一種地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種道路修補(bǔ)加固用的地聚合物- 纖維道路路面修補(bǔ)材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代交通和自然因素作用下，水泥混凝±路面使用過(guò)程中，路面存在著不可避 免的劣化問(wèn)題，如產(chǎn)生斷板、沉陷、錯(cuò)臺(tái)、碎裂、拱起、露骨、麻面、磨光、接縫材料損壞，空桐 坑槽等問(wèn)題，而現(xiàn)有的修補(bǔ)材料有一些不如人意的問(wèn)題。
[0003] 目前，混凝±構(gòu)件的修補(bǔ)材料主要有Ξ大類(lèi):水泥類(lèi)砂漿、樹(shù)脂砂漿、高分子聚合 物砂漿。水泥類(lèi)砂漿與老混凝±界面粘結(jié)強(qiáng)度低、易收縮，修補(bǔ)效果不佳，并且運(yùn)一類(lèi)修補(bǔ) 材料在道路修補(bǔ)時(shí)主要問(wèn)題是修補(bǔ)后開(kāi)放交通時(shí)間偏長(zhǎng)、耐久性差;樹(shù)脂砂漿目前市面上 主要為各類(lèi)環(huán)氧基建筑結(jié)構(gòu)膠價(jià)格昂貴，與混凝上線膨脹系數(shù)相差數(shù)倍，且修復(fù)工序繁瑣， 人工成本太高、工藝復(fù)雜、耐久性差;高分子聚合物砂漿用于工程修補(bǔ)，傳統(tǒng)的方式是采用 現(xiàn)場(chǎng)拌和聚合物乳液與水泥砂子，然而現(xiàn)場(chǎng)的水泥和砂子質(zhì)量及其與聚合物乳液的匹配 性、配料比例的波動(dòng)、施工操作性的變化所導(dǎo)致的實(shí)際修補(bǔ)效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)驗(yàn)室中的研 究結(jié)果和工程修補(bǔ)要求，常導(dǎo)致修補(bǔ)的失敗。
[0004] 因而需要一種快硬早強(qiáng)、力學(xué)性能良好、成本低，現(xiàn)場(chǎng)施工影響小，具有較高抗壓、 抗折能力和初性較高的新型加固材料。
[0005] 而地聚合物膠凝材料主要是利用工業(yè)廢渣礦物成分等材料，通過(guò)堿激發(fā)劑形成膠 凝結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)高性能高分子膠結(jié)材料，對(duì)于混凝±結(jié)構(gòu)中的裂縫和縫隙具有填充和加固的 作用。其具有抗壓、抗折強(qiáng)度高，漿液凝固時(shí)間短，漿液流動(dòng)性好，固化收縮小，且屬于環(huán)保 型材料。
[0006] 粉煤灰基地聚合物雖然具有快硬早強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是一個(gè)顯著的缺陷是脆性較大。 雖然抗壓強(qiáng)度較高，但是抗折強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度較低，初性不好。滲入纖維是改善材料初性的 一種方法，但是W往的研究中，加入纖維后，雖然初性有所改善，但是往往流動(dòng)度顯著降低， 工作性能不好，且纖維容易結(jié)團(tuán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有混凝±構(gòu)件修補(bǔ)存在的上述不足，提供一 種強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、性能穩(wěn)定的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料及其制備方法，抗壓，抗 折W及拉伸強(qiáng)度顯著提高;快硬早強(qiáng)，初性高，節(jié)能環(huán)保。
[000引本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，W重量百分比計(jì)各組分的組成如下:粉煤 灰38-52份，礦粉12-27份，堿激發(fā)劑溶液25-34份，纖維0.27-0.55份，水1.6-6份(水為純水 或工業(yè)用水）。
[0010] 按上述方案，所述的堿激發(fā)劑由水玻璃和分析純按模數(shù)1.2-1.8配制而成。
[0011] 按上述方案，所述的粉煤灰為國(guó)家I級(jí)低巧粉煤灰，細(xì)度為45WI1方孔篩，篩余量不 大于12%，粉煤灰的燒失量小于5%，主要成分為Al2〇3和Si化。
[0012] 按上述方案，所述的礦粉為S95?；郀t礦渣粉，主要成分為Al2〇3、Si化和化0。
[0013] 按上述方案，所述的水玻璃為建筑用水玻璃，波美度35-45，水玻璃的模數(shù)為3.0- 3.5。
[0014] 按上述方案，所述的分析純?yōu)镹aOH。
[0015] 按上述方案，所述的纖維為PVA纖維，長(zhǎng)度為8-12mm，纖維直徑為12WI1~1祉m，楊氏 彈性模量大于35GPa，抗拉強(qiáng)度大于1200MPa。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種上述地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料的制備方法，包括如 下步驟：
[0017] 1)按配比砰取粉煤灰、礦粉并初步混合均勻，得到粉煤灰和礦粉的復(fù)合粉體，放置 于一邊備用；
[0018] 2)按配比砰取水玻璃、分析純，將分析純快速加入水中攬拌冷卻，配成所需模數(shù)的 堿激發(fā)劑溶液；
[0019] 3)按配比分別砰取水和纖維，將水與步驟2)得到的堿激發(fā)劑溶液混合均勻后，倒 入攬拌容器，加入纖維初步拌勻，再加入步驟1)得到的粉煤灰和礦粉的復(fù)合粉體，通過(guò)攬拌 機(jī)攬拌均勻，得到地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料；
[0020] 4)養(yǎng)護(hù):在常溫條件下對(duì)步驟3)得到的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料噴霧養(yǎng) 護(hù)或塑料薄膜覆蓋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
[0021 ]按上述方案，步驟2)中配置溶液較多時(shí)，將分析純少量多次加入，防止分析純?nèi)芙?時(shí)熱量集中釋放，導(dǎo)致溫度過(guò)高，溶液冷卻過(guò)程中不斷攬拌直至溶液溫度降至常溫。
[0022] 按上述方案，步驟4)中地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料對(duì)道路修補(bǔ)時(shí)，在修補(bǔ)工 作完成后3-5小時(shí)開(kāi)放道路通車(chē)，之后5-8天灑水養(yǎng)護(hù)。
[0023] 本發(fā)明的有益效果：
[0024] 1、本發(fā)明地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料利用纖維來(lái)提升材料的強(qiáng)度，通過(guò)加 入試件體積的0.5%-1.0%的PVA纖維使材料的抗壓，抗折W及拉伸強(qiáng)度顯著提高，漿液凝 固時(shí)間短，漿液流動(dòng)性好；
[0025] 2、本發(fā)明的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，纖維選擇和滲量適當(dāng)，快硬早強(qiáng)， 不僅提高了粉煤灰基地聚合物的初性，而且纖維不結(jié)團(tuán)，工作性能良好，且屬于節(jié)能環(huán)保型 材料，適用于道路搶修及加固，可W廣泛應(yīng)用于道路修補(bǔ)工程中便于施工。
【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料的制備工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，來(lái)說(shuō)明纖維-地聚合物材料的性能。流動(dòng)度 測(cè)試方法按照GB/T 8077-2012《混凝±外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》第13條進(jìn)行，凝結(jié)時(shí)間測(cè)試 方法按照GB T1346-2011《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性》中第8條進(jìn)行，抗壓強(qiáng)度 測(cè)試方法按照GB/T 17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》進(jìn)行，拉伸強(qiáng)度按照化/T 5126-2001《聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程》第6.3條進(jìn)行。
[002引實(shí)施例1 : 一種地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，由粉煤灰17.43kg，礦粉 11.6化g，堿激發(fā)劑溶液(堿激發(fā)劑的水玻璃和分析純的模數(shù)為1.8) 15.00kg，水0.75kg，纖 維0.12化肖混合制備而成。纖維直徑12^11。
[0029] 如圖1所示，上述地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料的制備步驟：
[0030] 1)按配比砰取粉煤灰、礦粉并初步混合均勻，得到粉煤灰和礦粉的復(fù)合粉體，放置 于一邊備用；
[0031] 2)按配比砰取水玻璃、分析純(化0H)，將分析純快速加入水中攬拌冷卻，若配置溶 液較多時(shí)，宜將分析純少量多次加入，防止分析純?nèi)芙鈺r(shí)熱量集中釋放，導(dǎo)致溫度過(guò)高，溶 液冷卻過(guò)程中應(yīng)不斷攬拌至常溫，配成所需模數(shù)的堿激發(fā)劑溶液；
[0032] 3)按配比分別砰取水和纖維，將水與堿激發(fā)劑溶液混合均勻后，倒入攬拌容器，加 入纖維初步攬勻，再加入復(fù)合粉體，通過(guò)攬拌機(jī)攬拌均勻，得到地聚合物-纖維道路路面修 補(bǔ)材料。
[0033] 測(cè)試性能結(jié)果如下：
[0034] 流動(dòng)度:215mm 初凝時(shí)間：50min 終凝時(shí)間：65min
[0035]

[0036] 實(shí)施例2 : -種地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，由粉煤灰18.06kg，礦粉 12.04kg，堿激發(fā)劑溶液(堿激發(fā)劑的水玻璃和分析純的模數(shù)為1.2) 11.34kg，水3.359kg，纖 維0.12化g混合制備而成。
[0037] 上述地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料的制備步驟與實(shí)施例1 一致。
[003引測(cè)試性能結(jié)果如下：
[0039] 流動(dòng)度:235mm 初凝時(shí)間：137min 終凝時(shí)間：182min
[0040]

'[0041]~實(shí)施例3^-種地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，由粉煤灰18.064肖，礦粉 12.04kg，堿激發(fā)劑溶液(堿激發(fā)劑的水玻璃和分析純的模數(shù)為1.2) 11.34kg，水3.359kg，纖 維0.25kg混合制備而成。
[0042] 上述地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料的制備步驟與實(shí)施例1 一致。
[0043] 測(cè)試性能結(jié)果如下：
[0044] 流動(dòng)度:235mm 初凝時(shí)間：137min 終凝時(shí)間：182min
[0045] ____


[0046] 實(shí)施例4: 一種地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，由粉煤灰23.24kg，礦粉5.81kg， 堿激發(fā)劑溶液(模數(shù)1.2) 13.7化g，水2.678kg，纖維0.25kg混合制備而成。
[0047] 上述地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料的制備步驟與實(shí)施例1 一致。
[004引測(cè)試性能結(jié)果如下：
[0049] 流動(dòng)度：189mm 初凝時(shí)間：195min 終凝時(shí)間：255min
[(K)加 ]

'[0051]~根據(jù)上述實(shí)施例，可W得出材料中各個(gè)成分對(duì)抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的影I 響比重，對(duì)應(yīng)調(diào)整粉煤灰、礦粉、堿激發(fā)劑溶液、水和纖維的重量百分比，即可滿(mǎn)足不同道路 修補(bǔ)工程中對(duì)抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的要求。
[0052]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的 實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易 見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，其特征在于，以重量百分比計(jì)各組分的組成 如下:粉煤灰38-52份，礦粉12-27份，堿激發(fā)劑溶液25-34份，纖維0.27-0.55份，水1.6-6份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，其特征在于，所述的堿激 發(fā)劑由水玻璃和分析純按模數(shù)1.2-1.8配制而成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，其特征在于，所述的粉煤 灰為國(guó)家I級(jí)低鈣粉煤灰，細(xì)度為45μπι方孔篩，篩余量不大于12%，粉煤灰的燒失量小于 5%，主要成分為Α1 2〇3和Si02。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，其特征在于，所述的礦粉 為S95?；郀t礦渣粉，主要成分為Al2〇 3、Si02和CaO。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，其特征在于，所述的水玻 璃為建筑用水玻璃，波美度35-45，水玻璃的模數(shù)為3.0-3.5。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，其特征在于，所述的分析 純?yōu)镹aOH。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料，其特征在于，所述的纖維 為PVA纖維，長(zhǎng)度為8-12mm，纖維直徑為12μπι~18μπι，楊氏彈性模量大于35GPa，抗拉強(qiáng)度大 于1200MPa。8. -種根據(jù)權(quán)利要求1~7任意之一所述的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料的制備方 法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 按配比秤取粉煤灰、礦粉并初步混合均勻，得到粉煤灰和礦粉的復(fù)合粉體，放置于一 邊備用； 2) 按配比秤取水玻璃、分析純，將分析純快速加入水中攪拌冷卻，配成所需模數(shù)的堿激 發(fā)劑溶液； 3) 按配比分別秤取水和纖維，將水與步驟2)得到的堿激發(fā)劑溶液混合均勻后，倒入攪 拌容器，加入纖維初步拌勻，再加入步驟1)得到的粉煤灰和礦粉的復(fù)合粉體，通過(guò)攪拌機(jī)攪 拌均勻，得到地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料； 4) 養(yǎng)護(hù):在常溫條件下對(duì)步驟3)得到的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料噴霧養(yǎng)護(hù)或 塑料薄膜覆蓋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料的制備方法，其特征在于， 步驟2)中配置溶液較多時(shí)，將分析純少量多次加入，防止分析純?nèi)芙鈺r(shí)熱量集中釋放，導(dǎo)致 溫度過(guò)高，溶液冷卻過(guò)程中不斷攪拌直至溶液溫度降至常溫。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料的制備方法，其特征在于， 步驟4)中地聚合物-纖維道路路面修補(bǔ)材料對(duì)道路修補(bǔ)時(shí)，在修補(bǔ)工作完成后3-5小時(shí)開(kāi)放 道路通車(chē)，之后5-8天灑水養(yǎng)護(hù)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種地聚合物?纖維道路路面修補(bǔ)材料及其制備方法，修補(bǔ)材料以重量百分比計(jì)各組分的組成如下：粉煤灰38?52份，礦粉12?27份，堿激發(fā)劑溶液25?34份，纖維0.27?0.55份，水1.6?6份。堿激發(fā)劑由水玻璃和分析純按模數(shù)1.2?1.8配制而成。制備方法包括步驟：按配比秤取粉煤灰、礦粉并初步混合均勻，得到粉煤灰和礦粉的復(fù)合粉體；按配比秤取水玻璃、分析純，將分析純快速加入水中攪拌冷卻，配成所需模數(shù)的堿激發(fā)劑溶液；按配比分別秤取水和纖維，將水與堿激發(fā)劑溶液混合均勻后加入纖維初步拌勻，再加入復(fù)合粉體攪拌均勻，得到修補(bǔ)材料。本發(fā)明地聚合物?纖維道路路面修補(bǔ)材料流動(dòng)性、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度高，并且快硬早強(qiáng)，高韌性，適用于道路搶修及加固。
【IPC分類(lèi)】C04B28/00, C04B16/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105712669
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610046466
【發(fā)明人】徐方, 鄧新, 陳建平, 彭超, 倪明亮, 黃晟, 朱新平, 陳倩, 王定鵬, 訚偉, 袁宗征, 劉苗, 王雙超
【申請(qǐng)人】中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）