CN115872722B - 一种道路路面修补材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种道路路面修补材料及其制备方法，属于建筑材料领域。所述修补材料的原料按质量份计，包括以下组分：氧化镁27‑33份、磷酸二氢钾11‑13份、磷铝酸盐水泥23‑27份、粉煤灰填料4.5‑5.5份、十二烷酸处理硅灰2.5‑3.5份、氯化钾0.4‑0.6份、羧甲基纤维素钠0.08‑0.12份、聚羧酸高性能减水剂0.17‑0.23份。本发明的修补材料耐盐碱性能好，将本发明的修补材料分别与砂、水混合拌和均匀、成型、养护后，在侵蚀介质中进行浸泡试验，浸泡前抗压强度为86.2‑87.4MPa，浸泡后抗压强度为83.4‑84.7MPa，强度损失率为3.09‑3.68%。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路路面修补材料及其制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
水泥混凝土路面是我国公路路面的主要类型，由于设计、施工、后期养护、环境、交通状况以及其他因素，会发生不同程度的结构性损坏和非结构性损坏，其中主要破坏类型有裂缝、唧泥、错台、松散、坑槽和层状剥落等。
目前，水泥混凝土路面快速修补材料主要分为有机、无机两大类，有机类包括树脂、橡胶沥青等，有机类的修补材料往往工艺较为复杂，耐久性差，并且施工成本较高，无机类主要为各种水泥混凝土，包括硅酸盐水泥混凝土、磷酸盐水泥混凝土、硫铝酸盐水泥混凝土等，无机类修补材料可以与旧混凝土之间有良好的粘结和性能匹配，本身还具有提及稳定和高耐磨性，成本低且易施工。
其中磷酸盐水泥有有益的早强性能，非常适合高速公路、机场跑道、桥梁、城市主干道等混凝土工程的快速修补与抢修，但是其本身强度限制，养护后的强度不高，研究表明可以使用粉煤灰与磷酸盐水泥配合来解决，利用粉煤灰不仅可以减低修补材料成本和调整修补材料颜色，同时粉煤灰的密实和滚珠效能可以增加修补材料在养护后的强度。
但是粉煤灰与磷酸盐水泥配合后，其抗盐碱性能较差，在山东沿海地区，道路长期受到海洋盐碱侵蚀，使用磷酸盐水泥混凝土作为修补材料，长时间后会发生强度下降的现象，实验表明，养护完成后的修补材料在盐水中浸泡15d后，强度损失最高可达17%，抗侵蚀性能较差。
综上所述，现有技术中，磷酸盐水泥混凝土作为修补材料时，可以使用粉煤灰与磷酸盐水泥配合来提高养护后的强度，但是抗侵蚀能力较差，在盐碱环境中，强度损失较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，通过对粉煤灰、硅灰分别进行特殊处理，最终制备修补材料，提高修补材料养护后的强度，同时提高修补材料的抗侵蚀能力，在盐碱环境中，强度损失小。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种道路路面修补材料，所述修补材料的原料按质量份计，包括以下组分：氧化镁27-33份、磷酸二氢钾11-13份、磷铝酸盐水泥23-27份、粉煤灰填料4.5-5.5份、十二烷酸处理硅灰2.5-3.5份、氯化钾0.4-0.6份、羧甲基纤维素钠0.08-0.12份、聚羧酸高性能减水剂0.17-0.23份。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
所述粉煤灰填料的制备方法为：
将粉煤灰、去离子水、氯化铵混合，控制温度为71-73℃，进行研磨，得到研磨后的浆液，使研磨后的浆液全部通过150-250目筛，将研磨后的浆液过滤，将滤渣在520-540℃下焙烧140-160min，得到氯化铵处理粉煤灰，然后将氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸混合，控制温度为84-86℃，进行搅拌，搅拌时间为85-100min，搅拌后，经过滤、洗涤，得到硝酸镁处理粉煤灰，然后将硝酸镁处理的粉煤灰在360-375℃下陈化11.5-12.5h，得到粉煤灰填料；
所述粉煤灰、去离子水、氯化铵的质量比为135-165:1400-1600:40-50；
所述粉煤灰为I级粉煤灰；
所述氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸的质量比为135-165:60-70:700-800；
所述稀盐酸的浓度为0.14-0.16mol/L；
所述十二烷酸处理硅灰的制备方法为：
将硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸混合，控制超声频率为38-42kHz，进行超声，超声时间为18-25min，然后控制温度为87-92℃，进行搅拌，搅拌时间为14.5-15.5h，搅拌后经过滤、洗涤、干燥，然后将干燥后的滤渣在310-330℃下加热45-60min，最后经冷却得到十二烷酸处理硅灰；
所述硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸的质量比为4.5-5.5:275-325:110-130:18-22；
所述硅灰的粒径为200目。
所述修补材料的制备方法为：
将所有的氧化镁、磷酸二氢钾、磷铝酸盐水泥、粉煤灰填料、十二烷酸处理硅灰、氯化钾、羧甲基纤维素钠、聚羧酸高性能减水剂混合后，搅拌均匀，得到的混合粉体即为修补材料。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
本发明的修补材料强度高，将本发明的修补材料分别与砂、水按照质量比100:25:30混合拌和均匀后，分别成型并养护至3d、7d、28d，按照GB/T 17671-2021的方法测试不同龄期的抗压强度，3d抗压强度为62.0-63.5MPa，7d抗压强度为73.2-78.6MPa，28d抗压强度为86.2-87.4MPa；
本发明的修补材料耐盐碱性能好，将本发明的修补材料分别与砂、水按照质量比100:25:30混合拌和均匀后，分别成型并养护至28d后，将试样放入10wt%的氯化钠侵蚀介质中进行浸泡试验，使试样完全浸没在侵蚀介质中，浸泡时间为15d，15d后按照GB/T 17671-2021的方法测试试样抗压强度，并计算强度损失率，浸泡前抗压强度为86.2-87.4MPa，浸泡后抗压强度为83.4-84.7MPa，强度损失率为3.09-3.68%；
本发明的修补材料耐干缩性能好，将本发明的修补材料分别与砂、水按照质量比100:25:30混合拌和均匀后，分别成型并养护至28d、90d后，按照JG/J 70-2009的方法测试试样的自然干燥收缩值，28d自然干燥收缩值为938*10-6-965*10-6，90d自然干燥收缩值为1287*10-6-1352*10-6；
本发明的修补材料抗折强度高，将本发明的修补材料分别与砂、水按照质量比100:25:30混合拌和均匀后，分别成型并养护至3d、7d、28d，按照GB/T 17671-2021的方法测试不同龄期的抗折强度，3d抗折强度为10.77-10.92MPa，7d抗折强度为11.22-11.27MPa，28d抗折强度为12.03-12.13MPa。
具体实施方式
实施例1一种道路路面修补材料及其制备方法
所述路面修补材料的原料按质量份计，包括以下组分：氧化镁30份、磷酸二氢钾12份、磷铝酸盐水泥25份、粉煤灰填料5份、十二烷酸处理硅灰3份、氯化钾0.5份、羧甲基纤维素钠0.1份、聚羧酸高性能减水剂0.2份；
所述粉煤灰填料的制备方法为：
将粉煤灰、去离子水、氯化铵混合，控制温度为72℃，进行研磨，得到研磨后的浆液，使研磨后的浆液全部通过200目筛，将研磨后的浆液过滤，将滤渣在530℃下焙烧150min，得到氯化铵处理粉煤灰，然后将氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸混合，控制温度为85℃，进行搅拌，搅拌时间为90min，搅拌后，经过滤、洗涤，得到硝酸镁处理粉煤灰，然后将硝酸镁处理的粉煤灰在370℃下陈化12h，得到粉煤灰填料；
所述粉煤灰、去离子水、氯化铵的质量比为150:1500:45；
所述粉煤灰为I级粉煤灰；
所述氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸的质量比为150:65:750；
所述稀盐酸的浓度为0.15mol/L；
所述十二烷酸处理硅灰的制备方法为：
将硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸混合，控制超声频率为40kHz，进行超声，超声时间为20min，然后控制温度为90℃，进行搅拌，搅拌时间为15h，搅拌后经过滤、洗涤、干燥，然后将干燥后的滤渣在320℃下加热50min，最后经冷却得到十二烷酸处理硅灰；
所述硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸的质量比为5:300:120:20；
所述硅灰的粒径为200目。
上述修补材料的制备方法为：
将所有的氧化镁、磷酸二氢钾、磷铝酸盐水泥、粉煤灰填料、十二烷酸处理硅灰、氯化钾、羧甲基纤维素钠、聚羧酸高性能减水剂混合后，搅拌均匀，得到的混合粉体即为修补材料。
实施例2一种道路路面修补材料及其制备方法
所述路面修补材料的原料按质量份计，包括以下组分：氧化镁27份、磷酸二氢钾11份、磷铝酸盐水泥23份、粉煤灰填料4.5份、十二烷酸处理硅灰2.5份、氯化钾0.4份、羧甲基纤维素钠0.08份、聚羧酸高性能减水剂0.17份；
所述粉煤灰填料的制备方法为：
将粉煤灰、去离子水、氯化铵混合，控制温度为71℃，进行研磨，得到研磨后的浆液，使研磨后的浆液全部通过150目筛，将研磨后的浆液过滤，将滤渣在520℃下焙烧160min，得到氯化铵处理粉煤灰，然后将氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸混合，控制温度为84℃，进行搅拌，搅拌时间为100min，搅拌后，经过滤、洗涤，得到硝酸镁处理粉煤灰，然后将硝酸镁处理的粉煤灰在360℃下陈化12.5h，得到粉煤灰填料；
所述粉煤灰、去离子水、氯化铵的质量比为135:1400:40；
所述粉煤灰为I级粉煤灰；
所述氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸的质量比为135:60:700；
所述稀盐酸的浓度为0.14mol/L；
所述十二烷酸处理硅灰的制备方法为：
将硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸混合，控制超声频率为38kHz，进行超声，超声时间为25min，然后控制温度为87℃，进行搅拌，搅拌时间为15.5h，搅拌后经过滤、洗涤、干燥，然后将干燥后的滤渣在310℃下加热60min，最后经冷却得到十二烷酸处理硅灰；
所述硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸的质量比为4.5:275:110:18；
所述硅灰的粒径为200目。
上述修补材料的制备方法为：
将所有的氧化镁、磷酸二氢钾、磷铝酸盐水泥、粉煤灰填料、十二烷酸处理硅灰、氯化钾、羧甲基纤维素钠、聚羧酸高性能减水剂混合后，搅拌均匀，得到的混合粉体即为修补材料。
实施例3一种道路路面修补材料及其制备方法
所述路面修补材料的原料按质量份计，包括以下组分：氧化镁33份、磷酸二氢钾13份、磷铝酸盐水泥27份、粉煤灰填料5.5份、十二烷酸处理硅灰3.5份、氯化钾0.6份、羧甲基纤维素钠0.12份、聚羧酸高性能减水剂0.23份；
所述粉煤灰填料的制备方法为：
将粉煤灰、去离子水、氯化铵混合，控制温度为73℃，进行研磨，得到研磨后的浆液，使研磨后的浆液全部通过250目筛，将研磨后的浆液过滤，将滤渣在540℃下焙烧140min，得到氯化铵处理粉煤灰，然后将氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸混合，控制温度为86℃，进行搅拌，搅拌时间为85min，搅拌后，经过滤、洗涤，得到硝酸镁处理粉煤灰，然后将硝酸镁处理的粉煤灰在375℃下陈化11.5h，得到粉煤灰填料；
所述粉煤灰、去离子水、氯化铵的质量比为165:1600:50；
所述粉煤灰为I级粉煤灰；
所述氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸的质量比为165:70:800；
所述稀盐酸的浓度为0.16mol/L；
所述十二烷酸处理硅灰的制备方法为：
将硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸混合，控制超声频率为42kHz，进行超声，超声时间为18min，然后控制温度为92℃，进行搅拌，搅拌时间为14.5h，搅拌后经过滤、洗涤、干燥，然后将干燥后的滤渣在330℃下加热45min，最后经冷却得到十二烷酸处理硅灰；
所述硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸的质量比为5.5:325:130:22；
所述硅灰的粒径为200目。
上述修补材料的制备方法为：
将所有的氧化镁、磷酸二氢钾、磷铝酸盐水泥、粉煤灰填料、十二烷酸处理硅灰、氯化钾、羧甲基纤维素钠、聚羧酸高性能减水剂混合后，搅拌均匀，得到的混合粉体即为修补材料。
对比例1
与实施例1不同的是，粉煤灰填料的制备方法改为以下操作：
将粉煤灰、去离子水、氯化铵混合，控制温度为72℃，进行研磨，得到研磨后的浆液，使研磨后的浆液全部通过200目筛，将研磨后的浆液过滤，将滤渣在530℃下焙烧150min，得到氯化铵处理粉煤灰，然后将氯化铵处理粉煤灰在370℃下陈化12h，得到粉煤灰填料；
所述粉煤灰、去离子水、氯化铵的质量比为150:1500:45；
所述粉煤灰为I级粉煤灰；
其余步骤相同，制备修补材料。
对比例2
与实施例1不同的是，省去制备十二烷酸处理硅灰步骤，修补材料的原料组分中，使用未处理的硅灰代替十二烷酸处理硅灰，其余步骤相同，制备修补材料
所述未处理的硅灰粒径为200目。
实施例4抗压强度测试
将实施例1-3、对比例1-2的修补材料分别与砂、水按照质量比100:25:30混合拌和均匀后，分别成型并养护至3d、7d、28d，按照GB/T 17671-2021的方法测试不同龄期的抗压强度，结果见表1。
实施例1-3均对粉煤灰和硅灰进行特殊处理，最终制备修补材料，成型后可以获得较高的抗压强度；
对比例1中，粉煤灰在氯化铵处理后，省去了硝酸镁处理步骤，材料在成型后抗压强度下降较大，抗压强度低；
对比例2省去制备十二烷酸处理硅灰步骤，修补材料的原料组分中，使用未处理的硅灰代替十二烷酸处理硅灰，材料在成型后抗压强度发生一定程度下降，抗压强度稍低。
实施例5耐盐碱性测试
将实施例1-3、对比例1-2的修补材料分别与砂、水按照质量比100:25:30混合拌和均匀后，分别成型并养护至28d后，将试样放入10wt%的氯化钠侵蚀介质中进行浸泡试验，使试样完全浸没在侵蚀介质中，浸泡时间为15d，15d后按照GB/T 17671-2021的方法测试试样抗压强度，并计算强度损失率，结果见表2。
实施例1-3均对粉煤灰和硅灰进行特殊处理，最终制备修补材料，成型后可以获得较好的耐盐碱性能，侵蚀介质浸泡实验的强度损失较小；
对比例1中，粉煤灰在氯化铵处理后，省去了硝酸镁处理步骤，材料在成型后虽然抗压强度低，但是侵蚀介质浸泡实验的强度损失稍低，有一定的耐盐碱性能；
对比例2省去制备十二烷酸处理硅灰步骤，修补材料的原料组分中，使用未处理的硅灰代替十二烷酸处理硅灰，材料在成型后虽然有一定的抗压强度，但是侵蚀介质浸泡实验的强度损失较大，耐盐碱性能较差。
实施例6收缩性能测试
将实施例1-3、对比例1-2的修补材料分别与砂、水按照质量比100:25:30混合拌和均匀后，分别成型并养护至28d、90d后，按照JG/J 70-2009的方法测试试样的自然干燥收缩值，结果见表3。
实施例1-3均对粉煤灰和硅灰进行特殊处理，最终制备修补材料，成型后可以获得较好的耐收缩性能，自然干燥收缩值较低；
对比例1中，粉煤灰在氯化铵处理后，省去了硝酸镁处理步骤，材料在成型后，前后期自然干燥收缩值均较高；
对比例2省去制备十二烷酸处理硅灰步骤，修补材料的原料组分中，使用未处理的硅灰代替十二烷酸处理硅灰，材料在成型后，前后期自然干燥收缩值都稍高。
实施例7抗折强度测试
将实施例1-3、对比例1-2的修补材料分别与砂、水按照质量比100:25:30混合拌和均匀后，分别成型并养护至3d、7d、28d，按照GB/T 17671-2021的方法测试不同龄期的抗折强度，结果见表4。
实施例1-3均对粉煤灰和硅灰进行特殊处理，最终制备修补材料，成型后可以获得较高的抗折强度；
对比例1中，粉煤灰在氯化铵处理后，省去了硝酸镁处理步骤，材料在成型后抗折强度前期较低，后期稍低；
对比例2省去制备十二烷酸处理硅灰步骤，修补材料的原料组分中，使用未处理的硅灰代替十二烷酸处理硅灰，前期抗折强度较高，后期抗折强度很低。
Claims (8)
1.一种道路路面修补材料，其特征在于，所述修补材料的原料按质量份计，包括以下组分：氧化镁27-33份、磷酸二氢钾11-13份、磷铝酸盐水泥23-27份、粉煤灰填料4.5-5.5份、十二烷酸处理硅灰2.5-3.5份、氯化钾0.4-0.6份、羧甲基纤维素钠0.08-0.12份、聚羧酸高性能减水剂0.17-0.23份；
所述粉煤灰填料的制备方法为，将粉煤灰、去离子水、氯化铵混合，进行研磨，得到研磨后的浆液，使研磨后的浆液全部通过150-250目筛，将研磨后的浆液过滤，将滤渣在520-540℃下焙烧140-160min，得到氯化铵处理粉煤灰，然后将氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸混合，进行搅拌，搅拌后，经过滤、洗涤，得到硝酸镁处理粉煤灰，然后将硝酸镁处理的粉煤灰在360-375℃下陈化11.5-12.5h，得到粉煤灰填料；
所述粉煤灰、去离子水、氯化铵的质量比为135-165:1400-1600:40-50；
所述氯化铵处理粉煤灰、硝酸镁、稀盐酸的质量比为135-165:60-70:700-800；
所述十二烷酸处理硅灰的制备方法为，将硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸混合，进行超声，然后控制温度为87-92℃，进行搅拌，搅拌时间为14.5-15.5h，搅拌后经过滤、洗涤、干燥，然后将干燥后的滤渣在310-330℃下加热45-60min，最后经冷却得到十二烷酸处理硅灰；
所述硅灰、去离子水、乙醇、十二烷酸的质量比为4.5-5.5:275-325:110-130:18-22。
2.根据权利要求1所述的一种道路路面修补材料，其特征在于：
所述粉煤灰填料的制备方法中，粉煤灰为I级粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的一种道路路面修补材料，其特征在于：
所述粉煤灰填料的制备方法中，稀盐酸的浓度为0.14-0.16mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种道路路面修补材料，其特征在于：
所述粉煤灰填料的制备方法中，研磨的方法为，控制温度为71-73℃，进行研磨。
5.根据权利要求1所述的一种道路路面修补材料，其特征在于：
所述粉煤灰填料的制备方法中，搅拌的方法为，控制温度为84-86℃，进行搅拌，搅拌时间为85-100min。
6.根据权利要求1所述的一种道路路面修补材料，其特征在于：
所述十二烷酸处理硅灰的制备方法中，超声的方法为，控制超声频率为38-42kHz，进行超声，超声时间为18-25min。
7.根据权利要求1所述的一种道路路面修补材料，其特征在于：
所述十二烷酸处理硅灰的制备方法中，硅灰的粒径为200目。
8.权利要求1所述的修补材料的制备方法，其特征在于：
所述制备方法为，将所有的氧化镁、磷酸二氢钾、磷铝酸盐水泥、粉煤灰填料、十二烷酸处理硅灰、氯化钾、羧甲基纤维素钠、聚羧酸高性能减水剂混合后，搅拌均匀，得到的混合粉体即为修补材料。
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