水泥混凝土路面修補材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水泥混凝土路面修補材料，該修補材料以質(zhì)量百分比計含有15.6%～23.6%的硅酸鹽水泥，15.6%～23.6%的硫鋁酸鹽水泥，6%～15%的重鈣石粉，2.5%～7%的可再分散乳膠粉，0.08%～1.8%的碳酸鋰，0.7%～1.03%的纖維，0.1%～0.22%的酒石酸，0.02%～0.06%的纖維素醚，26.56%～59.04%的石英砂，0.08%～0.25%的聚羧酸減水劑，0.08%～0.33%的有機硅消泡劑，0.2%～0.55%的有機硅憎水劑。采用本發(fā)明的水泥混凝土路面修補材料，可實現(xiàn)超薄修補，超強的抗壓和粘接強度和超強的耐久性，對水泥路面受損部位能及時修補而無需長時間封閉交通。
【專利說明】水泥混凝土路面修補材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水泥路面養(yǎng)護技術(shù)及材料領(lǐng)域，尤其涉及一種水泥混凝土路面修補材 料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 道路的維修養(yǎng)護一直以來都是當(dāng)今道路工程領(lǐng)域中重要的課題之一，其中水泥混 凝土路面更是我國道路建設(shè)中一個比較重要的路面結(jié)構(gòu)形式。但隨著時間的增長，很多水 泥混凝土路斷板、開裂現(xiàn)象非常嚴(yán)重，而在開裂處，由于受到雨水侵蝕，路面損壞不斷增大， 挖開重建的成本非常高，因此必須對受損路面進行修補。傳統(tǒng)的修補材料有浙青或樹脂等， 但是浙青熔點低、強度低、易脆易碎；樹脂粘接力不強，易脫落，效果不佳，并且其固化時間 較長，這兩種材料與混凝土材料的收縮、膨脹性差異較大，均容易導(dǎo)致修復(fù)失敗。
[0003] 上述傳統(tǒng)修補材料都有比較明顯的缺陷，針對于此，近年來，國內(nèi)也相繼研究出了 聚合物混凝土、纖維混凝土等各種水泥混凝土路面修補材料。但是這些材料的使用范圍有 很大局限性，對各種氣候條件要求高，并且與舊混凝土之間的相容性也不夠，同時聚合物、 纖維的加入量較大，成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供一種凝結(jié)時間短、與舊混凝土有 較好的結(jié)合強度和相容性，堅固耐久，使用范圍廣、能適應(yīng)許多氣候條件并且性價比高的水 泥混凝土路面修補材料。
[0005] 具體地，本發(fā)明提供以下內(nèi)容。
[0006] 一種水泥混凝土路面修補材料，該修補材料以質(zhì)量百分比計含有15. 6%?23. 6% 的硅酸鹽水泥，15. 6%?23. 6%的硫鋁酸鹽水泥，6%?15%的重鈣石粉，2. 5%?7%的可再分 散乳膠粉，0. 08%?1. 8%的碳酸鋰，0. 7%?1. 03%的纖維，0. 1%?0. 22%的酒石酸，0. 02%? 0. 06%的纖維素醚，26. 56%?59. 04%的石英砂，0. 08%?0. 25%的聚羧酸減水劑，0. 08%? 0. 33%的有機硅消泡劑，0. 2%?0. 55%的有機硅憎水劑。
[0007] 優(yōu)選地，本發(fā)明的水泥混凝土路面修補材料中，所述纖維可包含聚乙烯醇纖維和 碳纖維，所述聚乙烯醇纖維和所述碳纖維的質(zhì)量比為5:1。
[0008] 優(yōu)選地，本發(fā)明的水泥混凝土路面修補材料中，所述石英砂包含10?20目的石英 砂，20?40目的石英砂以及40?70目的石英砂。
[0009] 優(yōu)選地，本發(fā)明的水泥混凝土路面修補材料中，所述硅酸鹽水泥為Ρ · II 52. 5R型 硅酸鹽水泥。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明的水泥混凝土路面修補材料中，所述可再分散乳膠粉為丙烯酸可 再分散乳膠粉。
[0011] 優(yōu)選地，本發(fā)明的水泥混凝土路面修補材料中，所述硅酸鹽水泥為Ρ · II 52. 5R型 硅酸鹽水泥，其含量為19. 6%，所述硫鋁酸鹽水泥的含量為19. 6%，所述重鈣石粉的含量為 9. 75%，所述可再分散乳膠粉為丙烯酸可再分散乳膠粉，其含量為5. 6%，所述碳酸鋰的含量 為0. 14%，所述纖維的含量為0. 98%，所述纖維素醚的含量為0. 03%，所述石英砂的含量為 43. 4%，所述聚羧酸減水劑的含量為0. 13%，所述有機硅消泡劑的含量為0. 28%，所述有機硅 憎水劑的含量為0. 35%，所述酒石酸的含量為0. 14%。
[0012] 優(yōu)選地，本發(fā)明的水泥混凝土路面修補材料中，所述石英砂包含10?20目的石英 砂，20?40目的石英砂以及40?70目的石英砂，所述10?20目的石英砂的含量為11.2%， 所述20?40目的石英砂的含量為18. 2%，所述40?70目的石英砂的含量為14%。
[0013] 優(yōu)選地，本發(fā)明的水泥混凝土路面修補材料中，所述纖維包含聚乙烯醇纖維和碳 纖維，所述聚乙烯醇纖維和所述碳纖維的質(zhì)量比為5:1。
[0014] 本發(fā)明還提供一種水泥混凝土路面修補材料的制備方法，該方法包括如下步驟： 1)按前述1-8中的配比方式稱取各原料，取原料硅酸鹽水泥、硫酸鹽水泥和纖維用攪 拌機攪拌10?15分鐘； 2)將上述1)中所取得的混合物與重鈣石粉、石英砂、聚羧酸減水劑、有機硅消泡劑、 有機硅憎水劑、可再分散乳膠粉、酒石酸、碳酸鋰以及纖維素醚放入攪拌機攪拌30?45分 鐘； 3)將上述制得的材料封裝打包。
[0015]本發(fā)明的修補材料，是一種既具有高分子材料的粘接性，又具有無機材料耐久性 的新型混凝土修補料；其抗壓、抗?jié)B、抗腐蝕，固化迅速，粘結(jié)力強；有很好的保水性能、耐 磨耐堿。同時，本發(fā)明的修補材料可專門針對水泥混凝土路面的麻面、空鼓、起皮、脫殼、裂 縫、漏筋、破損等進行及時修補，并且使用時其操作簡便，無毒無害，是一種環(huán)保產(chǎn)品。此外， 本發(fā)明的修補材料對很多路面的修補帶有永久性，施工方便，無需開挖，節(jié)省了大量的施工 費和材料費，杜絕和延緩了道路病害的擴散和蔓延，延長了道路使用壽命。
[0016] 采用本發(fā)明的修補材料修補破損水泥混凝土路面，由于該修補材料具有適宜的凝 結(jié)時間，施工后的路面在施工24小時后就可開放使用，無需長時間的封閉交通，并且其同 舊混凝土有較好的結(jié)合強度，只需修補很薄的一層就可以達(dá)到修補效果，最薄之處可做到 涂3_而不脫落、不碎裂,能夠?qū)崿F(xiàn)超薄修補。進一步，該修補材料與舊混凝土有較好的相 容性，又與原水泥混凝土路面顏色接近，還可根據(jù)原路面顏色調(diào)整材料顏色，達(dá)到更好的顏 色相容性，因此修補后有較好的美觀度。同時，本發(fā)明修補材料具有較快的硬化速度和較高 的早期強度，且其后期強度無衰減，反而不斷上升，對水泥路面的破損可做到一次性根除； 其線脹系數(shù)與原路面混凝土接近，當(dāng)水泥混凝土伸縮時，修補料并不會被拉脫，因此即使 在高速和高壓的行車狀態(tài)下也不會出現(xiàn)破碎和脫落現(xiàn)象。

【具體實施方式】
[0017] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。本發(fā)明不受以下實 施方式的任何限定，在本發(fā)明目的的范圍內(nèi)可以進行適當(dāng)變更而加以實施。
[0018] 以下先對本發(fā)明的修補材料所含有的各成分進行具體說明。
[0019]〈硅酸鹽水泥〉 硅酸鹽水泥，國際上統(tǒng)稱為波特蘭水泥，是一種水硬性膠凝材料，其主要成分為硅酸 鈣。
[0020] 硅酸鹽水泥分兩種類型，不摻加混合材料的稱為I型硅酸鹽水泥，代號P · I ; 摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱為II型硅酸鹽水泥，代號 Ρ · II。硅酸鹽水泥的強度等級分為42. 5,42. 5R、52. 5,52. 5R、62. 5,62. 5R六個等級。本發(fā) 明優(yōu)選采用硅酸鹽水泥中的Ρ · 1152. 5R型，即II型硅酸鹽水泥中強度為52. 5R的水泥。
[0021] 硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化快，早期強度及后期強度高，抗凍性好，耐磨性好，但耐腐 蝕性差，耐熱性差，因此需要搭配其他一些材料使用，本發(fā)明中硅酸鹽水泥的含量優(yōu)選為以 質(zhì)量百分比計，15. 6%?23. 6%的含量范圍，采用該含量范圍，能夠為本發(fā)明的修補材料提 供一定的抗折抗壓強度。
[0022] <硫鋁酸鹽水泥> 硫鋁酸鹽水泥主要是以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物組成的新型水泥，其具有 較高的早期強度，并且有不斷增長的后期強度。同時，其具有滿足使用要求的凝結(jié)時間，抗 凍性能高，耐蝕性能、抗?jié)B性能強，耐久性較好。
[0023] 硫鋁酸鹽水泥主要有快硬硫鋁酸鹽水泥、高強硫鋁酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、 自應(yīng)力硫鋁酸鹽水泥、低堿度硫鋁酸鹽水泥等5個品種，本發(fā)明所用的硫鋁酸鹽水泥并無 特別限制，高強硫鋁酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥等均可。此外，本發(fā)明所使用的硫鋁酸鹽 水泥的含量范圍優(yōu)選為15. 6%?23. 6%，采用該含量范圍，能夠為本發(fā)明的修補材料提供一 定的早起抗折抗壓強度。
[0024] <重鈣石粉> 重鈣石粉是用優(yōu)質(zhì)的方解石為原料加工而成的白色粉體，它的主要成分是CaC03，重鈣 石粉具有白度高、純度好、色相柔和及化學(xué)成分穩(wěn)定等特點，在本發(fā)明中其用作填充料，通 過使其含量范圍在6%?15%的范圍內(nèi)，能夠提高本發(fā)明材料的和易性以及施工性。
[0025] <石英砂> 石英砂是石英石經(jīng)破碎加工而成的石英顆粒，石英石是一種非金屬礦物質(zhì)，是一種堅 硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的礦物，其主要礦物成分是Si02，石英砂的顏色為乳白色或無色半 透明狀。
[0026] 本發(fā)明中優(yōu)選采用三種目數(shù)的石英砂，即10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、 40-70目的石英砂，其含量范圍分別優(yōu)選為6. 85%?15. 24%, 13. 14%?25. 01%,6. 57%? 18. 79%，通過這三種目數(shù)的石英砂的搭配使用，能夠為本發(fā)明的材料帶來耐磨性以及較好 的抗壓強度。
[0027] <可再分散乳膠粉> 可再分散乳膠粉是一種水溶性可再分散粉末，為乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙 烯/叔碳酸乙烯共聚物，丙烯酸共聚物等等，以聚乙烯醇作為保護膠體?？稍俜稚⑷槟z粉具 有高粘結(jié)能力和獨特的性能，如：抗水性、施工性及隔熱性等，還具有極突出的粘結(jié)強度，能 提高砂漿的柔性并有較長之開放時間，能夠賦予砂漿優(yōu)良的耐堿性，改善砂漿的粘附性、 粘合性、抗折強度、防水性、可塑性、耐磨性能和施工性。
[0028] 本發(fā)明中優(yōu)選采用丙烯酸可再分散乳膠粉，其含量范圍優(yōu)選2. 5%?7%，通過使可 再分散乳膠粉的含量處于該含量范圍內(nèi)，能夠增加材料的粘貼性、韌性、耐磨性，改善內(nèi)聚 力，提高變形能力和施工性。
[0029] <酒石酸> 酒石酸，即，2，3- 二羥基丁二酸，在本發(fā)明的修補材料中，其用作緩凝劑，其含量范圍優(yōu) 選0. 1%?0. 22%,本發(fā)明通過含有該含量范圍的酒石酸,能夠減慢水化集中放熱時間，提供 前期施工性。
[0030] <碳酸鋰> 碳酸鋰是一種無色單斜晶系結(jié)晶體或白色粉末，本發(fā)明優(yōu)選其含量范圍為0. 08%? 1.8%，通過采用該含量范圍，能夠提高本發(fā)明修補材料的凝結(jié)早期強度。
[0031]〈纖維〉 纖維能提高材料的韌性、抗折抗壓強度，減少收縮，抗沖擊阻裂、耐磨耐老化功能。本發(fā) 明中優(yōu)選聚乙烯醇纖維（pva纖維）和碳纖維搭配使用，二者比例優(yōu)選為5:1。
[0032] 其中，聚乙烯醇纖維能耐水泥的堿性，且與水泥的粘結(jié)性和親合性好，在本發(fā)明中 其可增加材料的強度，使其耐磨耐老化；碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量 纖維的新型纖維材料，在本發(fā)明中搭配使用碳纖維，可以增加材料的強度，提高抗折抗壓性 能。二者結(jié)合使用可以進一步提高材料的韌性，使其耐磨耐老化性能增強。
[0033] <纖維素醚> 纖維素醚是一種由纖維素制成的具有醚結(jié)構(gòu)的高分子化合物。纖維素經(jīng)醚化后則能 溶于水、稀堿溶液和有機溶劑，并具有熱塑性。根據(jù)取代基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，纖維素醚可分 為陰離子、陽離子和非離子型醚類。隨所用醚化劑的不同而有甲基纖維素、羥乙基甲基纖維 素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、芐基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、氰乙基纖 維素、芐基氰乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素和苯基纖維素等，其中以甲基纖維素和乙基 纖維素實用性較大。
[0034] 本發(fā)明中所使用的纖維素醚無特別限定，能實現(xiàn)保水功能即可，其含量范圍優(yōu)選 0. 02%?0. 06%。通過使用纖維素醚，可以提高本發(fā)明的修補材料在攪拌過程的流動性和施 工的滑爽性，同時其可以使修補材料中的水分不易失去，并在較長的一段時間內(nèi)逐步釋放， 賦予修補材料良好的保水性和工作性。
[0035] 除上述各成分以外，本發(fā)明還可以添加各種減水劑、消泡劑以及憎水劑以使本發(fā) 明的材料具有更好的性能。其中，優(yōu)選使用聚羧酸減水劑，有機硅消泡劑以及有機硅憎水 劑。
[0036] <聚羧酸減水劑> 聚羧酸減水劑是一種高性能減水劑，是水泥混凝土運用中的一種水泥分散劑。聚羧酸 減水劑對水泥有強烈分散作用，能大大提高水泥拌合物流動性和混凝土坍落度，同時大幅 度降低用水量，顯著改善混凝土工作性，并且顯著提高混凝土各齡期強度。
[0037] 本發(fā)明中使用的聚羧酸減水劑無特別限制，優(yōu)選聚羧酸減水劑的含量范圍為 0. 08%?0. 25%，通過使其處于該含量范圍內(nèi)，能夠減少用水量，增加本發(fā)明修補材料的密 度、強度和流動性。 <有機硅消泡劑> 有機硅消泡劑是以改性的聚甲基硅氧烷為主體，加入適量的無機、有機表面活性劑，經(jīng) 特殊工藝精制而成均勻水色油型（Ο/w)乳狀液。本發(fā)明中所使用的有機硅消泡劑也無特別 限制，其含量范圍優(yōu)選0. 08%?0. 33%，有機硅消泡劑的消泡力強，同時在本發(fā)明中其還可 以增加修補材料的密度和強度。
[0038] <有機硅憎水劑> 有機硅憎水劑是一種無污染、無刺激性的新型高效防水材料，是由單甲基烷合成的高 效能防水劑。它能與空氣中的二氧化碳的作用，自聚形成一層硅樹脂防水膜，從而起到良好 的抗水滲透性。
[0039] 本發(fā)明中所使用的有機硅憎水劑無特別限制，其含量范圍優(yōu)選0. 2%?0. 55%，通 過使用該范圍，能夠使本發(fā)明的修補材料具備良好的防水作用，減少雨水侵蝕作用。
[0040][實施例] 一·修補材料的制備 按照表1中3種不同的配料方式，并采用如下制備方法來制備本發(fā)明的修補材料。
[0041] 1)取相應(yīng)比例的硅酸鹽水泥、硫酸鹽水泥和纖維用攪拌機攪拌10?15分鐘； 2)將上述1)中所取得的混合物與相應(yīng)比例的重鈣石粉、石英砂、聚羧酸減水劑、有機 硅消泡劑、有機硅憎水劑、可再分散乳膠粉、酒石酸、碳酸鋰以及纖維素醚放入攪拌機攪拌 30?45分鐘； 3)將上述制得的材料封裝打包。
[0042]表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種水泥混凝土路面修補材料，其特征在于，該修補材料以質(zhì)量百分比計含有 15. 6%?23. 6%的硅酸鹽水泥，15. 6%?23. 6%的硫鋁酸鹽水泥，6%?15%的重鈣石粉， 2. 5%?7%的可再分散乳膠粉，0. 08%?1. 8%的碳酸鋰，0. 7%?1. 03%的纖維，0. 1%?0. 22% 的酒石酸，0. 02%?0. 06%的纖維素醚，26. 56%?59. 04%的石英砂，0. 08%?0. 25%的聚羧 酸減水劑，0. 08%?0. 33%的有機硅消泡劑，0. 2%?0. 55%的有機硅憎水劑。
2.如權(quán)利要求1所述的水泥混凝土路面修補材料，其特征在于，所述纖維包含聚乙烯 醇纖維和碳纖維，所述聚乙烯醇纖維和所述碳纖維的質(zhì)量比為5:1。
3.如權(quán)利要求1所述的水泥混凝土路面修補材料，其特征在于，所述石英砂包含10? 20目的石英砂，20?40目的石英砂以及40?70目的石英砂。
4.如權(quán)利要求1所述的水泥混凝土路面修補材料，其特征在于，所述硅酸鹽水泥為 Ρ · II 52. 5R型硅酸鹽水泥。
5.如權(quán)利要求1所述的水泥混凝土路面修補材料，其特征在于，所述可再分散乳膠粉 為丙烯酸可再分散乳膠粉。
6.如權(quán)利要求1所述的水泥混凝土路面修補材料，其特征在于，所述硅酸鹽水泥為 Ρ · II 52. 5R型硅酸鹽水泥，其含量為19. 6%，所述硫鋁酸鹽水泥的含量為19. 6%，所述重鈣 石粉的含量為9. 75%，所述可再分散乳膠粉為丙烯酸可再分散乳膠粉，其含量為5. 6%，所述 碳酸鋰的含量為0. 14%，所述纖維的含量為0. 98%，所述纖維素醚的含量為0. 03%，所述石英 砂的含量為43. 4%，所述聚羧酸減水劑的含量為0. 13%，所述有機硅消泡劑的含量為0. 28%， 所述有機硅憎水劑的含量為0. 35%，所述酒石酸的含量為0. 14%。
7.如權(quán)利要求6所述的水泥混凝土路面修補材料，其特征在于，所述石英砂包含10? 20目的石英砂，20?40目的石英砂以及40?70目的石英砂，所述10?20目的石英砂的 含量為11. 2%,所述20?40目的石英砂的含量為18. 2%,所述40?70目的石英砂的含量 為 14%。
8.如權(quán)利要求6所述的水泥混凝土路面修補材料，其特征在于，所述纖維包含聚乙烯 醇纖維和碳纖維，所述聚乙烯醇纖維和所述碳纖維的質(zhì)量比為5:1。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的水泥混凝土路面修補材料的制備方法，其特征在 于，該方法包括如下步驟： 1)取原料硅酸鹽水泥、硫酸鹽水泥和纖維用攪拌機攪拌10?15分鐘； 2)將上述1)中所取得的混合物與重鈣石粉、石英砂、聚羧酸減水劑、有機硅消泡劑、 有機硅憎水劑、可再分散乳膠粉、酒石酸、碳酸鋰以及纖維素醚放入攪拌機攪拌30?45分 鐘； 3)將上述制得的材料封裝打包。
【文檔編號】C04B28/06GK104045291SQ201410311583
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】關(guān)其煥 申請人:關(guān)其煥