一种混凝土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混凝土快速修补材料及其制备方法，该修补材料由水泥、矿渣、硅灰、中级砂、碱性激发剂(NaOH、Na

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土快速修补材料及其制备方法
本专利技术属于混凝土材料领域，具体涉及一种混凝土快速修补材料及其制备方法。
技术介绍
水泥混凝土作为一种重要的建筑材料，被广泛应用于公路、桥梁、市政工程等基础设施建设中。由于设计不合理、环境侵蚀以及日益繁重的交通荷载作用等造成混凝土结构设施出现不同程度的损坏，如裂缝、坑槽、面板断裂等影响车辆通行质量与安全，急需加固与维修。传统修补砂浆与旧混凝土的粘结强度低、相容性、耐久性差，且修复后开放交通时间长，所以研究出一种价格低廉、性能优异、便于施工且长期性能稳定的混凝土快速修补新材料具有重要意义。专利CN111153670A采用硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、半水石膏、消泡剂、减水剂和聚合物乳液制备的快速修补砂浆具有凝结快、早期强度高、吸水率小的优点，但对其长期耐久性能并未作过多涉及，由于聚合物乳液存在易挥发特性，可能会对后期强度造成影响。专利CN111635201A采用包括水、高铝酸盐快硬水泥、硅酸盐水泥、高分子聚合物、酒石酸、速凝剂、明矾石膨胀剂、聚羧酸减水剂、掺合料、细骨料，专用复合外加剂(铁粉、氧化钙、亲水性胶体)制备了混凝土快速修补材料，虽然具有较高的抗压与抗折强度，但原材料复杂、制备工艺需要特定温度条件，且制造成本提高难以实现大规模工程应用。
技术实现思路
为解决现有修补材料存在的问题，本专利技术目的在于提供一种新的混凝土快速修补材料及制备方法。通过本专利技术能够解决传统修复材料存在的较多共同缺陷，具有凝结时间快、粘结强度高、成本低廉易施工且耐久性能良好的特点。碱液的添加可以激发矿渣潜在活性，促使矿渣中氧化硅、氧化铝快速溶解，Si-O键、Al-O键断裂并又重新聚合，与Ca2+等共同形成胶凝网络，进而快速形成强度。与普通硅酸盐水泥水化产物不同，经过碱液活化的水化产物能够提供更好的胶结性能，孔隙率低，微观结构更加致密，促使材料具有更好的耐久性能。本专利技术实现上述技术目的需要以下技术方案得以实现：一种水泥混凝土路面快速修补材料，其原料包括水泥、矿渣、硅灰、中级砂、碱性激发剂(NaOH、Na2SiO3)、水。按质量分数计各组分含量，硅酸盐水泥：10％-16.7％，矿渣：14％-20.7％，硅灰：1.3％-2.7％，中级砂：66.7％，NaOH：0.3％或Na2SiO3：1％，水与胶凝材料质量比为0.5。优选地，按质量分数计包含以下组分：硅酸盐水泥：16.7％，矿渣：14％，硅灰：2.7％，中级砂：66.7％，Na2SiO3：1％。优选地，按质量分数计包含以下组分：硅酸盐水泥：10％，矿渣：20.7％，硅灰：2.7％，中级砂：66.7％，NaOH：0.3％。所述硅酸盐水泥为P.O42.5水泥。所述矿渣为S95型磨细高炉矿渣粉。所述硅灰为优级硅灰。所述中级砂为细度模数为2.54的天然河沙，统一过1.18mm筛孔筛分得到。所述Na2SiO3为Na2O：SiO2＝1.03±0.03的固体颗粒。所述NaOH为纯度为96％(分析纯)的固体颗粒。本专利技术提供的混凝土快速修补材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将Na2SiO3或NaOH与水按所需比例称取，将NaOH、Na2SiO3分别放入水中溶解、搅拌，室温冷却备用。(2)将硅酸盐水泥、矿渣、硅灰、中级砂混合均匀之后，加入制备好的Na2SiO3或NaOH溶液，连续进行搅拌并混合均匀后得到混凝土快速修补材料。与现有修补材料相比，本专利技术的有益效果是：通过添加碱液的方式激发工业固废矿渣潜在活性，在碱的作用下氧化硅、氧化铝快速溶解，Si4+、Al3+析出并又重新聚合与Ca2+等共同形成胶凝网络，进而快速形成强度。1.凝结时间快。传统修补材料主要依靠硅酸盐水泥的水化反应形成强度，存在凝结时间长强度上升慢的问题。本专利技术通过碱激发剂的加入，依靠化学反应激发矿渣潜在活性从而促进体系强度的增长，从而能够实现混凝土破损部位的快速修复，提早开放交通。2.价格低廉、节能环保。由于材料组成含有较大比例的工业废弃物矿渣成分，通过碱组分的作用可以实现废弃物的再生利用且修补材料组分易得，制作成本低廉。3.性能良好。碱激发作用后的修补材料水化产物微观结构更加密实，具有优异的抗折强度。修补材料与旧混凝土的粘结界面除机械咬合作用外还存在化学键合作用，硅灰的存在可以填充体系内部微孔隙，使修补材料的耐久性能进一步提升。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术的混凝土快速修补材料，其原料包括水泥、矿渣、硅灰、中级砂、碱性激发剂、水。按质量分数计各组分含量，硅酸盐水泥：10％-16.7％，矿渣：14％-20.7％，硅灰：2.7％，中级砂：66.7％，NaOH：0.3％或Na2SiO3：1％，水与胶凝材料质量比为0.5。优选地，所述硅酸盐水泥为P.O42.5水泥。优选地，所述矿渣为S95型磨细高炉矿渣粉。所述硅灰为优级硅灰，用于填充体系微孔隙。优选地，所述中级砂为细度模数为2.54的天然河沙，统一过1.18mm筛孔筛分得到。所述Na2SiO3为Na2O：SiO2＝1.03±0.03的固体颗粒，所述NaOH为纯度为96％(分析纯)的固体颗粒。用于激发矿渣潜在活性，提高体系内部水化反应速率，提升强度增长。实施例1混凝土快速修补材料组分及配合比为：硅酸盐水泥300g，矿渣252g，硅灰48g，中级砂1200g，水300g，Na2SiO3固体18g。按照混凝土快速修补材料的制备方法，根据实施例1的各组分含量，制备成所需混凝土修补材料，然后将混合物浇注成型入模养护测试其各项性能。制备包括以下步骤：1)将Na2SiO3固体、水按所需用量称取，然后将Na2SiO3放入水中溶解、搅拌，室温冷却备用。2)将硅酸盐水泥、矿渣、硅灰、中级砂使用砂浆搅拌机低速干拌5min，使集料充分混合均匀，然后加入已溶解完全的Na2SiO3溶液，低速搅拌3min，然后再高速搅拌2min形成所述混凝土快速修补材料。实施例2混凝土快速修补材料组分及配合比为：硅酸盐水泥300g，矿渣252g，硅灰48g，中级砂1200g，水300g，NaOH固体6g。按照混凝土快速修补材料的制备方法，根据实施例2的各组分含量，制备成所需混凝土修补材料，然后将混合物浇注成型入模养护测试其各项性能。制备包括以下步骤：1)将NaOH固体、水按所需用量称取，然后将NaOH放入水中溶解、搅拌，室温冷却备用。2)将硅酸盐水泥、矿渣、硅灰、中级砂使用砂浆搅拌机低速干拌5min，使集料充分混合均匀，然后加入已溶解冷却完全的NaOH溶液，低速搅拌3min，然后再高速搅拌2min形成所述混凝土快速修补材料。实施例3混凝土快速修补材料组分及配合比为：硅酸盐水泥180g，矿渣372g，硅灰48g，中级砂1200g，水300g，Na2SiO3固体18g。按照混凝土快速修补材料的制备方法，根据实施例3的各组分含量，制备成所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥混凝土路面快速修补材料，其特征在于：包括水泥、矿渣、硅灰、中级砂、碱性激发剂(NaOH、Na

【技术特征摘要】
1.一种水泥混凝土路面快速修补材料，其特征在于：包括水泥、矿渣、硅灰、中级砂、碱性激发剂(NaOH、Na2SiO3)、水；按质量分数计各组分含量，硅酸盐水泥：10％-16.7％，矿渣：14％-20.7％，硅灰：2.7％，中级砂：66.7％，NaOH：0.3％或Na2SiO3：1％，水与胶凝材料质量比为0.5。


2.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土路面快速修补材料，其特征在于：按质量分数计包含以下组分：硅酸盐水泥：10％，矿渣：20.7％，硅灰：2.7％，中级砂：66.7％，NaOH：0.3％。


3.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土路面快速修补材料，其特征在于：所述硅酸盐水泥为P.O42.5水泥。


4.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土路面快速修补材料，其特征在于：所述矿渣为S95型磨细高炉矿渣粉。


5.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土路面快速修补材料，其特征在于：所述硅灰为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金喜，丁博，牛亚男，王行，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11