硼砂0.2份、第一分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.2份，放入搅拌机中搅拌3-5min制备成第一组分；
②按质量份数计，分别称取二水石膏35份、氢氧化钙45份、粉煤灰12份、第二分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.6份，放入干混机中搅拌3-5min制备成第二组分；
③在第一组分和第二组分中分别加入35份水，搅拌2min后再将两种溶液混合便可得焊缝材料；
④测试焊缝材料的流动度、强度、膨胀性等指标，如表1所示。
实施例3
本实施例提供了一种双组分早强型路面焊缝材料，制备方法如下：
①按质量份数计，分别称取SAC水泥熟料60份、氢氧化铝8份、葡萄糖酸钠0.5份、硼砂0.1份、第一分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.2份，放入搅拌机中搅拌3-5min制备成第一组分；
②按质量份数计，分别称取二水石膏30份、氢氧化钙40份、粉煤灰8份、第二分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.6份，放入干混机中搅拌3-5min制备成第二组分；
③在第一组分和第二组分中分别加入35份水，搅拌2min后再将两种溶液混合便可得焊缝材料；
④测试焊缝材料的流动度、强度、膨胀性等指标，如表1所示。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，本对比例中使用的SAC水泥熟料的性能指标与实施例1不同，本对比例中使用的SAC水泥熟料即为市售的SAC水泥熟料，其购买厂家为登电集团水泥有限公司，商品名为SAC水泥熟料。
该SAC水泥熟料的性能指标为比表面积为356m2/kg。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，原料组分SAC水泥熟料和二水石膏的用量不同。
本对比例提供了一种双组分早强型路面焊缝材料，制备方法如下：
①按质量份数计，分别称取SAC水泥熟料45份、氢氧化铝10份、葡萄糖酸钠0.5份、硼砂0.1份、第一分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.1份，放入搅拌机中搅拌3-5min制备成第一组分；
②按质量份数计，分别称取二水石膏40份、氢氧化钙40份、粉煤灰10份、第二分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.4份，放入干混机中搅拌3-5min制备成第二组分；
③在第一组分和第二组分中分别加入30份水，搅拌2min后再将两种溶液混合便可得焊缝材料；
④测试焊缝材料的流动度、强度、膨胀性等指标，如表1所示。
对比例3
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，原料组分的用量不同。
本对比例提供了一种双组分早强型路面焊缝材料，制备方法如下：
①按质量份数计，分别称取SAC水泥熟料90份、氢氧化铝15份、葡萄糖酸钠0.8份、硼砂0.4份、第一分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.3份，放入搅拌机中搅拌3-5min制备成第一组分；
②按质量份数计，分别称取二水石膏40份、氢氧化钙50份、粉煤灰15份、第二分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.8份，放入干混机中搅拌3-5min制备成第二组分；
③在第一组分和第二组分中分别加入40份水，搅拌2min后再将两种溶液混合便可得焊缝材料；
④测试焊缝材料的流动度、强度、膨胀性等指标，如表1所示。
对比例4
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，原料组分的用量不同。
本对比例提供了一种双组分早强型路面焊缝材料，制备方法如下：
①按质量份数计，分别称取SAC水泥熟料50份、氢氧化铝5份、葡萄糖酸钠0.2份、硼砂0.1份、第一分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.1份，放入搅拌机中搅拌3-5min制备成第一组分；
②按质量份数计，分别称取二水石膏20份、氢氧化钙30份、粉煤灰5份、第二分散剂(PC-100聚羧酸型高性能分散剂)0.2份，放入干混机中搅拌3-5min制备成第二组分；
③在第一组分和第二组分中分别加入20份水，搅拌2min后再将两种溶液混合便可得焊缝材料；
④测试焊缝材料的流动度、强度、膨胀性等指标，如表1所示。
从上表可以看出，本申请实施例1-3均具有良好的流动度，且扛着强度和抗压强度优异，显著高于对比例1-4，并且，膨胀率显著高于对比例1、对比例3和4。其中，对比例3由于分散剂用量较多，导致材料泌水。结合实施例1-3和对比例1-4的数据可以看出，本申请的组分及其用量的选择可以显著影响最终制备获得的双组分早强型路面焊缝材料的性能指标。
综上所述，本申请提供的双组分早强型路面焊缝材料利用SAC水泥熟料作为水泥，提升焊缝材料的强度，同时利用缓凝剂起到缓凝的作用，硼砂起到增塑和提高韧性，而硼砂的加入可以与缓凝剂一并起到延缓SAC水泥熟料水化的时间，由于是本申请中选择以二水石膏来增强组分的强度，二水石膏与SAC水泥熟料在使用之前分开包装，而在使用时混合，混合时二水石膏还会与SAC水泥熟料反应生成钙矾石，促进基体发生膨胀，抵抗收缩。此外，本实施例中，在第一组分和第二组分中均添加有分散剂，分散剂可以提升材料的分散性能，并且具有良好的流动性，因此，本申请中双组分早强型路面焊缝材料具有高流动性、渗透性强：与水泥浆相比，锥流动度可达10-12s，能够很好地填充各类孔隙、裂缝；凝结快、强度高：本材料第一组分与第二组分加水混合后，3h抗压强度可达到15MPa以上，对于沥青路面的裂缝处理能够满足施工2h后立即开放交通的要求；此外，本申请的材料成本低。与其他材料相比，本发明成本较为低廉，材料成本在100元/延米-150元/延米。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双组分早强型路面焊缝材料，其特征在于，其包括第一组分和第二组分，按质量份数计，所述第一组分包括：SAC水泥熟料60-80份、氢氧化铝8-12份、缓凝剂0.4-0.6份、硼砂0.1-0.2份和第一分散剂0.1-0.2份；所述第二组分包括二水石膏25-35份、氢氧化钙35-45份、粉煤灰8-12份和第二分散剂0.4-0.6份；
所述SAC水泥熟料的性能满足：比表面积≥400 m2/kg；初凝时间≥15min；终凝时间≤30min；碱度pH值≤10.5；28天自由膨率为0-0.15；1d抗折强度≥6.0 MPa，1d抗压强度≥25.0 MPa；7d抗折强度≥8.0 MPa，7d抗压强度≥42.5 MPa。
2.根据权利要求1所述的双组分早强型路面焊缝材料，其特征在于，所述第一分散剂和所述第二分散剂均为PC-100聚羧酸型高性能分散剂。
3.根据权利要求2所述的双组分早强型路面焊缝材料，其特征在于，所述PC-100聚羧酸型高性能分散剂的性能满足：减水率≥25%、活性成分≥90%、堆积密度为300-600kg/m3。
4.根据权利要求1所述的双组分早强型路面焊缝材料，其特征在于，所述粉煤灰的细度为400-600目，烧失量≤8%，强度活性指数≥70%。
5.根据权利要求1所述的双组分早强型路面焊缝材料，其特征在于，所述缓凝剂包括葡萄糖酸钠、焦磷酸钠和丙三醇中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的双组分早强型路面焊缝材料，其特征在于，所述双组分早强型路面焊缝材料的流动度为10-13s，3h抗折强度2.9-3.7MPa，3h抗压强度19.7-23.4MPa，膨胀率0.59-0.77%，泌水率≤0.3%。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的双组分早强型路面焊缝材料的制备方法，其特征在于，其包括：按质量份数计，称取SAC水泥熟料60-80份、氢氧化铝8-12份、缓凝剂0.4-0.6份、硼砂0.1-0.2份和第一分散剂0.1-0.2份，混合搅拌制得第一组分，称取二水石膏25-35份、氢氧化钙35-45份、粉煤灰8-12份和第二分散剂0.4-0.6份，混合搅拌制得第二组分。
8.根据权利要求7所述的双组分早强型路面焊缝材料的制备方法，其特征在于，混合搅拌制得所述第一组分的混合时间为3-5min，混合搅拌制得所述第二组分的混合时间为3-5min。
9.一种双组分早强型路面焊缝材料的使用方法，其特征在于，其包括将如权利要求1-6任一项所述的双组分早强型路面焊缝材料的所述第一组分和所述第二组分中分别加入25-35份水，搅拌1-2min后混合所述第一组分的浆液和所述第二组分的浆液，接着进行焊缝注浆。
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