一种地质聚合物基快速修补材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料技术领域，设及一种地质聚合物基快速修补材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 目前为止，我国的公路中，铺装路面总里程超过190万公里，其中，水泥混凝±路 面占总里程的70%左右。早期修建的水泥混凝±路面由于设计、施工、后期养护及超重载 交通等原因，均已发生不同程度的结构性损坏和非结构性损坏，例如裂缝、坑槽和层状剥落 等，因此需要对路面进行修补。
[0003] 通常用于修补水泥混凝±路面的材料可分为两大类：无机类和有机类。前者主 要是指普通水泥混凝±及快硬类水泥混凝±，运类混凝±修补后，存在开放交通时间偏长 (如专利CN201010169122)、早期强度较低（如专利CN201210292384、CN201010599781)等 问题；有机类修补材料主要是树脂混凝±，由于有机物存在不耐老化的致命弱点（如专利 CN201210123613和CN201410840987分别用热塑性树脂和有机乳液为原料），造成修补后耐 久性差，并且树脂价格昂贵，故运类混凝±不适合大量推广应用。
[0004] 目前市场上急需的修补材料须具有凝结时间短（低于30min)、早期强度高（化抗 压强度大于30MPa)、粘结性能和耐久性能可靠、收缩率低、抗开裂等特点，满足施工便利、开 放交通时间短、修补材料与基体材料界面结合良好、无收缩变形并具有较高的强度等要求。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种地质聚 合物基快速修补材料及其制备方法，W偏高岭±、生石灰和蒙脱石等廉价易得的矿物材料 为原料，将S者按适当比例混合得到的反应灰料中加入碱性激发剂即得到，制备工艺简单， 而且制备得到的修补材料具有优良的快硬早强性能，不开裂、无收缩，使用方便，且成本低 廉，适合大规模推广应用。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
[0007] 提供一种地质聚合物基快速修补材料，它由W下重量含量的组分组成：
[0008] 偏高峻± 目数>巧0目 卵~105份 生石灰 目数>60目 5~12份 蒙脱石 目数> 巧日目 日~10份 氮氧化轴 12~18份 水玻璃 模数3.2 90-110份。
[0009] 按上述方案，所述地质聚合物基快速修补材料化抗压强度为29. 4-44. 6MPa，化抗 折强度为2. 95-3. 41MPa，初凝时间为5-28min，终凝时间为9-41min。
[0010] 本发明地质聚合物基快速修补材料的制备方法步骤如下：
[0011] 1)将水玻璃和氨氧化钢按比例混合揽拌均匀至氨氧化钢完全溶解，得到激发剂；
[0012] 2)将偏高岭±、生石灰和蒙脱石放入水泥净浆揽拌机中混合均匀，随后边揽拌边 加入步骤1)所得激发剂，揽拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。
[0013] 本发明地质聚合物基快速修补材料的使用方法为：清理并凿除需修补的路面坑槽 内杂物，使路面坑槽清洁干燥，然后将制备好的地质聚合物基快速修补材料倒入所述路面 坑槽处，抹平表面，覆盖一层保护膜，在自然条件下养护化即可。
[0014] 本发明W偏高岭±、生石灰和蒙脱石为固体原料，W氨氧化钢和水玻璃的混合液 为激发剂，原料在碱性激发剂条件下发生无机聚合反应，生成地质聚合物，其形成过程主要 包括在碱激发条件下侣娃酸盐固体解聚成低聚物并溶解，同时在侣娃酸盐固体表面形成凝 胶体。随着凝胶体的沉淀和侣娃酸盐固体的解聚溶解，凝胶体从侣娃酸固体颗粒表面向外 扩散进入到孔道和缝隙中，当凝胶体将分离的侣娃酸盐固体颗粒进一步粘接在一起，从而 使之发生缩聚反应，凝胶相变的更加致密，形成具有无定形网络结构的地质聚合物。
[0015] 本发明的有益效果在于：1、与传统的水泥基修补材料相比，本发明制备的地质聚 合物基快速修补材料凝结时间短，固化速度快，其初凝时间可在5~29min之间调节，终凝 时间可在9~44min之间调节，早期强度高，6小时抗折和抗压强度分别可W达到3MPa和 30MPaW上，并且与混凝±基底粘接良好，无收缩，无开裂，使用时无需采用特殊手段进行养 护，在干燥条件下自然养护即可，可用于修补水泥混凝±路面的坑桐、裂缝和麻面，W及各 种混凝±建筑的修补与维护；2、本发明制备方法工艺简单，不造成污染，适合大规模生产。
【具体实施方式】
[0016] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作 进一步详细描述。
[0017] 实施例1
[0018] 制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
[0019] 1)将IlOg水玻璃（佛山中发水玻璃厂生产，模数3. 2)和18g氨氧化钢按比例混 合揽拌均匀至氨氧化钢完全溶解，得到激发剂；
[0020] 2)将105g偏高岭± (150目）、12g生石灰化0目）和IOg蒙脱石（150目）放入 水泥净浆揽拌机中慢速揽拌4~5min至混合均匀，随后边揽拌边加入上述激发剂，慢速揽 拌5~Smin至揽拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。 阳OW 实施例2
[0022] 制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
[0023] 1)将102g水玻璃（模数3. 2)和13g氨氧化钢按比例混合揽拌均匀至氨氧化钢完 全溶解，得到激发剂；
[0024] 2)将100g偏高岭± (150目）、7. 5g生石灰化0目）和7. 5g蒙脱石（150目）放 入水泥净浆揽拌机中混合均匀，随后边揽拌边加入上述激发剂，揽拌均匀得到地质聚合物 基快速修补材料。 阳〇2引 实施例3
[0026] 制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
[0027] I)将102g水玻璃（模数3. 2)和13g氨氧化钢按比例混合揽拌均匀至氨氧化钢完 全溶解，得到激发剂；
[0028] 2)将100g偏高岭± (150目）、IOg生石灰化0目）和5g蒙脱石（150目）放入水 泥净浆揽拌机中混合均匀，随后边揽拌边加入上述激发剂，揽拌均匀得到地质聚合物基快 速修补材料。
[0029] 实施例4
[0030] 制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
[0031] 1)将98g水玻璃（模数3. 2)和12g氨氧化钢按比例混合揽拌均匀至氨氧化钢完 全溶解，得到激发剂；
[0032] 2)将100g偏高岭± (150目）、5g生石灰化0目）和5g蒙脱石（150目）放入水 泥净浆揽拌机中混合均匀，随后边揽拌边加入上述激发剂，揽拌均匀得到地质聚合物基快 速修补材料。 阳〇3引实施例5
[0034] 制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
[0035] 1)将100g水玻璃（模数3. 2)和12g氨氧化钢按比例混合揽拌均匀至氨氧化钢完 全溶解，得到激发剂；
[0036] 2)将100g偏高岭± (150目），7. 5g生石灰化0目）和5g蒙脱石（150目）放入 水泥净浆揽拌机中混合均匀，随后边揽拌边加入上述激发剂，揽拌均匀得到地质聚合物基 快速修补材料。
[0037] 实施例6
[003引制备地质聚合物基快速修补材料，步骤如下：
[0039] 1)将90g水玻璃（模数3. 2)和12g氨氧化钢按比例混合揽拌均匀至氨氧化钢完 全溶解，得到激发剂； W40]。将90g偏高岭± (150目），5g生石灰化0目）和5g蒙脱石（150目）放入水泥 净浆揽拌机中混合均匀，随后边揽拌边加入上述激发剂，揽拌均匀得到地质聚合物基快速 修补材料。实施例1-6所用原料组分表如表1所示：
阳042] 将实施例1-6所制备的地质聚合物基快速修补材料用于修补公路路面，方法如 下：清理并凿除需修补的路面坑槽内杂物，使路面坑槽清洁干燥，然后将实施例1-6制备好 的地质聚合物基快速修补材料倒入所述路面坑槽处，抹平表面，覆盖一层保护膜，在自然条 件下养护即可。其技术性能指标如表2所示：
[0043] 表2实施例1-6制备的地质聚合物基快速修补材料的性能技术指标
[0045] 可见，随着生石灰和蒙脱石含量的增加，地质聚合物基快速修补材料强度增大，凝 结时间缩短，但若加入量过大，会造成凝结时间过短，无法施工，制成的产品也会存在不密 实的缺点，并且蒙脱石的影响要大于生石灰。
[0046] 本实施例制备的地质聚合物基快速修补材料化抗压强度为29. 4-44. 6MPa，化抗 折强度为2. 95-3. 41MPa，初凝时间为5-28min，终凝时间为9-41min，并且使用过程中无开 裂、收缩现象，满足目前市场上对修补材料的要求。
[0047] 另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛 盾的情况下，可W通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。
【主权项】
1. 一种地质聚合物基快速修补材料，其特征在于，它由以下重量含量的组分组成： 偏高岭土 目数彡150目 90~105份 生石灰 目数彡60目 5~12份 蒙脱石 目数彡150目 5~10份 氢氧化钠 12-18份 水玻璃 模数3.2 90~110份。2. 根据权利要求1所述的地质聚合物基快速修补材料，其特征在于：其6h抗压强度为 29. 4-44. 6MPa，6h抗折强度为2. 95-3. 41MPa，初凝时间为5-28min，终凝时间为9-41min。3. -种权利要求1所述的地质聚合物基快速修补材料的制备方法，其特征在于步骤如 下： 1) 将水玻璃和氢氧化钠按比例混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂； 2) 将偏高岭土、生石灰和蒙脱石放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入 步骤1)所得激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。4. 一种权利要求1所述的地质聚合物基快速修补材料的使用方法，其特征在于：清理 并凿除需修补的路面坑槽内杂物，使路面坑槽清洁干燥，然后将制备好的地质聚合物基快 速修补材料倒入所述路面坑槽处，抹平表面，覆盖一层保护膜，在自然条件下养护6h即可。
【专利摘要】本发明涉及一种地质聚合物基快速修补材料及其制备方法，它由以下重量含量的组分组成：偏高岭土90～105份，生石灰5～12份，蒙脱石5～10份，氢氧化钠12～18份，水玻璃90～110份。其制备方法为：1)将水玻璃和氢氧化钠混合搅拌均匀至氢氧化钠完全溶解，得到激发剂；2)将偏高岭土、生石灰和蒙脱石放入水泥净浆搅拌机中混合均匀，随后边搅拌边加入激发剂，搅拌均匀得到地质聚合物基快速修补材料。本发明制备的修补材料凝结时间短，固化速度快，早期强度高，6小时抗折和抗压强度分别达3MPa和30MPa以上，并且与混凝土基底粘接良好，无收缩，无开裂，使用时无需采用特殊手段进行养护，在干燥条件下自然养护即可。
【IPC分类】C04B22/06, C04B111/72, C04B28/26
【公开号】CN105272125
【申请号】CN201510639742
【发明人】周伟, 严春杰, 段平
【申请人】中国地质大学（武汉）
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月30日