一種水泥混凝土路面快速修補材料及其製備方法
2023-05-03 01:05:31 2
專利名稱：一種水泥混凝土路面快速修補材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及材料領域，特別是涉及一種能夠快速修補水泥混凝土路面等土木工程的新型聚合物混凝土砂漿材料的製備方法。
背景技術：
改革開放以來，隨著國民經濟的迅速發展，公路交通量和汽車載重量日趨增加，路面結構的損壞日趨加速，不僅加快了早期修建的舊混凝 土路面接近其使用壽命，而且使近年新建的水泥混凝土路面在遠未達到其設計年限時就出現了不同程度的損壞。據不完全統計，我國現有的水泥混凝土路面將有20-30%左右都面臨著修補和改善。混凝土路面破損後需進行修補，但由於現在交通網的需求，對在使用的道路進行路面修補時，不允許長時間封閉交通，尤其是高速公路和城市道路。因此，水泥混凝土路面快速修補技術研究仍是今後相當一段長時間內急需研究的課題之一。修補材料必須是一種低收縮率的材料，否則在修補界而會出現較大張力。修補材料的蠕變特性應根據具體使用環境而定，使修補材料和基質材料結合良好，所受的內應力保持在最低的範圍內，而且修補材料的熱膨脹係數及彈性模量必須優於基質混凝上。因為目前各類修補材料一般都有足夠的抗壓強度，而實際的修補材料，較易產生張拉應力，所以修補材料必須具備較大的抗拉強度；修補材料和基質混凝土之間的界面粘結一直是修補的薄弱環節，因此修補材料必須具備優良的疲勞強度和較強的粘結力，從而保證修補材料的耐久性；在配筋混凝上，修補材料和基質材料必須具相似的孔隙率和電阻率，如果修補材料的電阻率差異較大，會使基質混凝土區域或修補區域的溶液電位增加，則會產牛鋼筋的鏽蝕加劇；修補材料必須有較好的化學穩定性，較低的化學活性，不會腐蝕鋼筋和發生鹼集料反應。水泥混凝土路面的修補材料，國內外研發多年，技術和工藝不斷革新和完善。而近年來，將工業廢棄物粉煤灰應用到高性能混凝土修補材料領域中，不僅變廢為寶，提高了資源的有效利用，而且，粉煤灰自身也會增強修補材料的各項性能。
發明內容
本項目正是針對以上問題，利用工業廢棄物粉煤灰製造高性能混凝土修補材料。粉煤灰中含有活性SiO2、活性Al2O3和f-CaO (游離氧化鈣)等活性的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏(CaSO4)的形式存在，它對粉煤灰早期強度的發揮有一定作用，因此粉煤灰中的硫對粉煤灰活性也是有利組成。粉煤灰中的鈣含量在3 %左右，它對膠凝體的形成是有利的。本發明所要解決的技術問題是提供一種水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿，其採用新型的聚合物混凝土材料，用較廉價的原料、快速修補受損的水泥混凝土路面，減少修補維護時間，降低修補成本。本發明解決其技術問題採用以下技術方案木發明涉及一種水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿及其製備方法。本材料以工業廢料粉煤灰為主要原料，以經過聚氨酯改性的環氧樹脂為粘結劑，以經過改性的多元胺為固化劑，添加適量的活性稀釋增韌劑，按比例配製而成。具體配比按重量份數計為粉煤灰(200 300);聚氨酯改性環氧樹脂(100 150);改性多元胺(100 150);稀釋劑(15 30);激發劑(5-20)。粉煤灰的物理化學性質、結構、粒徑分布、細度及形貌對粉煤灰產品質量的優劣起重要作用。儘管其具有較高的潛在活性，但由於其顆粒表面較緻密，大部分為光滑的玻璃圓球狀微珠，需要在激發劑的作用下，才能更好地發揮其火山灰效應。本發明中選取的激發劑為氫氧化鈣、硫酸鈣、水玻璃、NaCl、鍛燒赤泥中的一種或幾種或他們的複合物等，並同時根據正交設計原理，優選了各種材料的最佳摻量。本發明提供的水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿按以下方法製成，其步驟包括(I)將工業廢料粉煤灰、環氧樹脂、改性多元胺和活性稀釋增韌劑按重量份數計， 粉煤灰(200 300);聚氨酯改性環氧樹脂(100 150);改性多元胺(100 150);稀釋劑(15 30);激發劑(5-20)。(2)先通過聚氨酯改性環氧樹脂，再將改性後的環氧樹脂用活性稀釋增韌劑進行稀釋和增韌，然後加入改性多元胺固化劑，迅速攪拌均勻後，加入粉煤灰，以及粉煤灰激發齊U，再次快速攪勻並立即施工，施工時間控制在IOmin以內；樹脂固化後，便得到聚合物混凝土。所述聚氨酯改性環氧樹脂是通過端異氰酸基聚醚型聚氨酯預聚體對環氧樹脂進行改性的。活性稀釋增韌劑可採用乙二醇縮水甘油醚。改性多元胺可採用高活性的酚醛胺X-89。本發明提供的水泥混凝土路面速修補用聚合物混凝土砂漿，在水泥混凝土路面損壞後的快速修補或其它混凝土工程的緊急維修中應用。本發明提供的聚合物混凝土砂漿，與傳統的水泥混凝土相比具有以下主要優點I.採用以粉煤灰為主要原料，因此不僅變廢為寶，降低成本，而且利於環境保護。2.強度高。本材料是利用粘接性能優良的環氧樹脂作為粘結劑(膠凝材料)，以工業廢料粉煤灰作為填料，以反應活性高、綜合性能好的改性多元胺作為固化劑按一定配比製備而成。由於環氧樹脂固化後能形成高度交聯的聚合物網絡，因此固化產物性能優異，其壓縮強度比水泥混凝土高I 2倍，彎曲強度是水泥混凝土的10倍以上。3.韌性好。採用聚氨酯改性環氧樹脂，通過聚氨酯的增人效果，增強了環氧樹脂的抗衝擊性和抗動載荷性。4.固化速度快。在改性多元胺固化劑的作用下,環氧樹脂能夠實現快速固化(硬化)，可在10 40min內達到使用強度，早期強度高，能夠很好的滿足水泥混凝土路面快速修補的要求。5.通過改變原料配比可以調整聚合物混凝土的固化時間和力學性能，從而滿足不同場合的不同需求。6.應用廣泛。本材料主要用於水泥混凝土路面損壞後的快速修補，還可廣泛用於建築、道路、港口、隧道等混凝土工程的緊急維修，因此便於推廣。
具體實施例方式按下列實例配比做試驗，測試其固化時間與壓縮強度。實例I :粉煤灰、聚氨酯改性環氧樹脂、酚醛胺X-89、乙二醇縮水甘油醚配製聚合物混凝土時，其配比按重量份數依次為250 100 15 15。實例2 :粉煤灰、聚氨酯改性環氧樹脂、酚醛胺X-89、乙二醇縮水甘油醚配製聚合物混凝土時，其配比按重量份數依次為250 100 20 15。實例3 :粉煤灰、聚氨酯改性環氧樹脂、酚醛胺X-89、乙二醇縮水甘油醚配製聚合物混凝土時，其配比按重量份數依次為250 100 25 15。實例4 :粉煤灰、聚氨酯改性環氧樹脂、酚醛胺X-89、乙二醇縮水甘油醚配製聚合物混凝土時，其配比按重量份數依次為250 100 30 15。實例5 :粉煤灰、聚氨酯改性環氧樹脂、酚醛胺X-89、乙二醇縮水甘油醚配製聚合物混凝土時，其配比按重量份數依次為300 100 15 15。實例6 :粉煤灰、聚氨酯改性環氧樹脂、酚醛胺X-89、乙二醇縮水甘油醚配製聚合物混凝土時，其配比按重量份數依次為250 100 20 15。實例7 :粉煤灰、聚氨酯改性環氧樹脂、酚醛胺X-89、乙二醇縮水甘油醚配製聚合物混凝土時，其配比按重量份數依次為250 100 25 15。實例8 :粉煤灰、聚氨酯改性環氧樹脂、酚醛胺X-89、乙二醇縮水甘油醚配製聚合物混凝土時，其配比按重量份數依次為250 100 30 15。按上述各實例配方製作的水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土材料砂漿，經測試，其主要性能見表I。上述實施例是對本發明的進一步說明，但不限制本發明。本發明提供的水泥混凝土路面速修補用聚合物混凝土砂漿，在水泥混凝土路面損壞後的快速修補或其它混凝土工程的緊急維修中應用。附表表I水泥混凝土路面快速修補材料的主要性能
性能固化時間(min) 壓縮強度(MPa)
指標10 4065 7權利要求
1.一種水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿，其特徵是以工業廢料粉煤灰為主要原料，以經過聚氨酯改性的環氧樹脂為粘結劑，以改性多元胺為固化劑，加適量的活性稀釋增韌劑，按比例配製而成；具體配比按重量份數計為粉煤灰(200 300);聚氨酯改性環氧樹脂(100 150);改性多元胺(100 150);稀釋劑(15 30);激發劑(5_20)。
2.一種水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿的製備方法，其特徵是按以下方法製成，其步驟包括 (1)配比將工業廢料粉煤灰、聚氨酯改性環氧樹脂、改性多元胺和活性稀釋增韌劑按重量份數計，具體配比按重量份數計為粉煤灰(200 300);聚氨酯改性環氧樹脂(100 150);改性多元胺(100 150);稀釋劑(15 30)。
(2)製備工藝先通過聚氨酯改性環氧樹脂，再將改性後的環氧樹脂用活性稀釋增韌劑進行稀釋和增韌，然後加入改性多元胺固化劑，迅速攪拌均勻後，加入粉煤灰，再次快速攪勻並立即施工，施工時間控制在IOmin以內；樹脂固化後，便得到聚合物混凝土。
3.根據權利要求2所述的水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿的製備方法，其特徵是通過端異氰酸基聚醚型聚氨酯預聚體對環氧樹脂進行改性。
4.根據權利要求2所述的水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿的製備方法，其特徵是固化時間10 40min。
5.根據權利要求2所述的水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿的製備方法，其特徵是所製備的混凝土，其壓縮強度65 75MPa。
6.一種水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿，在水泥混凝土路面損壞後的快速修補或其它混凝土工程的緊急維修中應用。
全文摘要
本發明涉及一種水泥混凝土路面快速修補用聚合物混凝土砂漿及其製備方法。本材料以工業廢料粉煤灰為主要原料，以經過聚氨酯改性的環氧樹脂為粘結劑，以經過改性的多元胺為固化劑，添加適量的活性稀釋增韌劑，按比例配製而成。具體配比按重量份數計為粉煤灰(200～300)；聚氨酯改性環氧樹脂(100～150)；改性多元胺(100～150)；稀釋劑(15～30)；激發劑(5-20)。利用本發明製備的聚合物混凝土修補材料具有快硬早強(固化時間10～40min；壓縮強度65～75MPa)，與水泥混凝上的粘結力強、可在潮溼、低溫的條件下施工，固化物強度高、韌性好、表面平整、耐磨性與抗衝擊性能優良。
文檔編號C04B28/14GK102765919SQ201110114890
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月5日 優先權日2011年5月5日
發明者馮英兵, 朱阿寶, 蔡衛民 申請人:上海嘉轅建築材料有限公司