一种复合纤维快速修补材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合纤维快速修补材料及其制备方法，有机短纤维：无机长纤维：低碱硫铝酸盐水泥：减水剂：消泡剂＝0.9～1.1:2.0～2.5:100:0.5～1:0.03～0.05；其制备方法如下：1)按照质量比称取各组分和水；2)将减水剂溶于水中得水溶液，取水溶液1/3～1/2与低碱硫铝酸盐水泥混合，持续搅拌30s～45s得到砂浆；3)向砂浆中加入有机短纤维、无机长纤维、消泡剂和剩余水溶液，搅拌30s～45s即可。有机短纤维和无机长纤维均经过有机溶剂和纯丙乳液表面改性处理。该快速修补材料克服了普通水泥修补材料强度发展慢、抗折强度低、收缩大等特点，非常适合用于道路表面的快速修补。

【技术实现步骤摘要】
一种复合纤维快速修补材料及其制备方法
本专利技术专利涉及一种复合纤维快速修补材料及其制备方法，属于土木工程材料领域。
技术介绍
在我国，水泥混凝土路面是高等级路面的主要结构形式之一，其主要优势在于：承载能力强、高温稳定性强、疲劳寿命长、使用寿命长、材料来源广泛等。但是水泥混凝土路面自身脆性较大，且在工程实际中，由于部分原材料不合格、设计与养护不到位等原因，水泥混凝土路面经常出现不同程度的破坏，这会极大地影响行车时的舒适性和安全性，若不及时修补，还可能对路基带来损害，甚至堵塞整条道路。目前使用较多的水泥混凝土路面修补材料的问题在于其水化时间长，一般需要5至7天后才能投入使用，难以满足当前高速公路、城市道路等交通枢纽的需求；此外，还要求修补材料力学强度高、耐久性好，即具有较高的抗折强度、黏结强度和韧性、较低的收缩率等。硫铝酸盐水泥具有强度发展快、水化反应后体积微膨胀、低碱度等特点，非常适合作为快速修补材料，同时也具有水泥混凝土抗折强度低、韧性低等缺点；而在掺入一定量的纤维后，水泥混凝土的抗折强度和韧性会得到明显改善。目前应用最广泛的钢纤维混凝土虽然能够在强度和韧性上满足要求，但是钢纤维若处理不当则易生锈，且在道路表面修补中也对车辆轮胎存在安全隐患。而高强度、高弹性模量的无机长纤维，如耐碱玻璃纤维，则不存在生锈的问题，也不会影响行车安全，非常适合作为硫铝酸盐水泥修补时的内掺纤维。快速修补材料要求在修补后能够尽早投入使用，这意味着其难以实现标准的养护条件，此时修补材料表面容易因为水分蒸发而产生干燥收缩，甚至开裂，严重影响修补效果；而有机短纤维能够在水化早期抑制干燥收缩裂缝的出现，例如聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、过氧乙酰硝酸酯纤维等；有机纤维在快速修补材料中乱向均为分布，能够对其早期收缩起到一定限制作用，使修补材料早期收缩有所降低，进而降低了出现早期开裂的风险。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种复合纤维快速修补材料及其制备方法，该复合纤维快速修补材料具有微膨胀、强度发展快、抗折强度高、不易早期开裂等优势，且其制备方法工艺简单，适合大规模生产应用。技术方案：本专利技术提供了一种复合纤维快速修补材料，该修补材料按照质量比包含以下组分：有机短纤维：无机长纤维：低碱硫铝酸盐水泥：减水剂：消泡剂＝0.9～1.1:2.0～2.5:100:0.5～1:0.03～0.05。其中：所述的有机短纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维或过氧乙酰硝酸酯纤维，其长度为2mm～6mm、直径为0.05mm～0.1mm、弹性模量不高于5GPa。所述的无机长纤维为耐碱玻璃纤维或者碳纤维，其长度为6mm～15mm、单丝直径为7μm～12μm、弹性模量高于70GPa。所述的低碱硫铝酸盐水泥为42.5级低碱硫铝酸盐水泥，其28天体积膨胀率大于1％。所述的减水剂为聚羧酸减水剂，其固含量为40％～50％，减水率为35％～36％；所述的消泡剂为聚醚型消泡剂，由改性硅聚醚与改性硅氧烷复合而成，其pH值为6.5～8.5。所述的有机短纤维与无机长纤维均为依次经有机溶剂和纯丙乳液进行表面改性处理后的改性有机短纤维与改性无机长纤维。所述的有机溶剂为乙醇或者丙酮；所述的纯丙乳液为甲基丙烯酸酯类、丙烯酸酯类和丙烯酸三元共聚乳液，且该纯丙乳液中还含有0.2wt％～0.3wt％的丙烯腈、0.15wt％～0.2wt％的丙烯肽胺、0.1wt％～0.14wt％的三聚氰胺。本专利技术还提供了一种复合纤维快速修补材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)按照质量比将有机短纤维、无机长纤维、低碱硫铝酸盐水泥、减水剂、消泡剂称量备用，并按照低碱硫铝酸盐水泥与水的质量比100:32～38称取水；2)将减水剂溶于所称量的水中得到水溶液，取水溶液1/3～1/2与低碱硫铝酸盐水泥混合，持续搅拌30s～45s得到砂浆；3)向砂浆中加入称量好的有机短纤维、无机长纤维、消泡剂和剩余水溶液，搅拌30s～45s即可得到所述的复合纤维快速修补材料。其中：步骤2)与步骤3)所述的搅拌的频率为60r/min～80r/min。由于快硬性水泥水化较快，步骤2)与步骤3)所用时间之和小于90s。所述的有机短纤维、无机长纤维均为依次经有机溶剂和纯丙乳液进行表面改性处理后的改性有机短纤维、改性无机长纤维，其改性步骤如下：步骤1、首先将有机短纤维或者无机长纤维浸泡在有机溶剂中并使用超声清洗机震动3～5min，之后再将纤维表面有机溶剂洗去并在40℃～60℃下烘干；步骤2、将烘干的有机短纤维或者无机长纤维再次浸泡在纯丙乳液中3～5min，之后取出并在室温下晾干即得到改性有机短纤维或者改性无机长纤维。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：1、本专利技术提供的复合纤维快速修补材料施工性能良好、质量轻，强度发展迅速、成品强度可靠，具备快速修补道路、桥梁、隧道等基础设施的潜力；2、本专利技术采用微膨胀的低碱硫铝酸盐水泥，有效补偿了水化、水分挥发过快等造成的收缩开裂，大大降低了修复材料体积稳定性风险；采用有机短纤维、无机长纤维复合搭配，可改善新拌浆体和易性，提高施工效率，同时增强了修复材料及系统抗开裂风险能力，非常适合道路、桥隧等应用场景的快速修补使用；3、本专利技术提供的复合纤维快速修补材料制备方法工艺简单，适合大规模生产应用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步阐述。实施例1：一种复合纤维快速修补材料，按照质量比包含以下组分：有机短纤维：无机长纤维：低碱硫铝酸盐水泥：减水剂：消泡剂＝0.9：2.5：100：0.7：0.05。有机短纤维选择聚乙烯醇纤维，其密度为1.3g/cm3、长度为3mm、直径为0.05mm、弹性模量为4.7GPa，且其依次经过丙酮和纯丙乳液进行表面改性处理；无机长纤维选择耐碱玻璃纤维，其长度为6mm、单丝直径为7μm、弹性模量为80GPa，其依次经过丙酮和纯丙乳液进行表面改性处理；低碱硫铝酸盐水泥选择快硬型42.5级低碱硫铝酸盐水泥，28天体积膨胀率大于1％；减水剂选择高效聚羧酸减水剂，其固含量为40％、减水率为35％；消泡剂选择聚醚型消泡剂，由改性硅聚醚与改性硅氧烷复合而成，pH值为8。一种复合纤维快速修补材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)按照质量比将有机短纤维、无机长纤维、低碱硫铝酸盐水泥、减水剂、消泡剂称量备用，并按照低碱硫铝酸盐水泥与水的质量比100:38称取水；2)将减水剂溶于所称量的水中得到水溶液，取水溶液1/3与低碱硫铝酸盐水泥混合加入搅拌机中，在搅拌频率为60r/min条件下持续搅拌30s得到砂浆；3)向砂浆中加入称量好的有机短纤维、无机长纤维、消泡剂和剩余水溶液溶液，在搅拌频率为60r/min条件下搅拌30s即可得到所述的复合纤维快速修补材料。其中：所述的有机短纤维、无机长纤维均为依次经丙酮和纯丙乳液进行表面改性处理后的改性有机短纤维、改性无机长纤维，其改性步骤如下：步骤1、首先将有机短纤维或者无机长纤维浸泡在丙酮中并使用超声清洗机震动3min，之后再将纤维表面有机溶剂洗去并在40℃下烘干；步骤2、将烘干的有机短纤维或者无机长纤维再次浸泡在纯丙乳液中3min，之后取出并在室温下晾干即得到改性有机短纤维或者改性无机长纤维。所述的纯丙乳液为甲基丙烯酸酯类、丙烯酸酯类、丙烯酸的三元共聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合纤维快速修补材料，其特征在于：该修补材料按照质量比包含以下组分：有机短纤维：无机长纤维：低碱硫铝酸盐水泥：减水剂：消泡剂＝0.9～1.1:2.0～2.5:100:0.5～1:0.03～0.05。

【技术特征摘要】
1.一种复合纤维快速修补材料，其特征在于：该修补材料按照质量比包含以下组分：有机短纤维：无机长纤维：低碱硫铝酸盐水泥：减水剂：消泡剂＝0.9～1.1:2.0～2.5:100:0.5～1:0.03～0.05。2.如权利要求1所述的一种复合纤维快速修补材料，其特征在于：所述的有机短纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维或过氧乙酰硝酸酯纤维，其长度为2mm～6mm、直径为0.05mm～0.1mm、弹性模量不高于5GPa。3.如权利要求1所述的一种复合纤维快速修补材料，其特征在于：所述的无机长纤维为耐碱玻璃纤维或者碳纤维，其长度为6mm～15mm、单丝直径为7μm～12μm、弹性模量高于70GPa。4.如权利要求1所述的一种复合纤维快速修补材料，其特征在于：所述的低碱硫铝酸盐水泥为42.5级低碱硫铝酸盐水泥，其28天体积膨胀率大于1％。5.如权利要求1所述的一种复合纤维快速修补材料，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸减水剂，其固含量为40％～50％，减水率为35％～36％；所述的消泡剂为聚醚型消泡剂，由改性硅聚醚与改性硅氧烷复合而成，其pH值为6.5～8.5。6.如权利要求1所述的一种复合纤维快速修补材料，其特征在于：所述的有机短纤维与无机长纤维均为依次经有机溶剂和纯丙乳液进行表面改性处理后的改性有机短纤维与改性无机长纤维。7.如权利要求6所述的一种复合纤维快速修补材料，其特征在于：所述的有机溶剂为乙醇或者丙酮；所述的纯丙乳液为甲基丙烯酸酯类、丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘伟，张云升，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32