一种市政路桥用常温快速修复材料的制备方法及其施工步骤与流程

本发明属于水泥聚合物乳液领域，具体涉及一种市政路桥用常温快速修复材料的制备方法及其施工步骤。

背景技术：

随着社会的发展，交通量大幅增加，交通运输呈现“重载、大流量和渠化交通”的特征。伴随着交通量的迅猛增长和重载、超载情况的加剧，大量新建路面开放交通1-2年就出现了不同程度的车辙、拥包及推挤等早期破坏。为了使市政道路保持良好的经济运营状态，国家要求对道路进行经常的养护维修，以防止道路的进一步老化和损耗。然而在市政交通繁重、人流密集的城市中心，如何在保证不影响交通的前提下，对路面进行快速、完美的修复就成为当今路桥行业研究的重点。

虽然国内外对沥青/水泥混凝土路面的快速修补材料做了很多研究，取得很多成果，但仍然存在许多问题：

(1)综合强度低，相容性差，强度上升缓慢。

(2)乳化沥青改性大多针对其某些性能进行研究。通常用单一聚合物改善其物理力学性能，往往粘结性能、耐高温性能等性能提高，其耐低温性、耐久性不能兼顾，多聚合物复合改性的研究不够。

(3)难以满足大坑槽、大裂缝等快速修补的通车要求。

(4)凝结时间长、施工效果差、操作繁琐，修复及养生工期长，影响交通开放。

(5)超薄修复的道路的平整度差，降低路面的使用功能和美观性。

市政人流密集、重交通路桥的快速修复需要施工手段灵活多样、所用材料保障供应和及时到位、施工后快速凝固成型等，而传统的热沥青混合料的拌和与施工一是需要材料达到一定批量才能开机，二是出拌料场后必须尽快用掉，否则就容易结块，而且还要使用摊铺机摊铺。这给市政路桥的快速修复带来困惑，因此研发常温施工新材料迫在眉睫。

技术实现要素：

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种市政路桥用常温快速修复材料的制备方法及其施工步骤，具有快速固化、超薄罩面、强力粘附、施工方便、抗冻融性能，将其应用于市政水泥/沥青路面的快速修复、特殊结构的浇筑、我国东北等高寒地区的混凝土结构修复。

技术方案：一种市政路桥用常温快速修复材料的制备方法，包括如下步骤：(1)、选用42.5普通硅酸盐水泥、特殊水泥、混合集料(根据使用的部位厚度选用相对应的级配)、水泥聚合物乳液，缓凝剂(根据运输距离或施工时间决定用量)、水，在常温下人工或机械搅拌能够快速形成强度，并能与旧混凝土结构紧密结合形成一体，具有良好抗裂性、抗冻融性；

所述特殊水泥为高标号硅酸盐水泥或特殊水泥中的一种；所述特殊水泥由下列组份按照重量份数组成：粉末抗剥落剂15-20份、矿粉15-20份、聚合物胶粉10-20份和硫铝酸盐水泥50-70份；

所述水泥聚合物乳液由下列组份按照重量份数组成：水性乙烯-醋酸乙烯酯乳液60-80份、丁苯胶乳5-10份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)8-10份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性水乳液6-10份和水20-30份；

(2)、根据使用地域、建筑结构部位的不同进行的混合料配合比设计，可设计0～1公分超薄罩面层、2～4公分面层、5～20公分结构层等，下文叙述以均0～1公分超薄罩面层为例；

(3)、取42.5普通硅酸盐水泥775g，特殊水泥225g，石英砂3000g，水泥聚合物乳液100g，缓凝剂5g，水1000g；

(4)、将称好的42.5普通硅酸盐水泥、特殊水泥、石英砂加入搅拌锅进行干拌30秒。

(5)、加入称量好的水泥聚合物乳液、缓凝剂、水加入搅拌锅中，继续搅拌90秒。

(6)、在砂浆试块试件模具中加入搅拌好的砂浆混合料，三个试件为一组，并放入共振台进行共振密实。

(7)、振实后放入20℃恒温箱中养护。

(8)、对试件进行初凝、终凝、1天抗折、抗压、28天抗折、抗压、理论密度进行检测。

(9)、将28天试件完全浸入养护4天，后进行冻融试验检测。

(10)、经检测试验结果符合《公路水泥路面施工技术规范JTG F30-2003》要求。

一种根据所述的市政路桥用常温快速修复材料的制备方法制备出的快速修复材料的施工步骤，包括如下步骤：

(1)、根据使用要求、地域并结合规范进行相应的产品配合比设计；

(2)、对现场所需要的原材料按规范要求进行检验，并对设计配合比进行验证，取得坍落度、初凝、终凝、1天抗折抗压等关键性数据；

(3)、交通封闭，清扫现场，对原有路面病害进行处理，凿除松散结构、吹扫干净；

(4)、根据配合比进行现场拌料，进行浇筑修补回填混凝土，收面；

(5)、完全固化后进行洒水养护，1小时开放交通。

有益效果：本发明的具体优势如下：

1、本发明是采用“化学网络交联的乳化技术”制备常温速强沥青复合乳液,即一种路桥用常温复合乳液基快速修复材料。该材料是在改性乳化沥青的基础上提出的，且特别添加了增粘增韧水性聚合物乳液，在特定的工艺条件下复合而成的一种高科技环保产品。

2、针对常温乳化沥青硬化慢的缺点，本发明研制了一种结合水量大、固化速快、在沥青混合料中产生微纤维增韧的特殊水泥。与常温改性沥青的混合料固化形成增强纤维，且聚合物和高劲度混合添加剂之间产生化学键合，这样又强化了界面结合，提高界面断裂能，因而常温速强复合乳液基混合料能够形成坚韧高强、具有连贯性的整体胶凝结构。

所述特殊水泥为高标号硅酸盐水泥或特殊水泥中的一种；所述特殊水泥为粉末抗剥落剂(15％-20％)、矿粉(15％-20％)、聚合物胶粉(10％-20％)和硫铝酸盐水泥(50％-70％)，各组分质量百分比之和为100％。

3、本发明中，常温速强混合料在施工中乳液、集料都不用加热，全程采用常温施工，因而有着“工序简单、超薄耐用、开放快捷”的优势。在常温施工时，根据市政工程修复量的大小，既可以采用人工或小型滚筒式混凝土搅拌机和夯实机，又可以使用热沥青拌和楼进行“常温拌料”，进而完全实施对路桥病害的“冷灌缝”、“冷补坑”和“冷造平”等工程解决方案，更具有快速固化、强力粘附、抗寒耐冻、刚韧平衡等特点，施工后2～4小时即能开发交通，不污染、不扰民，能实现真正意义上的节能环保，给现代路桥快速修复带来极大的便捷，能够成功运用于各级市政路桥的快速修复。本发明具有快速固化、强力粘附、施工方便、操作简单、价格适中，同时填补常温速强复合乳液在高寒地区快速养护修补领域的空白。

4、本发明的混凝土快速修补料，改变了以往混凝土需要养护28天才能达到设计强度的特点，通过添加早强剂或使用高标号早强水泥/特殊水泥达到开放交通的要求，其开放时间需要24小时以上。

5、本发明中的水泥聚合物乳液的添加提高了粘附性，加强了混凝土修补料与原建筑结构的粘结，改变以往超薄修复需要通过添加环氧树脂才能达到强力粘附的目的，降低了工程造价。

6、本发明施工方便，可以厂拌也可现场小规模人工拌料，对于道路快速修复施工提供了极大的方便。

7、本发明经试验室测试产品各项指标符合《公路水泥路面施工技术规范(JTG F30-2003)》要求，路面使用性能检测良好，抗滑系数、渗水系数、冻融劈裂等关键性数据均达到要求，而且与原有结构混凝土表面粘结牢固，正常使用寿命6-8年。

8、本发明能够快速形成强度，自密实，并与新老路面紧密结合形成一体。能够很好的运用于老路面或建筑物的修补或特殊路段或结构部位浇筑，属于新材料的研发与应用。其核心材料水泥聚合物乳液，使其修补最小厚度0.2公分，超出常规混凝土的性能，防裂、防水，与原结构能够紧密接触，无明显施工缝。此混凝土快速修补料在气温0℃以上就可以拌合施工，可以采用拌合楼进行大规模厂拌，也可以现场人工小规模拌合，易于推广。可以在5℃以上直接拌合，根据厚度不同，分为0.2-1公分超薄磨耗层、2-4公分面层、5-20公分结构层。

附图说明

图1是本发明的制备方法流程示意图；

图2是本发明的施工步骤流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施例1

如图1所示，一种市政路桥用常温快速修复材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)、选用42.5普通硅酸盐水泥、特殊水泥、混合集料(根据使用的部位厚度选用相对应的级配)、水泥聚合物乳液，缓凝剂(根据运输距离或施工时间决定用量)、水，在常温下人工或机械搅拌能够快速形成强度，并能与旧混凝土结构紧密结合形成一体，具有良好抗裂性、抗冻融性；

所述特殊水泥为高标号硅酸盐水泥或特殊水泥中的一种；所述特殊水泥由下列组份按照重量份数组成：粉末抗剥落剂15份、矿粉15份、聚合物胶粉10份和硫铝酸盐水泥50份；

所述水泥聚合物乳液由下列组份按照重量份数组成：水性乙烯-醋酸乙烯酯乳液60份、丁苯胶乳5份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)8份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性水乳液6份和水20份；

(2)、根据使用地域、建筑结构部位的不同进行的混合料配合比设计，可设计0～1公分超薄罩面层、2～4公分面层、5～20公分结构层等，下文叙述以均0～1公分超薄罩面层为例；

(3)、取42.5普通硅酸盐水泥775g，特殊水泥225g，石英砂3000g，水泥聚合物乳液100g，缓凝剂5g，水1000g；

(4)、将称好的42.5普通硅酸盐水泥、特殊水泥、石英砂加入搅拌锅进行干拌30秒。

(5)、加入称量好的水泥聚合物乳液、缓凝剂、水加入搅拌锅中，继续搅拌90秒。

(6)、在砂浆试块试件模具中加入搅拌好的砂浆混合料，三个试件为一组，并放入共振台进行共振密实。

(7)、振实后放入20℃恒温箱中养护。

(8)、对试件进行初凝、终凝、1天抗折、抗压、28天抗折、抗压、理论密度进行检测。

(9)、将28天试件完全浸入养护4天，后进行冻融试验检测。

(10)、经检测试验结果符合《公路水泥路面施工技术规范JTG F30-2003》要求。

具体实施例2

如图1所示，一种市政路桥用常温快速修复材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)、选用42.5普通硅酸盐水泥、特殊水泥、混合集料(根据使用的部位厚度选用相对应的级配)、水泥聚合物乳液，缓凝剂(根据运输距离或施工时间决定用量)、水，在常温下人工或机械搅拌能够快速形成强度，并能与旧混凝土结构紧密结合形成一体，具有良好抗裂性、抗冻融性；

所述特殊水泥为高标号硅酸盐水泥或特殊水泥中的一种；所述特殊水泥由下列组份按照重量份数组成：粉末抗剥落剂20份、矿粉20份、聚合物胶粉20份和硫铝酸盐水泥70份；

所述水泥聚合物乳液由下列组份按照重量份数组成：水性乙烯-醋酸乙烯酯乳液80份、丁苯胶乳10份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)10份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性水乳液10份和水30份；

(2)、根据使用地域、建筑结构部位的不同进行的混合料配合比设计，可设计0～1公分超薄罩面层、2～4公分面层、5～20公分结构层等，下文叙述以均0～1公分超薄罩面层为例；

(3)、取42.5普通硅酸盐水泥775g，特殊水泥225g，石英砂3000g，水泥聚合物乳液100g，缓凝剂5g，水1000g；

(4)、将称好的42.5普通硅酸盐水泥、特殊水泥、石英砂加入搅拌锅进行干拌30秒。

(5)、加入称量好的水泥聚合物乳液、缓凝剂、水加入搅拌锅中，继续搅拌90秒。

(6)、在砂浆试块试件模具中加入搅拌好的砂浆混合料，三个试件为一组，并放入共振台进行共振密实。

(7)、振实后放入20℃恒温箱中养护。

(8)、对试件进行初凝、终凝、1天抗折、抗压、28天抗折、抗压、理论密度进行检测。

(9)、将28天试件完全浸入养护4天，后进行冻融试验检测。

(10)、经检测试验结果符合《公路水泥路面施工技术规范JTG F30-2003》要求。

具体实施例3

如图1所示，一种市政路桥用常温快速修复材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)、选用42.5普通硅酸盐水泥、特殊水泥、混合集料(根据使用的部位厚度选用相对应的级配)、水泥聚合物乳液，缓凝剂(根据运输距离或施工时间决定用量)、水，在常温下人工或机械搅拌能够快速形成强度，并能与旧混凝土结构紧密结合形成一体，具有良好抗裂性、抗冻融性；

所述特殊水泥为高标号硅酸盐水泥或特殊水泥中的一种；所述特殊水泥由下列组份按照重量份数组成：粉末抗剥落剂17份、矿粉18份、聚合物胶粉14份和硫铝酸盐水泥63份；

所述水泥聚合物乳液由下列组份按照重量份数组成：水性乙烯-醋酸乙烯酯乳液72份、丁苯胶乳8份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)9份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性水乳液8份和水24份；

(2)、根据使用地域、建筑结构部位的不同进行的混合料配合比设计，可设计0～1公分超薄罩面层、2～4公分面层、5～20公分结构层等，下文叙述以均0～1公分超薄罩面层为例；

(3)、取42.5普通硅酸盐水泥775g，特殊水泥225g，石英砂3000g，水泥聚合物乳液100g，缓凝剂5g，水1000g；

(4)、将称好的42.5普通硅酸盐水泥、特殊水泥、石英砂加入搅拌锅进行干拌30秒。

(5)、加入称量好的水泥聚合物乳液、缓凝剂、水加入搅拌锅中，继续搅拌90秒。

(6)、在砂浆试块试件模具中加入搅拌好的砂浆混合料，三个试件为一组，并放入共振台进行共振密实。

(7)、振实后放入20℃恒温箱中养护。

(8)、对试件进行初凝、终凝、1天抗折、抗压、28天抗折、抗压、理论密度进行检测。

(9)、将28天试件完全浸入养护4天，后进行冻融试验检测。

(10)、经检测试验结果符合《公路水泥路面施工技术规范JTG F30-2003》要求。

如图2所示，一种根据所述的市政路桥用常温快速修复材料的制备方法制备出的快速修复材料的施工步骤，包括如下步骤：

(1)、根据使用要求、地域并结合规范进行相应的产品配合比设计；

(2)、对现场所需要的原材料按规范要求进行检验，并对设计配合比进行验证，取得坍落度、初凝、终凝、1天抗折抗压等关键性数据；

(3)、交通封闭，清扫现场，对原有路面病害进行处理，凿除松散结构、吹扫干净；

(4)、根据配合比进行现场拌料，进行浇筑修补回填混凝土，收面；

(5)、完全固化后进行洒水养护，1小时开放交通。

本发明是采用“化学网络交联的乳化技术”制备常温速强沥青复合乳液,即一种路桥用常温复合乳液基快速修复材料。该材料是在改性乳化沥青的基础上提出的，且特别添加了增粘增韧水性聚合物乳液，在特定的工艺条件下复合而成的一种高科技环保产品。

针对常温乳化沥青硬化慢的缺点，本发明研制了一种结合水量大、固化速快、在沥青混合料中产生微纤维增韧的特殊水泥，与常温改性沥青的混合料固化形成增强纤维，且聚合物和高劲度混合添加剂之间产生化学键合，这样又强化了界面结合，提高界面断裂能，因而常温速强复合乳液基混合料能够形成坚韧高强、具有连贯性的整体胶凝结构。

所述特殊水泥为高标号硅酸盐水泥或特殊水泥中的一种；所述特殊水泥为粉末抗剥落剂(15％-20％)、矿粉(15％-20％)、聚合物胶粉(10％-20％)和硫铝酸盐水泥(50％-70％)，各组分质量百分比之和为100％。

本发明中，常温速强混合料在施工中乳液、集料都不用加热，全程采用常温施工，因而有着“工序简单、超薄耐用、开放快捷”的优势。在常温施工时，根据市政工程修复量的大小，既可以采用人工或小型滚筒式混凝土搅拌机和夯实机，又可以使用热沥青拌和楼进行“常温拌料”，进而完全实施对路桥病害的“冷灌缝”、“冷补坑”和“冷造平”等工程解决方案，更具有快速固化、强力粘附、抗寒耐冻、刚韧平衡等特点，施工后2～4小时即能开发交通，不污染、不扰民，能实现真正意义上的节能环保，给现代路桥快速修复带来极大的便捷，能够成功运用于各级市政路桥的快速修复。本发明具有快速固化、强力粘附、施工方便、操作简单、价格适中，同时填补常温速强复合乳液在高寒地区快速养护修补领域的空白。

本发明的混凝土快速修补料，改变了以往混凝土需要养护28天才能达到设计强度的特点，通过添加早强剂或使用高标号早强水泥达到开放交通的要求，其开放时间需要24小时以上。

本发明中的水泥聚合物乳液的添加提高了粘附性，加强了混凝土修补料与原建筑结构的粘结，改变以往超薄修复需要通过添加环氧树脂才能达到强力粘附的目的，降低了工程造价。

本发明施工方便，可以厂拌也可现场小规模人工拌料，对于道路快速修复施工提供了极大的方便。

本发明经试验室测试产品各项指标符合<公路水泥路面施工技术规范JTG F30-2003>要求，路面使用性能检测良好，抗滑系数、渗水系数、冻融劈裂等关键性数据均达到要求，而且与原有结构混凝土表面粘结牢固，正常使用寿命6-8年。具体的实验检测数据如下表1：实验检测数据表所示。

表1实验检测数据表

本发明能够快速形成强度，自密实，并与新老路面紧密结合形成一体。能够很好的运用于老路面或建筑物的修补或特殊路段或结构部位浇筑，属于新材料的研发与应用。其核心材料水泥聚合物乳液，使其修补最小厚度0.2公分，超出常规混凝土的性能，防裂、防水，与原结构能够紧密接触，无明显施工缝。此混凝土快速修补料在气温0℃以上就可以拌合施工，可以采用拌合楼进行大规模厂拌，也可以现场人工小规模拌合，易于推广。可以在5℃以上直接拌合，根据厚度不同，分为0.2-1公分超薄磨耗层、2-4公分面层、5-20公分结构层。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。