一种地聚合物-纤维道路路面修补材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无机复合材料技术领域，特别设及一种道路修补加固用的地聚合物- 纤维道路路面修补材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在现代交通和自然因素作用下，水泥混凝±路面使用过程中，路面存在着不可避 免的劣化问题，如产生断板、沉陷、错台、碎裂、拱起、露骨、麻面、磨光、接缝材料损坏，空桐 坑槽等问题，而现有的修补材料有一些不如人意的问题。
[0003] 目前，混凝±构件的修补材料主要有Ξ大类:水泥类砂浆、树脂砂浆、高分子聚合 物砂浆。水泥类砂浆与老混凝±界面粘结强度低、易收缩，修补效果不佳，并且运一类修补 材料在道路修补时主要问题是修补后开放交通时间偏长、耐久性差;树脂砂浆目前市面上 主要为各类环氧基建筑结构胶价格昂贵，与混凝上线膨胀系数相差数倍，且修复工序繁琐， 人工成本太高、工艺复杂、耐久性差;高分子聚合物砂浆用于工程修补，传统的方式是采用 现场拌和聚合物乳液与水泥砂子，然而现场的水泥和砂子质量及其与聚合物乳液的匹配 性、配料比例的波动、施工操作性的变化所导致的实际修补效果远远达不到实验室中的研 究结果和工程修补要求，常导致修补的失败。
[0004] 因而需要一种快硬早强、力学性能良好、成本低，现场施工影响小，具有较高抗压、 抗折能力和初性较高的新型加固材料。
[0005] 而地聚合物胶凝材料主要是利用工业废渣矿物成分等材料，通过碱激发剂形成胶 凝结构的无机高性能高分子胶结材料，对于混凝±结构中的裂缝和缝隙具有填充和加固的 作用。其具有抗压、抗折强度高，浆液凝固时间短，浆液流动性好，固化收缩小，且属于环保 型材料。
[0006] 粉煤灰基地聚合物虽然具有快硬早强等优点，但是一个显著的缺陷是脆性较大。 虽然抗压强度较高，但是抗折强度和拉伸强度较低，初性不好。渗入纤维是改善材料初性的 一种方法，但是W往的研究中，加入纤维后，虽然初性有所改善，但是往往流动度显著降低， 工作性能不好，且纤维容易结团。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是，针对现有混凝±构件修补存在的上述不足，提供一 种强度高、流动性好、性能稳定的地聚合物-纤维道路路面修补材料及其制备方法，抗压，抗 折W及拉伸强度显著提高;快硬早强，初性高，节能环保。
[000引本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0009] -种地聚合物-纤维道路路面修补材料，W重量百分比计各组分的组成如下:粉煤 灰38-52份，矿粉12-27份，碱激发剂溶液25-34份，纤维0.27-0.55份，水1.6-6份(水为纯水 或工业用水）。
[0010] 按上述方案，所述的碱激发剂由水玻璃和分析纯按模数1.2-1.8配制而成。
[0011] 按上述方案，所述的粉煤灰为国家I级低巧粉煤灰，细度为45WI1方孔筛，筛余量不 大于12%，粉煤灰的烧失量小于5%，主要成分为Al2〇3和Si化。
[0012] 按上述方案，所述的矿粉为S95粒化高炉矿渣粉，主要成分为Al2〇3、Si化和化0。
[0013] 按上述方案，所述的水玻璃为建筑用水玻璃，波美度35-45，水玻璃的模数为3.0- 3.5。
[0014] 按上述方案，所述的分析纯为NaOH。
[0015] 按上述方案，所述的纤维为PVA纤维，长度为8-12mm，纤维直径为12WI1~1祉m，杨氏 弹性模量大于35GPa，抗拉强度大于1200MPa。
[0016] 本发明还提供了一种上述地聚合物-纤维道路路面修补材料的制备方法，包括如 下步骤：
[0017] 1)按配比砰取粉煤灰、矿粉并初步混合均匀，得到粉煤灰和矿粉的复合粉体，放置 于一边备用；
[0018] 2)按配比砰取水玻璃、分析纯，将分析纯快速加入水中揽拌冷却，配成所需模数的 碱激发剂溶液；
[0019] 3)按配比分别砰取水和纤维，将水与步骤2)得到的碱激发剂溶液混合均匀后，倒 入揽拌容器，加入纤维初步拌匀，再加入步骤1)得到的粉煤灰和矿粉的复合粉体，通过揽拌 机揽拌均匀，得到地聚合物-纤维道路路面修补材料；
[0020] 4)养护:在常溫条件下对步骤3)得到的地聚合物-纤维道路路面修补材料喷雾养 护或塑料薄膜覆盖进行养护。
[0021 ]按上述方案，步骤2)中配置溶液较多时，将分析纯少量多次加入，防止分析纯溶解 时热量集中释放，导致溫度过高，溶液冷却过程中不断揽拌直至溶液溫度降至常溫。
[0022] 按上述方案，步骤4)中地聚合物-纤维道路路面修补材料对道路修补时，在修补工 作完成后3-5小时开放道路通车，之后5-8天洒水养护。
[0023] 本发明的有益效果：
[0024] 1、本发明地聚合物-纤维道路路面修补材料利用纤维来提升材料的强度，通过加 入试件体积的0.5%-1.0%的PVA纤维使材料的抗压，抗折W及拉伸强度显著提高，浆液凝 固时间短，浆液流动性好；
[0025] 2、本发明的地聚合物-纤维道路路面修补材料，纤维选择和渗量适当，快硬早强， 不仅提高了粉煤灰基地聚合物的初性，而且纤维不结团，工作性能良好，且属于节能环保型 材料，适用于道路抢修及加固，可W广泛应用于道路修补工程中便于施工。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明实施例中地聚合物-纤维道路路面修补材料的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0027] 下面通过实验对本发明作进一步阐述，来说明纤维-地聚合物材料的性能。流动度 测试方法按照GB/T 8077-2012《混凝±外加剂匀质性试验方法》第13条进行，凝结时间测试 方法按照GB T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性》中第8条进行，抗压强度 测试方法按照GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行，拉伸强度按照化/T 5126-2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》第6.3条进行。
[002引实施例1 : 一种地聚合物-纤维道路路面修补材料，由粉煤灰17.43kg，矿粉 11.6化g，碱激发剂溶液(碱激发剂的水玻璃和分析纯的模数为1.8) 15.00kg，水0.75kg，纤 维0.12化肖混合制备而成。纤维直径12^11。
[0029] 如图1所示，上述地聚合物-纤维道路路面修补材料的制备步骤：
[0030] 1)按配比砰取粉煤灰、矿粉并初步混合均匀，得到粉煤灰和矿粉的复合粉体，放置 于一边备用；
[0031] 2)按配比砰取水玻璃、分析纯(化0H)，将分析纯快速加入水中揽拌冷却，若配置溶 液较多时，宜将分析纯少量多次加入，防止分析纯溶解时热量集中释放，导致溫度过高，溶 液冷却过程中应不断揽拌至常溫，配成所需模数的碱激发剂溶液；
[0032] 3)按配比分别砰取水和纤维，将水与碱激发剂溶液混合均匀后，倒入揽拌容器，加 入纤维初步揽匀，再加入复合粉体，通过揽拌机揽拌均匀，得到地聚合物-纤维道路路面修 补材料。
[0033] 测试性能结果如下：
[0034] 流动度:215mm 初凝时间：50min 终凝时间：65min
[0035]
[0036] 实施例2 : -种地聚合物-纤维道路路面修补材料，由粉煤灰18.06kg，矿粉 12.04kg，碱激发剂溶液(碱激发剂的水玻璃和分析纯的模数为1.2) 11.34kg，水3.359kg，纤 维0.12化g混合制备而成。
[0037] 上述地聚合物-纤维道路路面修补材料的制备步骤与实施例1 一致。
[003引测试性能结果如下：
[0039] 流动度:235mm 初凝时间：137min 终凝时间：182min
[0040]
'[0041]~实施例3^-种地聚合物-纤维道路路面修补材料，由粉煤灰18.064肖，矿粉 12.04kg，碱激发剂溶液(碱激发剂的水玻璃和分析纯的模数为1.2) 11.34kg，水3.359kg，纤 维0.25kg混合制备而成。
[0042] 上述地聚合物-纤维道路路面修补材料的制备步骤与实施例1 一致。
[0043] 测试性能结果如下：
[0044] 流动度:235mm 初凝时间：137min 终凝时间：182min
[0045] ____
[0046] 实施例4: 一种地聚合物-纤维道路路面修补材料，由粉煤灰23.24kg，矿粉5.81kg， 碱激发剂溶液(模数1.2) 13.7化g，水2.678kg，纤维0.25kg混合制备而成。
[0047] 上述地聚合物-纤维道路路面修补材料的制备步骤与实施例1 一致。
[004引测试性能结果如下：
[0049] 流动度：189mm 初凝时间：195min 终凝时间：255min
[(K)加 ]
'[0051]~根据上述实施例，可W得出材料中各个成分对抗压强度、抗折强度、拉伸强度的影I 响比重，对应调整粉煤灰、矿粉、碱激发剂溶液、水和纤维的重量百分比，即可满足不同道路 修补工程中对抗压强度、抗折强度、拉伸强度的要求。
[0052]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的 实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，依本发明的精神所引伸出的显而易 见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种地聚合物-纤维道路路面修补材料，其特征在于，以重量百分比计各组分的组成 如下:粉煤灰38-52份，矿粉12-27份，碱激发剂溶液25-34份，纤维0.27-0.55份，水1.6-6份。2. 根据权利要求1所述的地聚合物-纤维道路路面修补材料，其特征在于，所述的碱激 发剂由水玻璃和分析纯按模数1.2-1.8配制而成。3. 根据权利要求1所述的地聚合物-纤维道路路面修补材料，其特征在于，所述的粉煤 灰为国家I级低钙粉煤灰，细度为45μπι方孔筛，筛余量不大于12%，粉煤灰的烧失量小于 5%，主要成分为Α1 2〇3和Si02。4. 根据权利要求3所述的地聚合物-纤维道路路面修补材料，其特征在于，所述的矿粉 为S95粒化高炉矿渣粉，主要成分为Al2〇 3、Si02和CaO。5. 根据权利要求2所述的地聚合物-纤维道路路面修补材料，其特征在于，所述的水玻 璃为建筑用水玻璃，波美度35-45，水玻璃的模数为3.0-3.5。6. 根据权利要求2所述的地聚合物-纤维道路路面修补材料，其特征在于，所述的分析 纯为NaOH。7. 根据权利要求1所述的地聚合物-纤维道路路面修补材料，其特征在于，所述的纤维 为PVA纤维，长度为8-12mm，纤维直径为12μπι~18μπι，杨氏弹性模量大于35GPa，抗拉强度大 于1200MPa。8. -种根据权利要求1~7任意之一所述的地聚合物-纤维道路路面修补材料的制备方 法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 按配比秤取粉煤灰、矿粉并初步混合均匀，得到粉煤灰和矿粉的复合粉体，放置于一 边备用； 2) 按配比秤取水玻璃、分析纯，将分析纯快速加入水中搅拌冷却，配成所需模数的碱激 发剂溶液； 3) 按配比分别秤取水和纤维，将水与步骤2)得到的碱激发剂溶液混合均匀后，倒入搅 拌容器，加入纤维初步拌匀，再加入步骤1)得到的粉煤灰和矿粉的复合粉体，通过搅拌机搅 拌均匀，得到地聚合物-纤维道路路面修补材料； 4) 养护:在常温条件下对步骤3)得到的地聚合物-纤维道路路面修补材料喷雾养护或 塑料薄膜覆盖进行养护。9. 根据权利要求8所述的地聚合物-纤维道路路面修补材料的制备方法，其特征在于， 步骤2)中配置溶液较多时，将分析纯少量多次加入，防止分析纯溶解时热量集中释放，导致 温度过高，溶液冷却过程中不断搅拌直至溶液温度降至常温。10. 根据权利要求8所述的地聚合物-纤维道路路面修补材料的制备方法，其特征在于， 步骤4)中地聚合物-纤维道路路面修补材料对道路修补时，在修补工作完成后3-5小时开放 道路通车，之后5-8天洒水养护。
【专利摘要】本发明公开了一种地聚合物?纤维道路路面修补材料及其制备方法，修补材料以重量百分比计各组分的组成如下：粉煤灰38?52份，矿粉12?27份，碱激发剂溶液25?34份，纤维0.27?0.55份，水1.6?6份。碱激发剂由水玻璃和分析纯按模数1.2?1.8配制而成。制备方法包括步骤：按配比秤取粉煤灰、矿粉并初步混合均匀，得到粉煤灰和矿粉的复合粉体；按配比秤取水玻璃、分析纯，将分析纯快速加入水中搅拌冷却，配成所需模数的碱激发剂溶液；按配比分别秤取水和纤维，将水与碱激发剂溶液混合均匀后加入纤维初步拌匀，再加入复合粉体搅拌均匀，得到修补材料。本发明地聚合物?纤维道路路面修补材料流动性、抗压强度、抗折强度、拉伸强度高，并且快硬早强，高韧性，适用于道路抢修及加固。
【IPC分类】C04B28/00, C04B16/06
【公开号】CN105712669
【申请号】CN201610046466
【发明人】徐方, 邓新, 陈建平, 彭超, 倪明亮, 黄晟, 朱新平, 陈倩, 王定鹏, 訚伟, 袁宗征, 刘苗, 王双超
【申请人】中国地质大学（武汉）