一种超抗裂快速修复材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑修补材料
技术领域
，特别是涉及一种超抗裂快速修复材料及其制备方法。背景技术
混凝土路面指的是用水泥混凝土板作面层的路面。它是指以水泥混凝土板作为面层，下设基层、垫层所组成的路面结构，又称刚性路面。面层的主要材料就是混凝土，一般要求耐磨、平整、防滑、强度大等。
垫层是在温度湿度不适的道路上设置，目的是改变路面的结构，基层应该具有抗变形能力强、抗压抗冲刷、坚实等特性。由于混凝土路面每天车来车往，受到反复碾压，尤其是承载超重货车时容易造成混凝土路面破损，此时则需要对混凝土路面进行修补。
修复路面时，一般由混凝土罐车运送到需要修补道路位置上，将混凝土卸入已经清理好的坑槽内，采用混凝土罐车进行浇筑，一次性浇筑混凝土作业完成。
目前，公开号为CN108328986B的中国专利公开了一种路面修复材料，包括以下重量份数的原料：聚甲基丙烯酸甲酯2.3-3.7份，四烷氧基硅烷0.3-2.2份，氨基甲酸酯0.3-0.7份，颜料0.4-1.5份，固化剂0.5-1.2份，增韧剂5-9份，硅酸盐水泥0.5-1.5份，减水剂0.5-2.4份，金属纤维4-9份，陶瓷颗粒0.4-1.5份，微晶石2-5份。
这种路面修复材料提升了连接处的粘结力度，在一定程度上防止修补块与原路面脱离，但使用这种路面修复材料时，其凝固速度较慢，早期强度不足，且后期强度一般，极易产生开裂的问题。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种超抗裂快速修复材料及其制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种超抗裂快速修复材料及其制备方法。
技术效果：解决了目前修复材料凝固慢、早期强度以及极易产生开裂的问题，减少了基体内部微裂缝的产生，提升了基体密实度，提高了材料内部的韧性，分散了应力集中，减少了内部微细裂缝的产生与扩展，还使结构更加致密，强度更高，裂缝扩展受阻，保证本材料具有优异的抗开裂性能及早期强度，并且后期强度持续发展。
本发明进一步限定的技术方案是：
一种超抗裂快速修复材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：分别称取一定量铅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、早强剂、缓凝剂、减水剂、胶粉、消泡剂、微硅粉、粉煤灰、丙烯酸乳液、石英砂和水，上述材料备用；
S2：将称取的酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、早强剂、减水剂、胶粉、消泡剂、微硅粉、粉煤灰、石英砂投入搅拌机内，并加入复合高效膨胀剂，慢速搅拌5min后得到均匀粉料；
S3：取丙烯酸乳液和水，按1:4的比例混合并搅拌，得到稀释后的乳液；
S4：将S3中制得的稀释后的乳液加入S2中制得的均匀粉料内，先通过慢速搅拌1min，再快速搅拌1min，得到快速修复材料成品；
其中，复合高效膨胀剂由一定量的无水硫铝酸钙、氧化钙、硬石膏和戊二醇搅拌混合研磨而成。
进一步的，复合高效膨胀剂的组分质量比为：
无水硫铝酸钙:氧化钙:硬石膏:戊二醇＝1:0.1:0.15:0.05；
将无水硫铝酸钙、氧化钙、硬石膏和戊二醇按上述质量比混合搅拌，并研磨成目数大于等于800目的颗粒，得到复合高效膨胀剂。
前所述的一种超抗裂快速修复材料及其制备方法，S1中各材料组分为：
铝酸盐水泥 30～35份
普通硅酸盐水泥 8～12份
早强剂 0.02～0.2份
缓凝剂 0.3～0.5份
复合高效膨胀 3～6份
减水剂 0.2～0.5份
胶粉 0.3～0.6份
消泡剂 0.03～0.06份
微硅粉 3～5份
粉煤灰 2～3份
丙烯酸乳液 2～3份
石英砂 42～55份。
前所述的一种超抗裂快速修复材料及其制备方法，S2和S4中慢速搅拌时，搅拌叶片公转转速为62r/min，最大允许误差±5r/min，搅拌叶片自转转速为140r/min，最大允许误差±5r/min；快速搅拌时，搅拌叶片公转转速为125r/min，最大允许误差±10r/min，搅拌叶片自转转速为285r/min，最大允许误差±10r/min。
前所述的一种超抗裂快速修复材料及其制备方法，铝酸盐水泥为625型铝酸盐水泥，普通硅酸盐水泥为普硅525水泥或普硅425水泥，早强剂为硫酸锂或碳酸锂，缓凝剂为超细酒石酸。
前所述的一种超抗裂快速修复材料及其制备方法，减水剂为聚羧酸高效减水剂，粉体胶粉为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
前所述的一种超抗裂快速修复材料及其制备方法，消泡剂为聚醚类高效消泡剂、有机硅消泡剂或矿物油类消泡剂中的一种或多种。
前所述的一种超抗裂快速修复材料及其制备方法，微硅粉为目数大于等于1200目的超细微硅粉。
前所述的一种超抗裂快速修复材料及其制备方法，粉煤灰为一级原状粉煤灰，乳液为丙烯酸乳液，石英砂的目数为70～140目。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中，通过加入复合高效膨胀剂增强了材料的性能，复合高效膨胀剂是由无水硫铝酸钙、氧化钙为主要矿物，配入适量硬石膏，再加入适量戊二醇，经过粉磨制成的高效复合膨胀剂；加入复合高效膨胀剂后，首先，无水硫铝酸钙、硬石膏与水泥矿物相发生反应生成膨胀性的钙矾石晶体，具体而言，普通硅酸盐水泥中活性较高的C3A与硫铝酸盐水泥的C4A3 在富SO42-状态时迅速反应生成膨胀性的钙矾石晶体；其次，氧化钙在水泥水化初期，在水泥颗粒间生成凝胶状氢氧化钙，氢氧化钙发生重结晶产生膨胀；最后，戊二醇降低了水的表面张力，减小了毛细孔内水的压力，同时，戊二醇降低了水化热，使水化反应速率稍缓，减小了内应力的产生；
(2)本发明具有及其优异的早强性能，铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥混合后具有优异的早强性能，这主要是因为硅酸盐水泥水化后生成水化产物Ca(OH)2，铝酸盐水泥的水化产物CAH10和C2AH8以及AH3凝胶遇Ca(OH)2立即转变为C3AH6，迅速发展强度，同时，由于Ca(OH)2的消耗，普硅水泥中的C3S及C2S的水化反应得到加速，普硅水化极大加速，材料早期强度较高；
(3)本发明具有优异的后期强度，粉煤灰与微硅粉能够填充水泥颗粒间隙，与水化产物生成凝胶体，提升了材料后期强度，同时，进一步提升了材料的密实度，提升了材料的抗渗性；
(4)本发明还具有优异的抗开裂性能，高效复合膨胀剂的作用，减少了基体内部微裂缝的产生，同时提升了基体密实度；乙烯-醋酸乙烯共聚物胶粉及丙烯酸乳液在体系内部形成均匀分布彼此黏连的不透水膜状结构，提升了材料内部的韧性，分散了应力集中，减少了内部微细裂缝的产生与扩展；粉煤灰与超细微硅粉填充在水泥颗粒间，后期水化生成的凝胶填充了内部孔隙，使结构更加致密，强度更高，裂缝扩展受阻；
(5)本发明解决了目前修复材料凝固慢、早期强度以及极易产生开裂的问题，减少了基体内部微裂缝的产生，提升了基体密实度，提高了材料内部的韧性，分散了应力集中，减少了内部微细裂缝的产生与扩展，还使结构更加致密，强度更高，裂缝扩展受阻，保证本材料具有优异的抗开裂性能及早期强度，并且后期强度持续发展。
具体实施方式
本实施例提供的一种超抗裂快速修复材料及其制备方法，包括如下步骤：
S1：分别称取一定量铅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、早强剂、缓凝剂、减水剂、胶粉、消泡剂、微硅粉、粉煤灰、丙烯酸乳液、石英砂和水，上述材料备用；
S2：将称取的酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、早强剂、减水剂、胶粉、消泡剂、微硅粉、粉煤灰、石英砂投入搅拌机内，并加入复合高效膨胀剂，慢速搅拌5min后得到均匀粉料；
S3：取丙烯酸乳液和水，按1:4的比例混合并搅拌，得到稀释后的乳液；
S4：将S3中制得的稀释后的乳液加入S2中制得的均匀粉料内，先通过慢速搅拌1min，再快速搅拌1min，得到快速修复材料成品；
其中，复合高效膨胀剂由一定量的无水硫铝酸钙、氧化钙、硬石膏和戊二醇搅拌混合研磨而成。复合高效膨胀剂的组分质量比为：
无水硫铝酸钙:氧化钙:硬石膏:戊二醇＝1:0.1:0.15:0.05。
具体制备方法为：将无水硫铝酸钙、氧化钙、硬石膏和戊二醇按上述质量比混合搅拌，并研磨成目数大于等于800目的颗粒，得到复合高效膨胀剂。
S1中各材料组分为：
铝酸盐水泥 30～35份
普通硅酸盐水泥 8～12份
早强剂 0.02～0.2份
缓凝剂 0.3～0.5份
复合高效膨胀 3～6份
减水剂 0.2～0.5份
胶粉 0.3～0.6份
消泡剂 0.03～0.06份
微硅粉 3～5份
粉煤灰 2～3份
丙烯酸乳液 2～3份
石英砂 42～55份。
其中，铝酸盐水泥为625型铝酸盐水泥，普通硅酸盐水泥为普硅525水泥或普硅425水泥，早强剂为硫酸锂或碳酸锂，缓凝剂为超细酒石酸。减水剂为聚羧酸高效减水剂，粉体胶粉为乙烯-醋酸乙烯共聚物。消泡剂为聚醚类高效消泡剂、有机硅消泡剂或矿物油类消泡剂中的一种或多种。微硅粉为目数大于等于1200目的超细微硅粉。粉煤灰为一级原状粉煤灰，乳液为丙烯酸乳液，石英砂的目数为70～140目。
S2和S4中慢速搅拌时，搅拌叶片公转转速为62r/min，最大允许误差±5r/min，搅拌叶片自转转速为140r/min，最大允许误差±5r/min；快速搅拌时，搅拌叶片公转转速为125r/min，最大允许误差±10r/min，搅拌叶片自转转速为285r/min，最大允许误差±10r/min。
为比较本方法制得的快速修复材料与普通修复材料以及市面其他快速修复材料之间的区别，本申请进行了两组实施例与两组对比例的性能检测，并得出对照表。
实施例1，S1和S2中各材料组分，按重量份数计，取以下份数：
铝酸盐水泥 35份
普通硅酸盐水泥 8份
早强剂 0.05份
缓凝剂 0.3份
复合高效膨胀 4份
减水剂 0.5份
胶粉 0.6份
消泡剂 0.05份
微硅粉 3份
粉煤灰 2份
丙烯酸乳液 3份
石英砂 43.5份
水 12份。
实施例2，S1和S2中各材料组分，按重量份数计，取以下份数：
铝酸盐水泥:30份
普通硅酸盐水泥 12份
早强剂 0.05份
缓凝剂 0.5份
复合高效膨胀 4份
减水剂 0.5份
胶粉 0.6份
消泡剂 0.05份
微硅粉 5份
粉煤灰 2份
丙烯酸乳液 3份
石英砂 42.3份
水 12份。
对比例1，为验证复合高效膨胀剂对材料的抗开裂性能具有的作用，对比例1中的组分与实施例1中组分相同，区别在于未添加复合高效膨胀剂，并用等量的石英砂代替。具体组分如下：
铝酸盐水泥 35份
普通硅酸盐水泥 8份
早强剂 0.05份
缓凝剂 0.3份
减水剂 0.5份
胶粉 0.6份
消泡剂 0.05份
微硅粉 3份
粉煤灰 2份
丙烯酸乳液 3份
石英砂 47.5份
水 12份。
实施例1、实施例2和对比例1除组分配比外，其余制备条件和制备方法均相同。
对比例2，取市面上常用的某品牌高强无收缩修补料为对比例2，该材料广泛应用于市政路面的抢修工程。
性能检测：
对上述实施例1～2及对比例进行凝结时间、2h及28d抗压抗折强度、抗裂性能试验，测试结果如表一所示。
表一 实施例及对比例测试结果
由表一的结果可以看出，实施例2为较优配比，其初凝时间少于对比例2，2h及28d抗压抗折强度、抗裂性能均远大于对比例2，并强于其余实施例和对比例，而从实施例1和对比例1中结果也可看出，添加复合高效膨胀剂能够对快速修复材料的性能进行明显提升。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
