本发明公开了一种水泥混凝土路面裂缝修补材料的制备方法，属于道路养护的技术领域。
背景技术：
水泥混凝土路面作为一种高级路面结构形式，以其强度高、稳定性和耐久性好、耐高温、耐磨耗以及养护费用少等优点而得到了广泛的应用。目前世界上，无论是发达国家，还是发展中国家对水泥混凝土路面的修筑技术都一直在进行研究和总结。
道路是我国现代化建设的重要基础设施，是一种线性工程结构物，由于常年反复承受着车轮的磨损、冲击，遭受暴雨、洪水、风沙、冰雪、日晒、冻融等自然因素的侵蚀破坏，再加上近年来道路交通载荷的重型化、交通流的渠道化、交通密度的增大、行车速度的提高等众多因素的影响，很多公路路面使用性能已经开始逐渐衰减，如路面破损、承载能力、抗滑能力等的急剧恶化，使得公路渐渐不能为车辆提供一个快速、安全、舒适的服务，而且还增加了车辆的运行费用，加大了行车的危险性，缩短了路面的使用年限，影响了道路的服务能力，阻碍了交通运输效益的发挥。然而，对于这些道路水泥混凝土工程的缺陷，客观上不允许按照常规的方法进行修补，通常是要求在不停止交通运营的情况下进行修复，也可能是白天交通运营，夜间进行修复工作，或者是在交通运营空隙的几个小时内进行修复工作，应该说这是在当前国民经济的迅猛发展和交通量的急剧增加的局面下，社会对公路部门路面维修提出了快速修补的要求。
混凝土裂缝是不可避免的，而现有的修补材料存在与旧混凝土粘结强度低、固化时间长、只适用于大面积破损修补，相容性差、性能单一、使用条件苛刻、耐久性差、适用面窄以及收缩变形大、粘度高、脆性大等不足，很难满足混凝土结构裂缝的修补要求各种问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对现有的修补材料与旧混凝土粘结强度低、固化时间长，相容性差、耐久性差和脆性大的缺陷，提供了一种硅藻土、偏高岭土在碱激发剂作用下缩聚形成三维网络结构凝胶物，再以有机硅封端的柔性异氰酸酯聚合物为粘结剂，最后与丁苯乳液和助剂混合得到水泥混凝土路面裂缝修补材料的方法，本发明将硅藻土和偏高岭土煅烧制得活化颗粒，然后以异佛尔酮二异氰酸酯和聚乙二醇为原料反应得到预聚体，接着用硅烷试剂进行封端，然后与丁苯乳液和氢氧化钠溶液等混合，得到浆料，最后与活化颗粒、羧甲基纤维素等反应即可得到水泥混凝土路面裂缝修补材料，硅藻土和偏高岭土在碱激发剂作用下会在固化阶段生成无机聚合物，且无机聚合物可与硅烷封端的柔性异氰酸酯聚合物交联，增加柔性段，减小脆性，并且无机聚合物与混凝土相容性好，本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料粘结强度高，能显著提高与混凝土界面的结合力，凝结固化时间短，凝结后强度高，耐久性好，适用于快速修补，对人体无害，不污染环境。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取2～3kg硅藻土和1～2kg偏高岭土加入到粉碎机中粉碎，过80～100目筛，收集过筛颗粒，取1～2kg过筛颗粒加入到马弗炉中，控制马弗炉温度在700～800℃，煅烧1～2h，待煅烧后的物料随炉冷却至室温，将物料取出，得到活化颗粒，备用；
（2）称取20～25g聚乙二醇2000加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在105～110℃，搅拌脱水30～40min后，降温至80～90℃，向烧瓶中加入100～200mL丙酮和40～50mL异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合15～20min后，再向烧瓶中加入0.1～0.3g二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下磁力搅拌反应1.5～2.0h，反应结束，得到端异氰酸酯基预聚体；
（3）向上述端异氰酸酯基预聚体中加入5～8g氯丙基三乙氧基硅烷，保温搅拌反应1～2h，反应结束，将产物移入旋转蒸发仪中，旋转蒸发至产物原体积的1/2，得到浓缩液；
（4）将上述浓缩液与固含量为46%的丁苯乳胶按质量比1:50加入到烧杯中，搅拌混合5～10min，得到混合乳液，向混合乳液中加入0.2～0.3g十二烷基磺酸钠和200～300mL质量分数为15%氢氧化钠溶液和3～5mL月桂醇聚氧乙烯醚，搅拌混合20～30min，得到浆料；
（5）按重量份数计，称取50～60份步骤（1）备用的活化颗粒、70～80份上述浆料、2～5份羧甲基纤维素、1～3份木质素磺酸钠、0.3～0.5份葡萄糖酸钠、0.5～0.8份椰子油脂肪酸乙二醇酰胺和30～40份水加入到烧杯中，并将烧杯置于水浴锅中，控制温度在60～70℃，搅拌反应40～50min，即可得到水泥混凝土路面裂缝修补材料。
本发明的应用方法是：首先用钢丝刷将水泥混凝土路面裂缝表面的污物除掉，并用压缩空气吹去裂缝表面的浮尘和砂粒，然后再用丙酮将裂缝两侧20～30mm处擦洗干净，并用压缩空气吹干，接着在距离裂缝30～40cm处固定好底座，将本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料注入注射筒内，并将注射筒固定在底座上，在压力为0.06～0.08MPa时将修补材料注入裂缝内，待其硬化后，撤去注射器和底座，将裂缝表面打磨平整即可，经检测，本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料的粘度为85～230mPa·s，固化时间为1.5～2.0h，拉伸强度为42～58MPa，弯曲强度为60～80MPa，压缩强度为70～90MPa，并且与混凝土基底的粘结性强。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料粘结强度高，能显著提高与混凝土界面的结合力，凝结固化时间短，凝结后强度高，适用于快速修补；
（2）本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料具有良好的流动性、可灌性、抗压强度和抗折强度，对人体无害，不污染环境。
具体实施方式
称取2～3kg硅藻土和1～2kg偏高岭土加入到粉碎机中粉碎，过80～100目筛，收集过筛颗粒，取1～2kg过筛颗粒加入到马弗炉中，控制马弗炉温度在700～800℃，煅烧1～2h，待煅烧后的物料随炉冷却至室温，将物料取出，得到活化颗粒，备用；称取20～25g聚乙二醇2000加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在105～110℃，搅拌脱水30～40min后，降温至80～90℃，向烧瓶中加入100～200mL丙酮和40～50mL异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合15～20min后，再向烧瓶中加入0.1～0.3g二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下磁力搅拌反应1.5～2.0h，反应结束，得到端异氰酸酯基预聚体；向上述端异氰酸酯基预聚体中加入5～8g氯丙基三乙氧基硅烷，保温搅拌反应1～2h，反应结束，将产物移入旋转蒸发仪中，旋转蒸发至产物原体积的1/2，得到浓缩液；将上述浓缩液与固含量为46%的丁苯乳胶按质量比1:50加入到烧杯中，搅拌混合5～10min，得到混合乳液，向混合乳液中加入0.2～0.3g十二烷基磺酸钠和200～300mL质量分数为15%氢氧化钠溶液和3～5mL月桂醇聚氧乙烯醚，搅拌混合20～30min，得到浆料；按重量份数计，称取50～60份备用的活化颗粒、70～80份上述浆料、2～5份羧甲基纤维素、1～3份木质素磺酸钠、0.3～0.5份葡萄糖酸钠、0.5～0.8份椰子油脂肪酸乙二醇酰胺和30～40份水加入到烧杯中，并将烧杯置于水浴锅中，控制温度在60～70℃，搅拌反应40～50min，即可得到水泥混凝土路面裂缝修补材料。
实例1
称取2kg硅藻土和1kg偏高岭土加入到粉碎机中粉碎，过80目筛，收集过筛颗粒，取1kg过筛颗粒加入到马弗炉中，控制马弗炉温度在700℃，煅烧1h，待煅烧后的物料随炉冷却至室温，将物料取出，得到活化颗粒，备用；称取20g聚乙二醇2000加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在105℃，搅拌脱水30min后，降温至80℃，向烧瓶中加入100mL丙酮和40mL异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合15min后，再向烧瓶中加入0.1g二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下磁力搅拌反应1.5h，反应结束，得到端异氰酸酯基预聚体；向上述端异氰酸酯基预聚体中加入5g氯丙基三乙氧基硅烷，保温搅拌反应1h，反应结束，将产物移入旋转蒸发仪中，旋转蒸发至原体积的1/2，得到浓缩液；将上述浓缩液与固含量为46%的丁苯乳胶按质量比1:50加入到烧杯中，搅拌混合5min，得到混合乳液，向混合乳液中加入0.2g十二烷基磺酸钠和200mL质量分数为15%氢氧化钠溶液和3mL月桂醇聚氧乙烯醚，搅拌混合20min，得到浆料；按重量份数计，称取50份备用的活化颗粒、70份上述浆料、2份羧甲基纤维素、1份木质素磺酸钠、0.3份葡萄糖酸钠、0.5份椰子油脂肪酸乙二醇酰胺和30份水加入到烧杯中，并将烧杯置于水浴锅中，控制温度在60℃，搅拌反应40min，即可得到水泥混凝土路面裂缝修补材料。
首先用钢丝刷将水泥混凝土路面裂缝表面的污物除掉，并用压缩空气吹去裂缝表面的浮尘和砂粒，然后再用丙酮将裂缝两侧20mm处擦洗干净，并用压缩空气吹干，接着在距离裂缝30cm处固定好底座，将本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料注入注射筒内，并将注射筒固定在底座上，在压力为0.06MPa时将修补材料注入裂缝内，待其硬化后，撤去注射器和底座，将裂缝表面打磨平整即可，经检测，本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料的粘度为85mPa·s，固化时间为1.5h，拉伸强度为42MPa，弯曲强度为60MPa，压缩强度为70MPa，并且与混凝土基底的粘结性强。
实例2
称取3kg硅藻土和2kg偏高岭土加入到粉碎机中粉碎，过100目筛，收集过筛颗粒，取2kg过筛颗粒加入到马弗炉中，控制马弗炉温度在800℃，煅烧2h，待煅烧后的物料随炉冷却至室温，将物料取出，得到活化颗粒，备用；称取25g聚乙二醇2000加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在110℃，搅拌脱水40min后，降温至90℃，向烧瓶中加入200mL丙酮和50mL异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合20min后，再向烧瓶中加入0.3g二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下磁力搅拌反应2.0h，反应结束，得到端异氰酸酯基预聚体；向上述端异氰酸酯基预聚体中加入8g氯丙基三乙氧基硅烷，保温搅拌反应2h，反应结束，将产物移入旋转蒸发仪中，旋转蒸发至产物原体积的1/2，得到浓缩液；将上述浓缩液与固含量为46%的丁苯乳胶按质量比1:50加入到烧杯中，搅拌混合10min，得到混合乳液，向混合乳液中加入0.3g十二烷基磺酸钠和300mL质量分数为15%氢氧化钠溶液和5mL月桂醇聚氧乙烯醚，搅拌混合30min，得到浆料；按重量份数计，称取60份备用的活化颗粒、80份上述浆料、5份羧甲基纤维素、3份木质素磺酸钠、0.5份葡萄糖酸钠、0.8份椰子油脂肪酸乙二醇酰胺和40份水加入到烧杯中，并将烧杯置于水浴锅中，控制温度在70℃，搅拌反应45min，即可得到水泥混凝土路面裂缝修补材料。
首先用钢丝刷将水泥混凝土路面裂缝表面的污物除掉，并用压缩空气吹去裂缝表面的浮尘和砂粒，然后再用丙酮将裂缝两侧25mm处擦洗干净，并用压缩空气吹干，接着在距离裂缝35cm处固定好底座，将本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料注入注射筒内，并将注射筒固定在底座上，在压力为0.07MPa时将修补材料注入裂缝内，待其硬化后，撤去注射器和底座，将裂缝表面打磨平整即可，经检测，本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料的粘度为160mPa·s，固化时间为1.8h，拉伸强度为48MPa，弯曲强度为70MPa，压缩强度为80MPa，并且与混凝土基底的粘结性强。
实例3
称取3kg硅藻土和2kg偏高岭土加入到粉碎机中粉碎，过90目筛，收集过筛颗粒，取2kg过筛颗粒加入到马弗炉中，控制马弗炉温度在750℃，煅烧1.5h，待煅烧后的物料随炉冷却至室温，将物料取出，得到活化颗粒，备用；称取23g聚乙二醇2000加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于油浴锅中，控制温度在107℃，搅拌脱水35min后，降温至85℃，向烧瓶中加入150mL丙酮和45mL异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌混合17min后，再向烧瓶中加入0.2g二月桂酸二丁基锡，在氮气保护下磁力搅拌反应1.7h，反应结束，得到端异氰酸酯基预聚体；向上述端异氰酸酯基预聚体中加入7g氯丙基三乙氧基硅烷，保温搅拌反应1.5h，反应结束，将产物移入旋转蒸发仪中，旋转蒸发至产物原体积的1/2，得到浓缩液；将上述浓缩液与固含量为46%的丁苯乳胶按质量比1:50加入到烧杯中，搅拌混合7min，得到混合乳液，向混合乳液中加入0.2g十二烷基磺酸钠和250mL质量分数为15%氢氧化钠溶液和4mL月桂醇聚氧乙烯醚，搅拌混合25min，得到浆料；按重量份数计，称取55份备用的活化颗粒、75份上述浆料、4份羧甲基纤维素、2份木质素磺酸钠、0.4份葡萄糖酸钠、0.6份椰子油脂肪酸乙二醇酰胺和35份水加入到烧杯中，并将烧杯置于水浴锅中，控制温度在65℃，搅拌反应50min，即可得到水泥混凝土路面裂缝修补材料。
首先用钢丝刷将水泥混凝土路面裂缝表面的污物除掉，并用压缩空气吹去裂缝表面的浮尘和砂粒，然后再用丙酮将裂缝两侧30mm处擦洗干净，并用压缩空气吹干，接着在距离裂缝40cm处固定好底座，将本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料注入注射筒内，并将注射筒固定在底座上，在压力为0.08MPa时将修补材料注入裂缝内，待其硬化后，撤去注射器和底座，将裂缝表面打磨平整即可，经检测，本发明所得的水泥混凝土路面裂缝修补材料的粘度为230mPa·s，固化时间为2.0h，拉伸强度为58MPa，弯曲强度为80MPa，压缩强度为90MPa，并且与混凝土基底的粘结性强。