一种水泥基快速修补材料及其施工工艺
阅读说明：本技术 一种水泥基快速修补材料及其施工工艺 (Cement-based rapid repairing material and construction process thereof ) 是由 宋华杰 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及水泥基无机材料技术领域,具体为一种水泥基快速修补材料及其施工工艺；包括以下重量份原料组成：60～80份硅酸盐水泥、20～28份Secar71水泥、14～25份石英砂、2～5份骨胶、1.2～2.0份聚丙烯纤维、1.5～2.5份玄武岩纤维、25～35份混合填料、0.03～0.06份保水剂、1.2～1.8份功能增强剂、0.6～1.2份减水剂、0.5～0.8份复配激发剂、0.6～0.9份有机硅消泡剂、0.4～1.0份缓凝剂及20～30份水；本发明所提供的水泥基快速修补材料不仅能加速水泥水化速度,也能促进混凝土早期强度,有效地提高混凝土早期强度；再者,其还能有效地增强修补材料的早期强度、致密度及抗冻性能；有效地提高了修补材料的品质和质量。(The invention relates to the technical field of cement-based inorganic materials, in particular to a cement-based rapid repairing material and a construction process thereof; the composition comprises the following raw materials in parts by weight: 60-80 parts of portland cement, 20-28 parts of Secar71 cement, 14-25 parts of quartz sand, 2-5 parts of bone glue, 1.2-2.0 parts of polypropylene fiber, 1.5-2.5 parts of basalt fiber, 25-35 parts of mixed filler, 0.03-0.06 part of water-retaining agent, 1.2-1.8 parts of function reinforcing agent, 0.6-1.2 parts of water reducing agent, 0.5-0.8 part of compound exciting agent, 0.6-0.9 part of organic silicon defoaming agent, 0.4-1.0 part of retarder and 20-30 parts of water; the cement-based rapid repairing material provided by the invention can accelerate the hydration speed of cement, promote the early strength of concrete and effectively improve the early strength of concrete; moreover, the early strength, the density and the freezing resistance of the repairing material can be effectively enhanced; effectively improves the quality of the patching material.)
技术领域
本发明涉及水泥基无机材料
技术领域
，具体为一种水泥基快速修补材料及其施工工艺。背景技术
道路养护就是对道路的保养和维护。维护道路及道路上的构筑物和设施，尽可能保持道路使用性能，及时恢复破损部分，保证行车安全、舒适、畅通，节约运输费用和时间；采取正确的技术措施，提高工程质量，延长道路的使用年限，推迟重建时间。
道路的维修养护一直以来都是当今道路工程领域中重要的课题之一，其中水泥混凝土路面更是我国道路建设中一个比较重要的路面结构形式。但随着时间的增长，很多水泥混凝土路断板、开裂现象非常严重，而在开裂处，由于受到雨水侵蚀，路面损坏不断增大，挖开重建的成本非常高，因此必须对受损路面进行修补。
现有的水泥基快速修补材料虽然能对破损的道路、墙面或高铁轨道结构混凝土结构进行一定的修补作用，但是其本身的的力学性能相对较差，从而使得修补的效果不是十分的理想，影响修补质量。基于此，本发明提供了一种水泥基快速修补材料及其施工工艺，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水泥基快速修补材料及其施工工艺，本发明所提供的水泥基快速修补材料不仅能加速水泥水化速度，也能促进混凝土早期强度，有效地提高混凝土早期强度。再者，其还能有效地增强修补材料的早期强度、致密度及抗冻性能；有效地提高了修补材料的品质和质量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种水泥基快速修补材料，包括以下重量份原料组成：60～80份硅酸盐水泥、20～28份Secar71水泥、14～25份石英砂、2～5份骨胶、1.2～2.0份聚丙烯纤维、1.5～2.5份玄武岩纤维、25～35份混合填料、0.03～0.06份保水剂、1.2～1.8份功能增强剂、0.6～1.2份减水剂、0.5～0.8份复配激发剂、0.6～0.9份有机硅消泡剂、0.4～1.0份缓凝剂及20～30份水。
更进一步地，所述混合填料按重量份计，分别由15～25份微硅粉、30～40份矿渣粉、5～8份纳米碳酸钙及20～30份石灰石经粉碎、研磨至粒径为300～400目的微粉后，再经机械混合制成。
更进一步地，所述保水剂选用羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素中的任意一种。
更进一步地，所述功能增强剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份计，分别称取10～15份硫酸钾、15～20份高钙粉煤灰、40～55份赤泥、5～8份天青石粉、4～8份甲酸钙、7～12份柠檬酸钠、3～6份无机添加剂、8～15份海泡石；然后分别将高钙粉煤灰、赤泥、天青石粉无机添加剂及海泡石转入烘干机中进行干燥处理；
Ⅱ、将上述干燥处理后的各原料及剩余原料投至球磨机中进行球磨处理，使各原料球磨至粒径为3～8μm的微粉；然后将所得的各原料微粉分别保存，备用；
Ⅲ、将上述各原料机械混匀后，再用不锈钢模具对所得的混合粉体进行干压成型、脱模处理；使得混合粉体压制成直径为1～2cm、高为1～2cm的圆柱体混合物料；所得的圆柱体混合转入煅烧炉中，并在700～1000℃的温度下进行高温煅烧处理40～60min；
Ⅳ、待煅烧完毕后将圆柱体混合物料取出，然后将之快速冷却至30～50℃；冷却后的圆柱体混合物料球磨至比表面积为250～300m2/kg，所得即为功能增强剂成品。
更进一步地，所述无机添加剂由累托石及蒙皂石按照质量比1.5～2.5：1混合制备而成。
更进一步地，所述减水剂选用聚羧酸、蜜胺类或萘系减水剂中的任意一种。
更进一步地，所述复配激发剂由硅酸钠、磷石膏及硝酸钙按质量比1：2.0～3.2：1.5～2.5混合制备而成。
更进一步地，所述缓凝剂选用酒石酸钾钠、酒石酸、柠檬酸中的任意一种。
一种水泥基快速修补材料的施工工艺，包括以下步骤：
一、基层处理；
先采用铣刨机进行大面积基层清理；具体操作为：凿除胶结不牢固部分的混凝土至密实部位，并清理表面；若缺损严重时，对缺损面进行切除；若缺损处钢筋已经生锈时，对已经生锈的钢筋进行除锈处理；使得经处理后的混凝土表面保持清洁、坚固；
二、界面处理；
修复前，对基待修复面进行洒水湿润，无明水；待修复面干燥后在其表面涂刷界面剂；
三、修复材料施工；
将水泥基快速修补材料浇筑密实，修复后的表面与原结构表面保持平齐，水泥基材料在初凝前完成施工；施工至设计标高应抹平收面，工程需要时，可做表面压槽处理；
其中，对于平面修复时，浇筑后无离析泌水；对于立面、仰面或坡面修复，水泥基快速修补材料的稠度根据施工需要及施工工艺方式确定，必要时支设模板。
更进一步地，所述基层处理工序中，对于道路工程，切割面积的图形边线应与路中心线平行或垂直，切割面内的光滑面应进行凿毛处理，且裂缝位置处的清理深度不低于30mm，每侧宽度不小于30mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中以硫酸钾、高钙粉煤灰、赤泥、天青石粉、甲酸钙、柠檬酸钠、无机添加剂及海泡石为原料，所制备的功能增强剂不仅能加速水泥水化速度，也能促进混凝土早期强度。有效地提高混凝土早期强度。再者，其配合复配激发剂的使用，能在水化时都能相互激发，相互反应，形成大量的柱状钙矾石，层片状Ca(OH)2晶体以及网状、纤维状的水化CSH凝胶。这些产物彼此填充，互相缠绕，将水泥石牢固地粘结，使水泥及修补材料的强度大大提高。
2、本发明中以微硅粉、矿渣粉、纳米碳酸钙及石灰石为原料，所制备的混合填料作为水泥基快速修补材料，不仅能有效地增强修补材料的早期强度、致密度及抗冻性能。而且，其配合聚丙烯纤维、玄武岩纤维的使用，使得所制备的修补材料的抗压强度也有了很大程度地提升。有效地提高了修补材料的品质和质量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种水泥基快速修补材料，包括以下重量份原料组成：60份硅酸盐水泥、20份Secar71水泥、14份石英砂、2份骨胶、1.2份聚丙烯纤维、1.5份玄武岩纤维、25份混合填料、0.03份保水剂、1.2份功能增强剂、0.6份减水剂、0.5份复配激发剂、0.6份有机硅消泡剂、0.4份缓凝剂及20份水。
混合填料按重量份计，分别由15份微硅粉、30份矿渣粉、5份纳米碳酸钙及20份石灰石经粉碎、研磨至粒径为300目的微粉后，再经机械混合制成。
保水剂选用羟丙基甲基纤维素。
功能增强剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份计，分别称取10份硫酸钾、15份高钙粉煤灰、40份赤泥、5份天青石粉、4份甲酸钙、7份柠檬酸钠、3份无机添加剂、8份海泡石；然后分别将高钙粉煤灰、赤泥、天青石粉无机添加剂及海泡石转入烘干机中进行干燥处理；
Ⅱ、将上述干燥处理后的各原料及剩余原料投至球磨机中进行球磨处理，使各原料球磨至粒径为3μm的微粉；然后将所得的各原料微粉分别保存，备用；
Ⅲ、将上述各原料机械混匀后，再用不锈钢模具对所得的混合粉体进行干压成型、脱模处理；使得混合粉体压制成直径为1cm、高为1cm的圆柱体混合物料；所得的圆柱体混合转入煅烧炉中，并在700℃的温度下进行高温煅烧处理40min；
Ⅳ、待煅烧完毕后将圆柱体混合物料取出，然后将之快速冷却至30℃；冷却后的圆柱体混合物料球磨至比表面积为250m2/kg，所得即为功能增强剂成品。
无机添加剂由累托石及蒙皂石按照质量比1.5：1混合制备而成。
减水剂选用聚羧酸系减水剂。
复配激发剂由硅酸钠、磷石膏及硝酸钙按质量比1：2.0：1.5混合制备而成。
缓凝剂选用酒石酸钾钠。
一种水泥基快速修补材料的施工工艺，包括以下步骤：
一、基层处理；
先采用铣刨机进行大面积基层清理；具体操作为：凿除胶结不牢固部分的混凝土至密实部位，并清理表面；若缺损严重时，对缺损面进行切除；若缺损处钢筋已经生锈时，对已经生锈的钢筋进行除锈处理；使得经处理后的混凝土表面保持清洁、坚固；
二、界面处理；
修复前，对基待修复面进行洒水湿润，无明水；待修复面干燥后在其表面涂刷界面剂；
三、修复材料施工；
将水泥基快速修补材料浇筑密实，修复后的表面与原结构表面保持平齐，水泥基材料在初凝前完成施工；施工至设计标高应抹平收面，工程需要时，可做表面压槽处理；
其中，对于平面修复时，浇筑后无离析泌水；对于立面、仰面或坡面修复，水泥基快速修补材料的稠度根据施工需要及施工工艺方式确定，必要时支设模板。
基层处理工序中，对于道路工程，切割面积的图形边线应与路中心线平行或垂直，切割面内的光滑面应进行凿毛处理，且裂缝位置处的清理深度不低于30mm，每侧宽度不小于30mm。
实施例2
一种水泥基快速修补材料，包括以下重量份原料组成：70份硅酸盐水泥、25份Secar71水泥、20份石英砂、3份骨胶、1.6份聚丙烯纤维、2.0份玄武岩纤维、30份混合填料、0.05份保水剂、1.4份功能增强剂、0.9份减水剂、0.6份复配激发剂、0.7份有机硅消泡剂、0.8份缓凝剂及25份水。
混合填料按重量份计，分别由20份微硅粉、35份矿渣粉、5份纳米碳酸钙及25份石灰石经粉碎、研磨至粒径为350目的微粉后，再经机械混合制成。
保水剂选用羟乙基甲基纤维素。
功能增强剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份计，分别称取12份硫酸钾、18份高钙粉煤灰、45份赤泥、6份天青石粉、5份甲酸钙、8份柠檬酸钠、4份无机添加剂、10份海泡石；然后分别将高钙粉煤灰、赤泥、天青石粉无机添加剂及海泡石转入烘干机中进行干燥处理；
Ⅱ、将上述干燥处理后的各原料及剩余原料投至球磨机中进行球磨处理，使各原料球磨至粒径为5μm的微粉；然后将所得的各原料微粉分别保存，备用；
Ⅲ、将上述各原料机械混匀后，再用不锈钢模具对所得的混合粉体进行干压成型、脱模处理；使得混合粉体压制成直径为1.5cm、高为1.5cm的圆柱体混合物料；所得的圆柱体混合转入煅烧炉中，并在850℃的温度下进行高温煅烧处理50min；
Ⅳ、待煅烧完毕后将圆柱体混合物料取出，然后将之快速冷却至40℃；冷却后的圆柱体混合物料球磨至比表面积为280m2/kg，所得即为功能增强剂成品。
无机添加剂由累托石及蒙皂石按照质量比2.0：1混合制备而成。
减水剂选用蜜胺类减水剂。
复配激发剂由硅酸钠、磷石膏及硝酸钙按质量比1：2.5：2.0混合制备而成。
缓凝剂选用酒石酸。
一种水泥基快速修补材料的施工工艺，包括以下步骤：
一、基层处理；
先采用铣刨机进行大面积基层清理；具体操作为：凿除胶结不牢固部分的混凝土至密实部位，并清理表面；若缺损严重时，对缺损面进行切除；若缺损处钢筋已经生锈时，对已经生锈的钢筋进行除锈处理；使得经处理后的混凝土表面保持清洁、坚固；
二、界面处理；
修复前，对基待修复面进行洒水湿润，无明水；待修复面干燥后在其表面涂刷界面剂；
三、修复材料施工；
将水泥基快速修补材料浇筑密实，修复后的表面与原结构表面保持平齐，水泥基材料在初凝前完成施工；施工至设计标高应抹平收面，工程需要时，可做表面压槽处理；
其中，对于平面修复时，浇筑后无离析泌水；对于立面、仰面或坡面修复，水泥基快速修补材料的稠度根据施工需要及施工工艺方式确定，必要时支设模板。
基层处理工序中，对于道路工程，切割面积的图形边线应与路中心线平行或垂直，切割面内的光滑面应进行凿毛处理，且裂缝位置处的清理深度不低于30mm，每侧宽度不小于30mm。
实施例3
一种水泥基快速修补材料，包括以下重量份原料组成：80份硅酸盐水泥、28份Secar71水泥、25份石英砂、5份骨胶、2.0份聚丙烯纤维、2.5份玄武岩纤维、35份混合填料、0.06份保水剂、1.8份功能增强剂、1.2份减水剂、0.8份复配激发剂、0.9份有机硅消泡剂、1.0份缓凝剂及30份水。
混合填料按重量份计，分别由25份微硅粉、40份矿渣粉、8份纳米碳酸钙及30份石灰石经粉碎、研磨至粒径为400目的微粉后，再经机械混合制成。
保水剂选用羟丙基甲基纤维素。
功能增强剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、按重量份计，分别称取15份硫酸钾、20份高钙粉煤灰、55份赤泥、8份天青石粉、8份甲酸钙、12份柠檬酸钠、6份无机添加剂、15份海泡石；然后分别将高钙粉煤灰、赤泥、天青石粉无机添加剂及海泡石转入烘干机中进行干燥处理；
Ⅱ、将上述干燥处理后的各原料及剩余原料投至球磨机中进行球磨处理，使各原料球磨至粒径为8μm的微粉；然后将所得的各原料微粉分别保存，备用；
Ⅲ、将上述各原料机械混匀后，再用不锈钢模具对所得的混合粉体进行干压成型、脱模处理；使得混合粉体压制成直径为2cm、高为2cm的圆柱体混合物料；所得的圆柱体混合转入煅烧炉中，并在1000℃的温度下进行高温煅烧处理60min；
Ⅳ、待煅烧完毕后将圆柱体混合物料取出，然后将之快速冷却至40℃；冷却后的圆柱体混合物料球磨至比表面积为300m2/kg，所得即为功能增强剂成品。
无机添加剂由累托石及蒙皂石按照质量比2.5：1混合制备而成。
减水剂选用萘系减水剂。
复配激发剂由硅酸钠、磷石膏及硝酸钙按质量比1：3.2：2.5混合制备而成。
缓凝剂选用柠檬酸。
一种水泥基快速修补材料的施工工艺，包括以下步骤：
一、基层处理；
先采用铣刨机进行大面积基层清理；具体操作为：凿除胶结不牢固部分的混凝土至密实部位，并清理表面；若缺损严重时，对缺损面进行切除；若缺损处钢筋已经生锈时，对已经生锈的钢筋进行除锈处理；使得经处理后的混凝土表面保持清洁、坚固；
二、界面处理；
修复前，对基待修复面进行洒水湿润，无明水；待修复面干燥后在其表面涂刷界面剂；
三、修复材料施工；
将水泥基快速修补材料浇筑密实，修复后的表面与原结构表面保持平齐，水泥基材料在初凝前完成施工；施工至设计标高应抹平收面，工程需要时，可做表面压槽处理；
其中，对于平面修复时，浇筑后无离析泌水；对于立面、仰面或坡面修复，水泥基快速修补材料的稠度根据施工需要及施工工艺方式确定，必要时支设模板。
基层处理工序中，对于道路工程，切割面积的图形边线应与路中心线平行或垂直，切割面内的光滑面应进行凿毛处理，且裂缝位置处的清理深度不低于30mm，每侧宽度不小于30mm。
对比例1：本实施例所提供的水泥基快速修补材料与实施例1的不同之处在于，其原料中不含混合填料；
对比例2：本实施例所提供的水泥基快速修补材料与实施例1的不同之处在于，其原料中不含混合填料功能增强剂；
性能测试
将通过本发明中实施例1～3制备的水泥基快速修补材料记做实验例1～3；然后对实施例1～3和对比例1～2提供的水泥基快速修补材料进行性能检测，并将所得的每组测试数据记录于下表1：
表1：水泥基快速修复材料的性能要求
表2：水泥基快速修复材料力学性能测试
由表1及表2中的相关数据可知，本发明所提供的水泥基快速修补材料不仅能加速水泥水化速度，也能促进混凝土早期强度，有效地提高混凝土早期强度。再者，其还能有效地增强修补材料的早期强度、致密度及抗冻性能；有效地提高了修补材料的品质和质量。由此表明本发明所生产的水泥基快速修补材料产品具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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