CN117602918A - 一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料及其制备方法，道路维修材料，按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥50‑70份，垃圾底灰30‑50份，3‑(2‑氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷3‑5份，水玻璃15‑25份，减水剂1‑2份，防水剂1‑5份，膨胀剂1‑3份；所述防水剂中至少包括甲基硅酸钠，甲基硅酸钠的质量百分数大于60％。该道路修复材料在减少水泥使用量的基础上，还能够保证道路修复材料具有一定的强度，用于修补道路产生的裂缝，实现了垃圾焚烧底灰的二次利用，降低了底灰对环境的带来的负担，克服了现有技术的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及道路修复工程技术领域，尤其涉及一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料及其制备方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
道路是连接城市、乡村和各个地区的重要交通通道，是人们出行、物资运输和经济发展的基础设施，它能够促进经济发展、提供交通便利、改善农村发展、支持紧急救援和促进社会联系等。但是，随着交通流量增大、车辆重载化、大型化以及各种极端气候条件影响，水泥道路会出现不同程度磨损和老化，损坏和破裂。这些损坏一旦产生，在经风吹日晒后，道路破裂会进一步加剧，严重减少道路的使用寿命。为了保证道路的使用性能，增加其使用寿命，应对产生损坏的裂缝进行及时修复。
底灰是垃圾焚烧过程中产生的主要残留物，占到80％～90％，其应用率较低，以填埋为主的处理方式占用大量土地资源。将给人类生活的大气环境、土壤等造成严重的负担。底灰的化学组成主要由Si、Ca、K、Na、Cl、Fe、Mg等元素成分组成，其呈典型的碱性特征，pH值大概在10.5左右，这与焚烧生活垃圾过程中加入的氢氧化物有关。单独的底灰制成凝胶材料后强度很低，无法起到有效的作用。
某些土壤中的氯离子含量比较高，会对路基路面修复材料产生侵蚀，严重影响其耐久性。因此，增强修复材料抗氯离子的能力至关重要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料及其制备方法。通过本发明的制备方法得到的道路修复材料，在减少水泥使用量的基础上，还能够保证道路修复材料具有一定的强度，用于修补道路产生的裂缝，实现了垃圾焚烧底灰的二次利用，降低了底灰对环境的带来的负担，克服了现有技术的缺陷。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料，按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥50-70份，垃圾底灰30-50份，3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷3-5份，水玻璃15-25份，减水剂1-2份，防水剂1-5份，膨胀剂1-3份；
所述防水剂中至少包括甲基硅酸钠，甲基硅酸钠的质量百分数大于60％；
优选的，垃圾底灰比表面积400±50m2/kg。
甲基硅酸钠分子结构中的硅醇基与硅酸盐材料中的硅醇基反应脱水交联，从而实现“反毛细管效应”形成优异的憎水层，同时具有微膨胀、增加密实度功能。
3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷通过球磨法均匀的分散在水泥和底灰表面，与之发生反应并接枝到颗粒表面，在混合物表面分布了大量的氨基，氨基带有一定的正电荷，在体系中可以通过电荷吸引氯离子从而阻止其渗透。
水玻璃的作用为既可以作为水泥的早强剂又可以作为碱激发剂激发垃圾底灰的反应活性。
垃圾底灰的作用是大幅降低成本的同时提高浆体的结石率。
在一些实施例中，所述防水剂选自甲基硅酸钠、甲基硅酸钠与硬脂酸钙的混合物或甲基硅酸钠与有机硅改性丙烯酯的混合物。
优选的，甲基硅酸钠与硬脂酸钙的混合物中，甲基硅酸钠的质量百分数为80％。
优选的，甲基硅酸钠与有机硅改性丙烯酯的混合物中，甲基硅酸钠的质量百分数为85％。
在一些实施例中，所述减水剂选自木质素磺酸钠、萘系高效减水剂或蜜胺高效减水剂中的至少一种。
在一些实施例中，所述膨胀剂为硫铝酸钙或氧化钙。
第二方面，本发明提供一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，包括如下步骤：
将硅酸盐水泥和垃圾底灰按设定比例混合后，与3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷按比例混合，研磨后进行球磨，得到改性后的硅酸盐水泥和垃圾底灰混合物；
将改性后的硅酸盐水泥和垃圾底灰混合物与减水剂、防水剂、膨胀剂和水玻璃按比例混合，即得道路维修材料。
在一些实施例中，球磨的转速为200-300r/min，球磨时间为1-2h。
在一些实施例中，将道路维修材料与水混合，即得维修浆料。
优选的，道路维修材料与水的质量比为2:1。
上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
(1)本发明制备的一种道路修复材料，使用方便，工艺简单，可实现变废为宝，大量处理工业固废，对环境更加友好，通过本发明的制备方法得到的道路修复材料，在减少水泥使用量的基础上，还能够保证道路修复材料具有一定的强度，用于修补道路产生的裂缝，实现了垃圾焚烧底灰的二次利用，降低了底灰对环境的带来的负担，克服了现有技术的缺陷。制备方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
(2)甲基硅酸钠分子结构中的硅醇基与硅酸盐材料中的硅醇基反应脱水交联，从而实现“反毛细管效应”形成优异的憎水层，同时具有微膨胀、增加密实度功能。3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷通过球磨法均匀的分散水泥和垃圾底灰的表面,发生反应并接枝粉体表面，在体系中可以通过电荷吸引从而阻止氯离子的渗透。所制备的材料具有阻止氯离子迁移和侵蚀的作用，并且具有较好的防水作用。
(3)本发明利用机械球磨的方法改变底灰的粒径，提高其反应活性，达到部分替代水泥的目标。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料，包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥40份，垃圾底灰60份，3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷5份，水玻璃20份，减水剂1份，防水剂2份，膨胀剂1份。
称取40份硅酸盐水泥，60份垃圾底灰和5份3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷并混合，然后用球磨机将混合后的材料进行球磨，球磨机转速为200-300r/min，连续转动1-2h，得到改性后的混合粉体。
向粉体材料中加入20份水玻璃，1份减水剂木质素磺酸钠，2份防水剂甲基硅酸钠，1份膨胀剂硫铝酸钙并搅拌均匀。向粉体中加入50份水搅拌至混合均匀得到浆体，将浆体倒入模具中，在自然条件下分别养护1，3，28d并进行抗压强度测试，氯化钠溶液浸泡试验和抗渗等级测试。
实施例2
一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料,包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥60份，垃圾底灰40份，3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷5份，水玻璃20份，减水剂1份，防水剂2份，膨胀剂1份。
称取60份硅酸盐水泥，40份垃圾底灰和5份3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷并混合，然后用球磨机将混合后的材料进行球磨，球磨机转速为200-300r/min，连续转动1-2h，得到改性后的混合粉体。
向粉体材料中加入20份水玻璃，1份萘系高效减水剂，2份防水剂(甲基硅酸钠与硬脂酸钙的混合物中，甲基硅酸钠的质量百分数为80％)，1份膨胀剂氧化钙并搅拌均匀。
向粉体中加入50份水搅拌至混合均匀得到浆体，将浆体倒入模具中，在自然条件下分别养护1，3，28d并进行抗压强度测试，氯化钠溶液浸泡试验和抗渗等级测试。
实施例3
一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料,包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥60份，垃圾底灰40份，3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷3份，水玻璃20份，减水剂1份，防水剂2份，膨胀剂1份。
称取60份硅酸盐水泥，40份垃圾底灰和3份3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷并混合，然后用球磨机将混合后的材料进行球磨，球磨机转速为200-300r/min，连续转动1-2h，得到改性后的混合粉体。
向粉体材料中加入20份水玻璃，1份蜜胺高效减水剂，2份防水剂(甲基硅酸钠与有机硅改性丙烯酯的混合物，甲基硅酸钠的质量百分数为85％)，1份膨胀剂硫铝酸钙并搅拌均匀。
向粉体中加入50份水搅拌至混合均匀得到浆体，将浆体倒入模具中，在自然条件下分别养护1，3，28d并进行抗压强度测试，氯化钠溶液浸泡试验和抗渗等级测试。
实施例4
一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料，包括以下重量份数的原料:硅酸盐水泥60份，垃圾底灰40份，3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷5份，水玻璃20份，减水剂1份，膨胀剂1份。
称取10份硅酸盐水泥，90份垃圾底灰和3份3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷并混合，然后用球磨机将混合后的材料进行球磨，球磨机转速为200-300r/min，连续转动1-2h，得到改性后的混合粉体。
向粉体材料中加入20份水玻璃，1份萘系高效减水剂，2份防水剂甲基硅酸钠，1份膨胀剂氧化钙并搅拌均匀。向粉体中加入50份水搅拌至混合均匀得到浆体，将浆体倒入模具中，在自然条件下分别养护1，3，28d并进行抗压强度测试，氯化钠溶液浸泡试验和抗渗等级测试。
对比例1
与实施例2的区别在于：省略3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷，其他均与实施例2相同。
对比例2
与实施例2的区别在于：省略球磨的步骤，其他均与实施例2相同。
对比例3
与实施例2的区别在于：将甲基硅酸钠全部替换为等质量的硬脂酸钙。其他均与实施例2相同。
氯化钠溶液浸泡试验：将28d试块置于25±2℃的氯盐水环境中浸泡28d，取出后测其体内某位置浸提液中的氯离子浓度。
抗渗等级测试：参照GB08-2008《地下工程防水技术规范》执行。
各实施例的材料性能测试结果如表1所示。
表1防水抗氯侵蚀的道路维修材料性能测试结果
注：表中氯离子浓度为10％氯化钠溶液浸泡后，10毫米深处的氯离子浓度。
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 (10)
1.一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥50-70份，垃圾底灰30-50份，3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷3-5份，水玻璃15-25份，减水剂1-2份，防水剂1-5份，膨胀剂1-3份；
所述防水剂中至少包括甲基硅酸钠，甲基硅酸钠的质量百分数大于60％。
2.根据权利要求1所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：所述防水剂选自甲基硅酸钠、甲基硅酸钠与硬脂酸钙的混合物或甲基硅酸钠与有机硅改性丙烯酯的混合物。
3.根据权利要求2所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：甲基硅酸钠与硬脂酸钙的混合物中，甲基硅酸钠的质量百分数为80％。
4.根据权利要求2所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：甲基硅酸钠与有机硅改性丙烯酯的混合物中，甲基硅酸钠的质量百分数为85％。
5.根据权利要求1所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：所述减水剂选自木质素磺酸钠、萘系高效减水剂或蜜胺高效减水剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：所述膨胀剂为硫铝酸钙或氧化钙。
7.一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将硅酸盐水泥和垃圾底灰按设定比例混合后，与3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷按比例混合，研磨后进行球磨，得到改性后的硅酸盐水泥和垃圾底灰混合物；
将改性后的硅酸盐水泥和垃圾底灰混合物与减水剂、防水剂、膨胀剂和水玻璃按比例混合，即得道路维修材料。
8.根据权利要求7所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，其特征在于：球磨的转速为200-300r/min，球磨时间为1-2h。
9.根据权利要求7所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，其特征在于：将权利要求7所得道路维修材料与水混合，即得维修浆料。
10.根据权利要求9所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，其特征在于：道路维修材料与水的质量比为2:1。
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| CN202311102601.9A CN117602918A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料及其制备方法 |
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- 2023-08-30 CN CN202311102601.9A patent/CN117602918A/zh active Pending
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