CN115849819A - 一种修补用混凝土及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种修补用混凝土及其生产方法，修补用混凝土包括以下原料：快硬水泥，砂，减水剂，调凝剂，活化粉，流动纤维，聚乙烯亚胺，水；所述流动纤维经由以下步骤制得：将碳酸氢盐和玻璃微珠混合后进行捏合、造粒，然后与纤维进行熔融纺丝得到流动纤维。其生产方法包括以下步骤：先将水泥、砂、活化粉、聚乙烯亚胺混合均匀得到混合物1，将减水剂、调凝剂和流动纤维混合均匀得到混合物2，向混合物1中加水搅拌1‑2min，再加入混合物2拌匀。本申请得到的混凝土具有优异的流动性，早期强度极佳，1小时的强度即可达到25MPa以上，能够快速对路面进行修复，成型后的后期强度也非常优异，力学性能佳。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种修补用混凝土及其生产方法。
背景技术
随着我国经济社会的发展，如今的城市生活丰富多彩，路上车水马龙，水泥混凝土路面应用在生活中的方方面面，在城市道路中，水泥混凝土路面占到95％以上。
路面是形成的直接接触面，承受着荷载、环境因素等作用下的损伤，良好的路面性能对行车安全具有非常重要的意义，而路面的修补对改善路面使用寿命具有重要作用。混凝土路面病害形式颇多，大体分为裂缝类、薄层破坏和深层结构破坏，若等到发生混凝土结构病害后再对其进行修补往往时间长，给开放交通以及快速通行带来很大不便。因此目前在出现裂缝、断裂等情况时则需进行及时修补养护，则能大大增加路面的使用寿命。
对于混凝土面在修复裂缝等病害时，大都采用压力灌浆法，但是为了有效提高修补混凝土的强度，一般在混凝土原料中掺入不同种类和尺寸的纤维，但由于纤维的加入，虽然可以增强混凝土强度，但混凝土料浆的颗粒流动受阻明显，其流动性差，此时采用压力灌浆法对裂缝进行修复时存在出料困难，修复效果差的缺点。
发明内容
为有效改善修补用混凝土的流动性，以使得得到的修补用混凝土具有优异的工作性能，同时能够对产生裂缝的混凝土路面进行快速修复，本申请提供一种修补用混凝土及其生产方法。
第一方面，本申请提供的一种修补用混凝土采用如下的技术方案：
一种修补用混凝土，包括以下重量份的原料：快硬水泥50-68份，砂70-98份，减水剂2-4份，调凝剂5-10份，活化粉20-40份，流动纤维8-17份，聚乙烯亚胺1-2.5份，水30-45份；所述流动纤维经由以下步骤制得：将碳酸氢盐和玻璃微珠混合后进行捏合、造粒，然后与纤维进行熔融纺丝得到流动纤维。
优选的，碳酸氢盐为碳酸氢钠或碳酸氢钙。
通过采用上述技术方案，采用快硬水泥和活化粉进行复配，以使得混凝土能够在早期就有良好的强度，将聚乙烯亚胺和调凝剂进行复配，不仅具有减水增强的作用，还可以改善混凝土工作性能，使得混凝土结构更加密实、致密。
先将碳酸氢盐和玻璃微珠进行捏合造粒，形成质粒均匀的颗粒状物质，优选采用碳酸氢钙作为碳酸氢盐使用，然后与纤维进行熔融纺丝，在熔融纺丝阶段，碳酸氢盐受热分解释放出气体，在流动纤维表面形成微蜂窝状，表面积大，有利于后期与快硬水泥、砂等其他原料组分能够相互均匀的吸附，改善混凝土内部的结构，进一步增强产品的韧性和强度，利于新老路面的粘接，辅助混凝土在短时间内进行路面的修复；且流动纤维内含有的玻璃微珠成球形状，又能够改善流动纤维表面的光滑性，显著改善混凝土的流动性，有效提高混凝土的工作性能。
优选的，所述纤维选自聚酰胺纤维、聚酯纤维中的至少一种。
通过采用上述技术方案，聚酰胺纤维、聚酯纤维均属于低熔点纤维，其柔韧性好，强度佳，经过复合改性后能够均匀的分布于混凝土内部，形成三维网状结构，与其他原料组分的粘合性好，既能够辅助混凝土快速修复好出现裂缝的路线，同时还能够在后期减少路面中裂缝的形成、生长和发展。
优选的，所述纤维为重量比为(1-2.5):(1.5-3.8)的聚酰胺纤维和聚酯纤维。
通过采用上述技术方案，将聚酰胺纤维和聚酯纤维在上述比例下复配后，能够得到流动性更为优异的流动纤维，使得混凝土具有更佳的工作性能。
优选的，所述纤维，碳酸氢盐和玻璃微珠的重量比为(2-4.7):(1.1-2.3):(1.5-3)。
通过采用上述技术方案，优化纤维、碳酸氢盐和玻璃微珠之间的用量关系，能够有效改善流动纤维的表观性能，从而改善混凝土的流动性，提高其工作性能，同时辅助改善混凝土能够快速修补路面。
优选的，所述调凝剂经由以下步骤制得：将环糊精溶于水中形成饱和水溶液，加入微晶纤维素，搅拌包合，然后采用喷雾干燥法制得包合物。
通过采用上述技术方案，先将环糊精溶于水形成饱和水溶液，再加入微晶纤维素，制得以微晶纤维素为核心的包合物，以使得调凝剂在遇水后能够缓释微晶纤维素，而混凝土原料中的聚乙烯亚胺有较高的反应活力，能与微晶纤维素中的羟基反应并交联聚合，使其产生湿强度，能够在混凝土早期显著改善混凝土的强度并提高新老路面的界面粘接力，同时在混凝土成型后还具有干增强的作用，使得混凝土后期强度更佳。此时无需再添加早强剂如甲酸钙、三乙醇胺等物质，即可在早期达到优异的强度，力学性能佳。
优选的，所述环糊精和微晶纤维素的重量比为(1.6-2.8):(0.7-1.5)。
通过采用上述技术方案，进一步优化环糊精和微晶纤维素的用量关系，经过试验研究发现，环糊精和微晶纤维素在重量比为(1.6-2.8):(0.7-1.5)之间时，得到的流动纤维的性能更佳。
优选的，所述活化粉包括矿粉和偏高岭土。
通过采用上述技术方案，矿粉一般选用S95矿粉，其活性指数≥75％，含水量≤1％；矿粉与偏高岭土混合后，能够促进水泥的水化作用，生成胶凝物质，同时能够减少混凝土拌合的泌水离析状况，以提高混凝土后期强度。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐、萘系减水剂中的一种。
通过采用上述技术方案，优化减水剂的组分，能够有效降低需水量，协助改善材料的流动性，赋予其优异的工作性能。
优选的，所述砂的细度模数为2.3-2.8，含泥量≤2％，快硬水泥的比表面积≥350m2/kg。
通过采用上述技术方案，砂选用干净的河砂，选择细度模数为2.3-2.8之间的砂，以利于促进混凝土的拌合性，选择表面积合适的快硬水泥，以利于在早期具有优异的早期强度。
第二方面，本申请提供一种修补用混凝土的生产方法，采用如下的技术方案：一种修补用混凝土的生产方法，包括以下步骤：先将水泥、砂、活化粉、聚乙烯亚胺混合均匀得到混合物1，将减水剂、调凝剂和流动纤维混合均匀得到混合物2，向混合物1中加水搅拌1-2min，再加入混合物2拌匀。
通过采用上述技术方案，将组分进行分步骤混合，有效改善各组分之间的和易性、流动性，以使得混凝土具有优异的工作性能，能够快速修复裂缝路面，修补后即可在1小时内实现通车，对交通带来极大的便利。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.先将碳酸氢盐和玻璃微珠进行捏合造粒，形成质粒均匀的颗粒状物质，然后与纤维进行熔融纺丝，在熔融纺丝阶段，碳酸氢盐受热分解释放出气体，在流动纤维表面形成微蜂窝状，表面积大，有利于与快硬水泥、砂等其他原料组分能够相互均匀的吸附，改善混凝土内部的结构，进一步增强产品的韧性和强度，利于新老路面的粘接，辅助混凝土在短时间内进行路面的修复；且流动纤维内含有的玻璃微珠成球形状，又能够改善流动纤维表面的光滑性，显著改善混凝土的流动性，有效提高混凝土的工作性能。
2.先将环糊精溶于水形成饱和水溶液，再加入微晶纤维素，制得以微晶纤维素为核心的包合物，以使得调凝剂在遇水后能够缓释微晶纤维素，而混凝土原料中的聚乙烯亚胺有较高的反应活力，能与微晶纤维素中的羟基反应并交联聚合，使其产生湿强度，能够在混凝土早期显著改善混凝土的强度并提高新老路面的界面粘接力，同时在混凝土成型后还具有干增强的作用，使得混凝土后期强度更佳。此时无需再添加早强剂如甲酸钙、三乙醇胺等物质，即可在早期达到优异的强度，力学性能佳。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种修补用混凝土，包括以下原料：快硬水泥50kg，砂70kg，聚羧酸减水剂2kg，调凝剂5kg，活化粉20kg，流动纤维8kg，聚乙烯亚胺1g，水30kg；
活化粉为重量比为1:1的矿粉和偏高岭土；
其中快硬水泥标号为P.O42.5；比表面积为350m2/kg；砂的细度模数为2.8，粒径小于2.3mm，含泥量为1％；矿粉为S95矿粉，其活性指数81％，含水量1％；
流动纤维经由以下步骤制得：将碳酸氢钠和玻璃微珠混合后进行捏合、造粒，然后与聚酰亚胺纤维进行熔融纺丝得到流动纤维；聚酰亚胺纤维、碳酸氢钠和玻璃微珠的重量比为2:1.1:1.5；玻璃微珠的粒径小于20μm；
调凝剂经由以下步骤制得：将环糊精溶于水中形成饱和水溶液，加入微晶纤维素，搅拌包合，然后采用喷雾干燥法制得包合物；环糊精和微晶纤维素的重量比为1.6:0.7。
修补用混凝土的生产方法，包括以下步骤：先将水泥、砂、活化粉、聚乙烯亚胺混合均匀得到混合物1，将减水剂、调凝剂和流动纤维混合均匀得到混合物2，向混合物1中加水搅拌2min，再加入混合物2拌匀。
实施例2
一种修补用混凝土，包括以下原料：快硬水泥68kg，砂98kg，萘系减水剂4kg，调凝剂10kg，活化粉40kg，流动纤维17kg，聚乙烯亚胺2.5g，水45kg；
流动纤维经由以下步骤制得：将碳酸氢钠和玻璃微珠混合后进行捏合、造粒，然后与聚酯纤维进行熔融纺丝得到流动纤维；聚酯纤维、碳酸氢钠和玻璃微珠的重量比为4.7:2.3:3；
其余均与实施例1相同。
实施例3
一种修补用混凝土，包括以下原料：快硬水泥62kg，砂85kg，木质素磺酸钠2.8kg，调凝剂8.3kg，活化粉32kg，流动纤维14kg，聚乙烯亚胺2g，水40kg；
流动纤维经由以下步骤制得：将碳酸氢钙和玻璃微珠混合后进行捏合、造粒，然后与纤维进行熔融纺丝得到流动纤维；纤维、碳酸氢钙和玻璃微珠的重量比为4.7:2.3:3；其中纤维为重量比为1:1.5的聚酰胺纤维和聚酯纤维；
其余均与实施例1相同。
实施例4
与实施例3的区别在于，纤维、碳酸氢钠和玻璃微珠的重量比为3.2:2:2.7；其余均与实施例3相同。
实施例5
与实施例3的区别在于，纤维、碳酸氢钠和玻璃微珠的重量比为5.5:0.7:1；其余均与实施例3相同。
实施例6
与实施例4的区别在于，纤维为重量比为2.5:3.8的聚酰胺纤维和聚酯纤维；其余均与实施例4相同。
实施例7
与实施例4的区别在于，纤维为重量比为2:3的聚酰胺纤维和聚酯纤维；其余均与实施例4相同。
实施例8
与实施例4的区别在于，纤维为重量比为3.5:1的聚酰胺纤维和聚酯纤维；
实施例9
与实施例7的区别在于，环糊精和微晶纤维素的重量比为2.8:1.5；其余均与实施例7相同。
实施例10
与实施例7的区别在于，环糊精和微晶纤维素的重量比为2.4:1；其余均与实施例7相同。
实施例11
与实施例10的区别在于，环糊精和微晶纤维素的重量比为1:3；其余均与实施例10相同。
实施例12
与实施例10的区别在于，活化粉包括重量比为2:1:1的矿粉和偏高岭土和硅灰，砂选用机制砂，其余均与实施例10相同。
实施例13
与实施例10的区别在于，修补用混凝土的生产方法，包括以下步骤：将水泥、砂、活化粉、聚乙烯亚胺、减水剂、调凝剂、流动纤维、水搅拌5min，混合均匀得到修补用混凝土，其余均与实施例10相同。
对比例
对比例1
与实施例10的区别在于，将流动纤维替换为聚酰胺纤维和聚酯纤维的混合物，其余均与实施例10相同。
对比例2
与实施例10的区别在于，流动纤维的制备中不加入碳酸氢钙，其余均与实施例10相同。
对比例3
与实施例10的区别在于，调凝剂为环糊精和微晶纤维素的混合物，其余均与实施例10相同。
对比例4
与实施例10的区别在于，调凝剂为环糊精，其余均与实施例10相同。
对比例5
与实施例10的区别在于，不加入聚乙烯亚胺，其余均与实施例10相同。
性能检测试验
将实施例1-13和对比例1-5制得的混凝土试样根据根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行1h、1d和28d强度以及V型漏斗流速，将结果记录在表1。
表1
结合实施例1-13并结合表1可以看到，本申请得到的混凝土具有优异的流动性，尤其适合应用于出现裂缝类路面病害的道路修补，在不含有早强剂的情况下，早期强度极佳，1小时的强度即可达到25MPa以上，能够快速对路面进行修复，以使得路面在修补一小时后即可通车继续使用，同时成型后的后期强度也非常优异，力学性能佳。
结合实施例1和对比例1-2并结合表1可以看出，对比例1中仅将聚酰胺纤维和聚酯纤维进行简单混合，然后加入原料组分中，虽然对混凝土后期强度影响不大，但是早期强度不佳，且混凝土流动性差，不利于对裂缝的修复，同时也无法实现快速通车，对交通造成的较大的影响。而对比例2中缺少了碳酸氢钙，得到的流动纤维的表面相对光滑，虽然对混凝土的流动影响不大，但是不利于流动纤维在水泥水化和混凝土硬化过程中强度的提高，无法实现快速修复路面。这是由于碳酸氢钙和玻璃微珠进行捏合造粒后，能够形成质粒均匀的颗粒状物质，然后与聚酰亚胺纤维和聚酯纤维进行熔融纺丝，在熔融纺丝阶段，碳酸氢钙受热分解释放出气体，在流动纤维表面形成微蜂窝状，表面积大，有利于与快硬水泥、砂等其他原料组分能够相互均匀的吸附，在水泥水化和混凝土成型过程中改善混凝土内部的结构，进一步增强产品的韧性和强度，利于新老路面的粘接，辅助混凝土在短时间内进行路面的修复；流动纤维内含有的玻璃微珠成球形状，又能够改善流动纤维表面的光滑性，显著改善混凝土的流动性，有效提高混凝土的工作性能，有利于对出现裂缝类路面病害的道路进行快速修补，以使得路面在修补一小时后即可通车使用。
结合实施例10和对比例3-5并结合表1可以看出，对比例3将环糊精和微晶纤维素进行简单混合后作为调凝剂使用，此时环糊精和微晶纤维素均能对体系起到良好的增稠作用，此时能够进一步降低混凝土的流动性，导致混凝土的工作性能差，完全不利于裂缝类道面的修复。而对比例4则仅采用环糊精作为调凝剂，对比例5中不加入聚乙烯亚胺，混凝土的早期性能显著下降，混凝土成型后的强度也有所下降，这是由于环糊精溶于水形成饱和水溶液后，再加入微晶纤维素，能够制得以微晶纤维素为核心的包合物，以使得调凝剂在遇水后能够缓释微晶纤维素，混凝土的早期流动性佳；同时混凝土原料中的聚乙烯亚胺有较高的反应活力，在水泥水化和混凝土成型期间能与缓释出来的微晶纤维素中的羟基反应并交联聚合，使其产生湿强度，能够在混凝土早期显著改善混凝土的强度并提高新老路面的界面粘接力，同时在混凝土成型后还具有干增强的作用，使得混凝土后期强度更佳。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种修补用混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：快硬水泥50-68份，砂70-98份，减水剂2-4份，调凝剂5-10份，活化粉20-40份，流动纤维8-17份，聚乙烯亚胺1-2.5份，水30-45份；所述流动纤维经由以下步骤制得：将碳酸氢盐和玻璃微珠混合后进行捏合、造粒，然后与纤维进行熔融纺丝得到流动纤维。
2.根据权利要求1所述的修补用混凝土，其特征在于：所述纤维选自聚酰胺纤维、聚酯纤维中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的修补用混凝土，其特征在于：所述纤维为重量比为(1-2.5):(1.5-3.8)的聚酰胺纤维和聚酯纤维。
4.根据权利要求3所述的修补用混凝土，其特征在于：所述纤维，碳酸氢盐和玻璃微珠的重量比为(2-4.7):(1.1-2.3):( 1.5-3)。
5.根据权利要求1所述的修补用混凝土，其特征在于：所述调凝剂经由以下步骤制得：将环糊精溶于水中形成饱和水溶液，加入微晶纤维素，搅拌包合，然后采用喷雾干燥法制得包合物。
6.根据权利要求5所述的修补用混凝土，其特征在于：所述环糊精和微晶纤维素的重量比为(1.6-2.8):(0.7-1.5)。
7.根据权利要求1所述的修补用混凝土，其特征在于：所述活化粉包括矿粉和偏高岭土。
8.根据权利要求1所述的修补用混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐、萘系减水剂中的一种。
9.根据权利要求1-8任一项所述的修补用混凝土，其特征在于：所述砂的细度模数为2.3-2.8，含泥量≤2%，快硬水泥的比表面积≥350m2/kg。
10.权利要求1-9任一项所述的修补用混凝土的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：先将水泥、砂、活化粉、聚乙烯亚胺混合均匀得到混合物1，将减水剂、调凝剂和流动纤维混合均匀得到混合物2，向混合物1中加水搅拌1-2min，再加入混合物2拌匀。
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2022
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