CN109020375A - 水泥基快速修补路面材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥基快速路面修补材料及其制备方法，旨在解决现阶段修补材料成本高且强化固化时间长的技术问题。该材料由以下质量百分比的原料组成：建筑废石粉5～10%、建筑废水泥粉5～10%、快硬硅酸盐水泥10～20%、微硅粉2.5～3%、沙子50～60%、混凝土早强剂0.1～0.5%、水10～15%。制备该材料方法为：将建筑废石破碎成粉，筛选；将建筑废水泥破碎成粉，筛选；将各原料添加到搅拌机内干拌2～3min，再加入水搅拌3～5min，形成均匀的流动性良好的浆体，即成。本发明的水泥基快速路面修补材料工作性能和力学性能提升，其制备方法工艺简单，易操作，由于建筑废弃物的合理利用，大大降低了工程成本。

Description

水泥基快速修补路面材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及路面修补技术领域，具体涉及一种水泥基快速路面修补材料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，高级公路、机场跑道、城市广场及市政公路等混凝土建筑物改善着人们的生活，促进经济的发展。然而，由于荷载作用，自然因素等影响，混凝土路面往往会受到破坏。损坏的混凝土路面维修比较困难，需要动用较大机械将路面抛开重新修复，这使得修复成本大幅度提高。不仅修复，养护时间较长，而且需要较长时间封闭交通，给人们带来不便，制约经济的发展。

目前，比较常用的路面修补材料是沥青混凝土。但是由于沥青混凝土的抗老化性能差，其强度远低于水泥混凝土，且与混凝土路面粘接性差，因此这种修补是一种应急措施，不能从根本上解决水泥混凝土路面的修补问题。中国专利文献CN101121812A公布了一种环氧树脂基快速修补材料，该修补材料可用于道路，桥梁，隧道及房屋等混凝土建筑物的快速修补。施工简单，固化时间短，能达到快速修补的目的。但其所用骨料为轻质骨料，整个修补材料的自密实性比较差，并且由于环氧树脂的大量使用，大大提高了修补材料的成本。中国专利文献CN104591649A公布了一种改性水泥砂浆路面修补材料及路面修补施工方法，该材料可利用于水泥混凝土路面的微裂缝，麻面和坑槽修补施工。早期抗压抗折强度和粘接强度均高于普通砂浆，修复质量好，成本低。其修补后路面强化固化时间是12小时，并视具体气温情况开放交通。其不足是强化固化时间比较长且受气温影响较大；另外，还有一些快速路面修补材料通常由十几种原料组成，而各种原料互相影响导致单一的变量调整并不能得到最合理的配比，导致现有路面快速修补材料与路面旧混凝土相容性差，粘接强度低，且在施工过程中还存在粘度高，施工效果差，成本高等问题。

此外，随着我国城镇化建设和公路工程建设同步、持续、快速发展。为满足建设用地需求，旧建筑被大批拆除，产生了大量的建筑废弃物。这些废弃物常用集中堆放或填埋的方式予以处置，不仅占用土地资源，且产生环境污染旧。与其它城市垃圾相比，建筑废弃物具有量大、无毒、无害和可资源化率高等特点。与此同时，随着我国路网中(县乡)公路的大批改造、兴建，砂石骨料等天然建材的需求激增，大量开采造成了天然资源的减少和生态环境的破坏。

因此，亟需研发一种将建筑废弃物作为“再生资源”加以综合开发利用的方法，以解决土石方需求和废弃物处置的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种材料中掺加了建筑废弃物的水泥基快速路面修补材料，并提供了该材料的制备方法，以解决现阶段修补材料成本高且强化固化时间长的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术思路：

发明人长期实践和大量研究发现，建筑废弃物当中的土石类废弃物经破碎磨粉后，其相互之间的颗粒级配效应可以使路面修补材料的工作性能和力学性能提升；在性能方面，再合理添加了快硬硅酸盐水泥与混凝土早强剂可使路面修补材料在终凝和初凝之间的时间间隔很短，早期强度发展很快，后期强度持续增长；同时在加入微硅粉的作用下，使得材料干涸后具有显著的抗压、抗渗、防腐以及抗冲击的性能；可以用作厚层修补，也可做到超薄修补。

具体技术方案如下：

设计一种水泥基快速路面修补材料，由以下质量百分比的原料组成：建筑废石粉5～10%、建筑废水泥粉5～10%、快硬硅酸盐水泥10～20%、微硅粉2.5～3%、沙子50～60%、混凝土早强剂0.1～0.5%、水10～15%。

优选的，所述建筑废石粉为建筑费料经破碎后筛分出粒径小于75μm的粉状颗粒。

优选的，所述建筑费料为建筑费砖块、建筑费陶瓷、建筑费石子中的至少一种。

优选的，所述建筑废水泥粉为建筑废水泥块经粉碎后筛分而得，所述粉碎的粒径控制为10μm～100μm，平均粒径控制为50～55μm。

优选的，所述快硬硅酸盐水泥的粒径范围控制为0.1μm～100μm，平均粒径范围控制为15～20μm。

优选的，所述混凝土早强剂为亚硝酸盐、珞酸盐中的至少一种。

设计一种水泥基快速路面修补材料制备方法，包括以下步骤：

（1）将建筑废石破碎成粉，成粉后充分搅拌混合，筛选得所述建筑废石粉；

（2）将建筑废水泥破碎成粉，筛选得所述建筑废水泥；

（3）将建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂按照上述重量百分比添加到搅拌机内干拌2～3min，使各粉体材料分散均匀，再加入相对重量百分比的水搅拌3～5min，形成均匀的流动性良好的浆体，即成。

优选的，在所述步骤（1）中，所述筛选的粒径控制为0～75μm。

优选的，在所述步骤（2）中，所述筛选的粒径控制为10μm～100μm，平均粒径控制为50～55μm。

优选的，在所述步骤（3）中，所述快硬硅酸盐水泥的粒径范围控制为0.1μm～100μm，平均粒径范围控制为15～20μm。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1.本发明的水泥基快速路面修补材料合理掺加了建筑废弃物，建筑废弃物当中的土石类废弃物经破碎磨粉后，其相互之间的颗粒级配效应可使路面修补材料的工作性能和力学性能提升。

2.本发明的水泥基快速路面修补材料合理添加了快硬硅酸盐水泥与混凝土早强剂使得本发明制备的材料在终凝和初凝之间的时间间隔很短，早期强度发展很快，后期强度持续增长。

3.本发明的水泥基快速路面修补材料合理加入微硅粉，使得材料干涸后具有显著的抗压、抗渗、防腐以及抗冲击的性能。

4.本发明的水泥基快速路面修补材料可以用作厚层修补，也可用作超薄修补。

5. 本发明的水泥基快速路面修补材料的制备方法工艺简单，易操作，由于建筑废弃物的合理利用，大大降低了工程成本，适合推广使用。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的试剂或产品如无特别说明，均为市售常规试剂或产品；所涉及的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1：一种水泥基快速路面修补材料

该材料由以下质量百分比的原料组成：

建筑废石粉5%、建筑废水泥粉10%、快硬硅酸盐水泥15%、微硅粉2.9%、沙子55%、混凝土早强剂亚硝酸盐0.1%、水12%。

建筑废石粉为建筑费料经破碎后筛分出粒径小于75μm的粉状颗粒。建筑费料为建筑费砖块、建筑费陶瓷或建筑费石子。将建筑废石破碎成粉，成粉后放入搅拌机内进行充分搅拌混合，利用筛网进行筛选得到混合的建筑废石粉。

建筑废水泥粉为建筑废水泥块经粉碎后筛分得来，将建筑废料当中的建筑废水泥挑选出来进行破碎成粉，之后筛选得到建筑废水泥。粉碎粒径为10μm～100μm，平均粒径为50～55μm。

快硬硅酸盐水泥的粒径范围为0.1μm～100μm，平均粒径20μm。

制备方法为：

将以上原料质量百分比取建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂添加到搅拌机搅拌桶内干拌2min，使各粉体材料分散均匀，再加入相应重量百分比的水搅拌5min，形成均匀的流动性良好的浆体即可。

实施例2：一种水泥基快速路面修补材料

与实施例1不同之处在于，该材料由以下质量百分比的原料组成：

建筑废石粉6%、建筑废水泥粉9%、快硬硅酸盐水泥10%、微硅粉2.8%、沙子60%、混凝土早强剂珞酸盐0.2%、水12%。

制备方法为：

将以上原料质量百分比取建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂添加到搅拌机搅拌桶内干拌3min，使各粉体材料分散均匀，再加入相应重量百分比的水搅拌3min，形成均匀的流动性良好的浆体即可。

实施例3：一种水泥基快速路面修补材料

与实施例1不同之处在于，该材料由以下质量百分比的原料组成：

建筑废石粉6%、建筑废水泥粉9%、快硬硅酸盐水泥15%、微硅粉2.9%、沙子55%、混凝土早强剂亚硝酸盐0.1%、水12%。

制备方法为：

将以上原料质量百分比取建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂添加到搅拌机搅拌桶内干拌2min，使各粉体材料分散均匀，再加入相应重量百分比的水搅拌5min，形成均匀的流动性良好的浆体即可。

实施例4：一种水泥基快速路面修补材料

与实施例1不同之处在于，该材料由以下质量百分比的原料组成：

建筑废石粉7%、建筑废水泥粉5%、快硬硅酸盐水泥20%、微硅粉2.7%、沙子50%、混凝土早强剂珞酸盐0.3%、水15%。

制备方法为：

将以上原料质量百分比取建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂添加到搅拌机搅拌桶内干拌2.5min，使各粉体材料分散均匀，再加入相应重量百分比的水搅拌4min，形成均匀的流动性良好的浆体即可。

实施例5：一种水泥基快速路面修补材料

与实施例1不同之处在于，该材料由以下质量百分比的原料组成：

建筑废石粉7%、建筑废水泥粉8%、快硬硅酸盐水泥15%、微硅粉2.9%、沙子55%、混凝土早强剂亚硝酸盐0.1%、水12%。

制备方法为：

将以上原料质量百分比取建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂添加到搅拌机搅拌桶内干拌2min，使各粉体材料分散均匀，再加入相应重量百分比的水搅拌5min，形成均匀的流动性良好的浆体即可。

实施例6：一种水泥基快速路面修补材料

与实施例1不同之处在于，该材料由以下质量百分比的原料组成：

建筑废石粉8%、建筑废水泥粉9%、快硬硅酸盐水泥15%、微硅粉2.5%、沙子55%、混凝土早强剂亚硝酸盐和珞酸盐0.5%、水10%。

制备方法为：

将以上原料质量百分比取建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂添加到搅拌机搅拌桶内干拌2min，使各粉体材料分散均匀，再加入相应重量百分比的水搅拌5min，形成均匀的流动性良好的浆体即可。

实施例7：一种水泥基快速路面修补材料

与实施例1不同之处在于，该材料由以下质量百分比的原料组成：

建筑废石粉8%、建筑废水泥粉7%、快硬硅酸盐水泥15%、微硅粉2.9%、沙子55%、混凝土早强剂珞酸盐0.1%、水12%。

制备方法为：

将以上原料质量百分比取建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂添加到搅拌机搅拌桶内干拌2min，使各粉体材料分散均匀，再加入相应重量百分比的水搅拌5min，形成均匀的流动性良好的浆体即可。

实施例8：一种水泥基快速路面修补材料

与实施例1不同之处在于，该材料由以下质量百分比的原料组成：

建筑废石粉7%、建筑废水泥粉5%、快硬硅酸盐水泥20%、微硅粉2.7%、沙子50%、混凝土早强剂亚硝酸盐和珞酸盐0.3%、水15%。

制备方法为：

将以上原料质量百分比取建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂添加到搅拌机搅拌桶内干拌2.5min，使各粉体材料分散均匀，再加入相应重量百分比的水搅拌6min，形成均匀的流动性良好的浆体即可。

试验例一：水泥基快速路面修补材料的粘接强度与抗压抗冲击能力测试试验

1. 具体的施工工艺流程和条件为：

（1）准备试样盘，分别放入模拟水泥地基，清除水泥地基上的灰尘及杂物；

（2）以济南建通建材有限公司生产的高强聚合物砂浆做对比例，制备实施例1～4水泥基快速路面修补材料做试验例，摊铺在处理好的水泥地基路面上，加以人工辅助使材料浆体流平即完成修补，摊铺厚度为30mm；

（3）施工条件：温度5℃～35℃，室内试验。

2. 分别在修补后1小时，2小时、4小时、6小时的时候将试样盘放入压力试验机，以60KN/s的速率施加荷载，检测四个试样盘中路面修补材料的粘结强度，并记录数据，结果如表1所示：

表1 修补路面材料的粘结强度

。

由上表可知，水泥基快速路面修补材料在温度5℃～35℃的环境内晾晒2小时, 既能够达到粘结强度≥3.0Mpa，符合我国的《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》规范要求；水泥基快速路面修补材料的粘结强度大大强于现有市场产品。

3. 在6小时之后对四个试样盘中路面修补材料，放入压力试验机，以60KN/s的速率施加荷载，检测抗压抗冲击的能力测试，记录数据，结果如表2所示：

表2 粘接强度与抗压抗冲击的能力

。

由上表可知，水泥基快速路面修补材料的抗压抗冲击值与现有市场产品相比，高出100 kn左右，抗压抗冲击的能力强；其中的石粉对修补路面材的强度有明显的提高作用，在6%左右的掺入量时提升抗压抗冲击的能力最为明显。

4. 监测四件路面修补材料分别完全固化的时间，并记录数据，结果如表3所示：

表3 固化时间

。

由上表可知，水泥基快速路面修补材料其完全固化时间少于6小时，相对于现有的路面修补材料，其能够快速的对路面进行抢修，

5. 待四件路面修补材料完全固化后，在四件试样盘的底部打洞，分别加入一升的水，监测路面修补材料的防渗能力，结果测试四件试样盘均没有漏水，即路面修补材料渗水能力较强。

6. 将路面修补材料从试样盘中取出沥干并称重，记录重量，然后将路面修补材料分别放入强酸溶液中浸泡15分钟，观察反应状况，之后取出沥干并称量，记录数据，结果如表4所示：

表4 防腐检测

。

由上表可知，相对于现有的路面修补材料，水泥基快速路面修补材料的防腐性能较强，可以用作厚层修补，也可做到超薄修补。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种水泥基快速路面修补材料，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：建筑废石粉5～10%、建筑废水泥粉5～10%、快硬硅酸盐水泥10～20%、微硅粉2.5～3%、沙子50～60%、混凝土早强剂0.1～0.5%、水10～15%。

2.根据权利要求1所述的水泥基快速路面修补材料，其特征在于，所述建筑废石粉为建筑费料经破碎后筛分出粒径小于75μm的粉状颗粒。

3.根据权利要求2所述的水泥基快速路面修补材料，其特征在于，所述建筑费料为建筑费砖块、建筑费陶瓷、建筑费石子中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的水泥基快速路面修补材料，其特征在于，所述建筑废水泥粉为建筑废水泥块经粉碎后筛分而得，所述粉碎的粒径控制为10μm～100μm，平均粒径控制为50～55μm。

5.根据权利要求1所述的水泥基快速路面修补材料，其特征在于，所述快硬硅酸盐水泥的粒径范围控制为0.1μm～100μm，平均粒径范围控制为15～20μm。

6.根据权利要求1所述的水泥基快速路面修补材料，其特征在于，所述混凝土早强剂为亚硝酸盐、珞酸盐中的至少一种。

7.一种权利要求1所述的水泥基快速路面修补材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将建筑废石破碎成粉，成粉后充分搅拌混合，筛选得所述建筑废石粉；

（2）将建筑废水泥破碎成粉，筛选得所述建筑废水泥；

（3）将建筑废石粉、建筑废水泥、快硬硅酸盐水泥、微硅粉、沙子、混凝土早强剂按照权利要求1所述重量百分比添加到搅拌机内干拌2～3min，使各粉体材料分散均匀，再加入相对重量百分比的水搅拌3～5min，形成均匀的流动性良好的浆体，即成。

8.根据权利要求7所述的水泥基快速路面修补材料制备方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，所述筛选的粒径控制为0～75μm。

9.根据权利要求7所述的水泥基快速路面修补材料制备方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，所述筛选的粒径控制为10μm～100μm，平均粒径控制为50～55μm。

10.根据权利要求7所述的水泥基快速路面修补材料制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，所述快硬硅酸盐水泥的粒径范围控制为0.1μm～100μm，平均粒径范围控制为15～20μm。