一种导电快硬型修补材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种导电快硬型修补材料，各组分及其所占重量份数包括：胶凝材料400～600份，石英砂600～700份，硅粉50～100份，粉煤灰50～100份，石膏60～100份，水120～160份，减水剂10～20份，膨胀剂5～10份，复合早强速凝剂8～15份，高粘导电相30～45份。本发明专利技术所得导电快硬型修补材料具有良好的环境稳定性、膨胀性和导电性，脱模2

【技术实现步骤摘要】
一种导电快硬型修补材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种导电快硬型修补材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国的桥梁建设于二十一世纪进入了一个快速发展的阶段。近年来，随着国家经济迅猛发展，人们对生活出行需求的不断提高。四通八达的桥梁建设促进城市的发展，也进一步的改善了人们的行车出行条件，增进了城市各个区域之间的联系。当前，我国的桥梁建设技术跃居世界前列，水泥混凝土作为重要的大宗建筑材料，在我国基础建设中发挥不可替代的作用，其凭借刚度大、承载能力强、成本低等优良性能，在桥梁建设中得到了广泛应用。但基于混凝土胶结硬化特性以及施工环境特殊性等因素的影响，使得桥梁部分关键位置表现出强度不足、收缩增大，最终产生脱皮、麻面以及开裂等问题；另外，随着长时间大量超载车辆的荷载碾压，桥面内外应力差异大，同样容易使得桥面过早地出现损坏，极大地减少了桥梁的使用寿命。与此同时，工作人员难以直观地通过损害面准确地判断出缺陷位置处的损坏程度，造成维修不及时或者频繁的维修、翻新等情况，进一步造成了不可估量的社会经济损失。可见，对桥梁损坏处的修补，成为了社会相关部门面临的一大难题。
[0003]针对上述问题，迫切需要开发一种快速硬化、强度高且能快速实现通车的修补材料，以克服当前桥梁建设过程中过早出现或因车辆荷载过大而产生开裂等问题。目前，桥梁桥面修补材料可大致分为以下几类：无机类修补材料、有机类修补材料、聚合物类改性修补材料。各类型的修补材料的取得了大量的研究成果，但也存在着一定的不足。无机类修补材料主要以石墨、碳纤维和钢渣等材料作为导电相，其中石墨作为传统导电材料的导电相时，其通常采用一次添加的方式会因为分散不均匀而导致需要大掺量条件下才能表现出明显的导电性；碳纤维成本高且同样难以分散而影响导电材料的导电性能；同时胶凝材料生成的钙矾石会进一步影响早期强度和导电性能的提升；钢渣则对细度要求很细，需要利用高耗能进行粉磨，造成了成本较高；有机类修补材料同样存在导电性不稳定，难以控制的缺点；聚合物改性类修补材料大多则存在水溶性能较差、环境稳定性差和导电难以控制的缺点。因此，进一步改善当前桥梁关键部件材料性能差、寿命短等问题，对未来新建桥梁的可持续发展具有深远的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种导电快硬型修补材料，它具有良好的环境稳定性、膨胀性和导电性等，且脱模2
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3h即可表现出较高的机械性能；可满足桥梁建设以及维护的可持续发展要求，具有重要的经济和环境效益。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]一种导电快硬型修补材料，各组分及其所占重量份数包括：胶凝材料400～600份，石英砂600～700份，硅粉50～100份，粉煤灰50～100份，石膏60～100份，水120～160份，减
水剂10～20份，膨胀剂5～10份，复合早强速凝剂8～15份，高粘导电相30～45份。
[0007]上述方案中，所述膨胀剂由CaO、Al2O3、Al(OH)3和CaSO4按1:(1～2):(1～2):(1～1.5)的质量比复合而成，均为工业试剂。
[0008]上述方案中，所述石英砂中40～80目、80～120目和120～160目对应颗粒的质量比为1:(1～1.5):(1.5～2.0)。
[0009]上述方案中，所述粉煤灰为二级粉煤灰，比表面积为4900～5300cm2/g，烧失量6.9～8.4％。
[0010]上述方案中，所述硅粉呈青灰色，比表面积为16890～18000cm2/g，表观密度2.25～2.3g/cm3。
[0011]上述方案中，所述石膏为二水石膏，呈灰白色，密度为2.3～2.4g/cm3，烧失量16.25～18.05％。
[0012]上述方案中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，为淡黄色，减水率为28～30％。
[0013]上述方案中，所述胶凝材料主要物相为C2S、C3A和C
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A7，它以高岭石、石灰石、铝土矿和Fe粉为主要原料，依次进行混合、一次粉磨、干燥、一次煅烧；再将所得一次煅烧产物按20～30℃/min的速度急冷至室温并二次粉磨至350目，最后再加入石墨在低温下二次煅烧而成。
[0014]上述方案中，所述高岭石、石灰石、铝土矿、Fe粉和石墨的质量比为(25～40):(25～40):(20～60):(10～20):(1～3)。
[0015]上述方案中，所述一次粉磨至200目以下。
[0016]上述方案中，所述干燥温度为100～120℃，时间为2～3h。
[0017]上述方案中，所述一次煅烧工艺为：首先升温至700～900℃保温20～30min，然后继续升温至1400～1500℃保温30～35min。
[0018]上述方案中，二次煅烧工艺为：从室温升温至200～300℃，保温20～30min，然后自然冷却至室温。
[0019]上述方案中，所述铝土矿的主要矿物组成包括三水铝石和一水铝石，煅烧前需先破碎至2.36mm以下。
[0020]上述方案中，所述高粘导电相的电导率为90～110S/cm，790～1030mPa
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s；它包括胶体A和胶体B；其中胶体A由3～6份水、5～10份膨胀剂、3～6份石墨、0.1～0.3份水玻璃和0.0001～0.0002份羟甲基纤维素醚复合而成，其电导率为90～120S/cm，粘度为800～1000mPa
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s；所述胶体B由2～5份沸水、0.5～1.5份氧化铀、0.5～1.5份氧化钍、1～3份氧化锆、0.2～0.6份碳粉和0.2～0.5份Fe粉混合煮沸(100℃左右)1～2h得到，其电导率为80～100S/cm，粘度为820～1050mPa
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s。
[0021]本专利技术所述高粘导电相由胶体A和胶体B两个部分组成，流动性、分散性好；其中胶体A中掺入膨胀剂和石墨，膨胀剂具有补偿收缩的作用，可减少修补材料开裂；本专利技术通过在胶体A中进一步引入膨胀剂，相比于传统的方式而言，可使膨胀剂均匀分散在导电相中，促进快速成型形成高强度的修补材料，均匀分散的膨胀剂，随着反应的进行可及时对胶凝材料的过大的早期自收缩进行补偿，保证强度的形成和体积稳定；此外，可进一步在石墨吸附作用下进一步改善膨胀剂形成的钙钒石对早期强度的影响等问题。
[0022]上述方案中，所述复合早强速凝剂中各组分及其所占重量份数包括：三乙醇胺5～
10份，甲酸8～10份，氟化钠8～10份，硫酸铝12～20份，熟石灰2～6份，水15～20份。
[0023]上述一种导电快硬型修补材料的制备方法，包括如下步骤：
[0024]1)按配比称取各原料，各原料及其所占重量份数包括：胶凝材料400～600份，石英砂600～700份，硅粉50～100份，粉煤灰50～100份，石膏60～100份，水120～160份，减水剂10～20份，膨胀剂5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电快硬型修补材料，其特征在于，各组分及其所占重量份数包括：胶凝材料400～600份，石英砂600～700份，硅粉50～100份，粉煤灰50～100份，石膏60～100份，水120～160份，减水剂10～20份，膨胀剂5～10份，复合早强速凝剂8～15份，高粘导电相30～45份。2.根据权利要求1所述的导电快硬型修补材料，其特征在于，所述膨胀剂由CaO、Al2O3、Al(OH)3和CaSO4按1:(1～2):(1～2):(1～1.5)的质量比复合而成。3.根据权利要求1所述的导电快硬型修补材料，其特征在于，所述石英砂中40～80目、80～120目和120～160目对应颗粒的质量比为1:(1～1.5):(1.5～2.0)。4.根据权利要求1所述的导电快硬型修补材料，其特征在于，所述胶凝材料以高岭石、石灰石、铝土矿、Fe粉和石墨为主要原料，首先将高岭石、石灰石、铝土矿和Fe粉进行混合、一次粉磨、干燥、一次煅烧；再将所得一次煅烧产物进行急冷并二次粉磨至过350目，最后加入石墨在低温下二次煅烧而成。5.根据权利要求4所述的导电快硬型修补材料，其特征在于，所述高岭石、石灰石、铝土矿、Fe粉和石墨的质量比为(25～40):(25～40):(20～60):(10～20):(1～3)。6.根据权利要求4所述的导电快硬型修补材料，其特征在于，所述一次煅烧工艺为：首先升温至700～900℃保温20～30min，然后继续升温至1400～1500℃保温30～35min；二次煅烧工艺为由室温升温至200～300℃，保温20～30min，然后自然冷却至室温。7.根据权利要求1所述的导电快硬型修补材料，其特征在于，所述高粘导电相的电导率为90～110S/cm，790...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小霞，孟建军，李强，孙聪，明玮，黄绍龙，沈凡，罗宵，卢吉，
申请(专利权)人：武汉生态环境设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：