水泥混凝土路面修补材料及其制备方法 [0002] 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。传统的修补材料有浙青或树脂等， 但是浙青熔点低、强度低、易脆易碎；树脂粘接力不强，易脱落，效果不佳，并且其固化时间 较长，这两种材料与混凝土材料的收缩、膨胀性差异较大，均容易导致修复失败。 [0003] 上述传统修补材料都有比较明显的缺陷，针对于此，近年来，国内也相继研究出了 聚合物混凝土、纤维混凝土等各种水泥混凝土路面修补材料。但是这些材料的使用范围有 很大局限性，对各种气候条件要求高，并且与旧混凝土之间的相容性也不够，同时聚合物、 纤维的加入量较大，成本较高。
[0004] 本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种凝结时间短、与旧混凝土有 较好的结合强度和相容性，坚固耐久，使用范围广、能适应许多气候条件并且性价比高的水 泥混凝土路面修补材料。 [0005] 具体地，本发明提供以下内容。
[0006] 一种水泥混凝土路面修补材料，该修补材料以质量百分比计含有15. 6%?23. 6% 的硅酸盐水泥，15. 6%?23. 6%的硫铝酸盐水泥，6%?15%的重钙石粉，2. 5%?7%的可再分 散乳胶粉，0. 08%?1. 8%的碳酸锂，0. 7%?1. 03%的纤维，0. 1%?0. 22%的酒石酸，0. 02%? 0. 06%的纤维素醚，26. 56%?59. 04%的石英砂，0. 08%?0. 25%的聚羧酸减水剂，0. 08%? 0. 33%的有机硅消泡剂，0. 2%?0. 55%的有机硅憎水剂。
[0007] 优选地，本发明的水泥混凝土路面修补材料中，所述纤维可包含聚乙烯醇纤维和 碳纤维，所述聚乙烯醇纤维和所述碳纤维的质量比为5:1。
[0008] 优选地，本发明的水泥混凝土路面修补材料中，所述石英砂包含10?20目的石英 砂，20?40目的石英砂以及40?70目的石英砂。
[0009] 优选地，本发明的水泥混凝土路面修补材料中，所述硅酸盐水泥为Ρ · II 52. 5R型 硅酸盐水泥。
[0010] 优选地，本发明的水泥混凝土路面修补材料中，所述可再分散乳胶粉为丙烯酸可 再分散乳胶粉。
[0011] 优选地，本发明的水泥混凝土路面修补材料中，所述硅酸盐水泥为Ρ · II 52. 5R型 硅酸盐水泥，其含量为19. 6%，所述硫铝酸盐水泥的含量为19. 6%，所述重钙石粉的含量为 9. 75%，所述可再分散乳胶粉为丙烯酸可再分散乳胶粉，其含量为5. 6%，所述碳酸锂的含量 为0. 14%，所述纤维的含量为0. 98%，所述纤维素醚的含量为0. 03%，所述石英砂的含量为 43. 4%，所述聚羧酸减水剂的含量为0. 13%，所述有机硅消泡剂的含量为0. 28%，所述有机硅 憎水剂的含量为0. 35%，所述酒石酸的含量为0. 14%。
[0012] 优选地，本发明的水泥混凝土路面修补材料中，所述石英砂包含10?20目的石英 砂，20?40目的石英砂以及40?70目的石英砂，所述10?20目的石英砂的含量为11.2%， 所述20?40目的石英砂的含量为18. 2%，所述40?70目的石英砂的含量为14%。
[0013] 优选地，本发明的水泥混凝土路面修补材料中，所述纤维包含聚乙烯醇纤维和碳 纤维，所述聚乙烯醇纤维和所述碳纤维的质量比为5:1。
[0014] 本发明还提供一种水泥混凝土路面修补材料的制备方法，该方法包括如下步骤： 1)按前述1-8中的配比方式称取各原料，取原料硅酸盐水泥、硫酸盐水泥和纤维用搅 拌机搅拌10?15分钟； 2)将上述1)中所取得的混合物与重钙石粉、石英砂、聚羧酸减水剂、有机硅消泡剂、 有机硅憎水剂、可再分散乳胶粉、酒石酸、碳酸锂以及纤维素醚放入搅拌机搅拌30?45分 钟； 3)将上述制得的材料封装打包。
[0015]本发明的修补材料，是一种既具有高分子材料的粘接性，又具有无机材料耐久性 的新型混凝土修补料；其抗压、抗渗、抗腐蚀，固化迅速，粘结力强；有很好的保水性能、耐 磨耐碱。同时，本发明的修补材料可专门针对水泥混凝土路面的麻面、空鼓、起皮、脱壳、裂 缝、漏筋、破损等进行及时修补，并且使用时其操作简便，无毒无害，是一种环保产品。此外， 本发明的修补材料对很多路面的修补带有永久性，施工方便，无需开挖，节省了大量的施工 费和材料费，杜绝和延缓了道路病害的扩散和蔓延，延长了道路使用寿命。
[0016] 采用本发明的修补材料修补破损水泥混凝土路面，由于该修补材料具有适宜的凝 结时间，施工后的路面在施工24小时后就可开放使用，无需长时间的封闭交通，并且其同 旧混凝土有较好的结合强度，只需修补很薄的一层就可以达到修补效果，最薄之处可做到 涂3_而不脱落、不碎裂,能够实现超薄修补。进一步，该修补材料与旧混凝土有较好的相 容性，又与原水泥混凝土路面颜色接近，还可根据原路面颜色调整材料颜色，达到更好的颜 色相容性，因此修补后有较好的美观度。同时，本发明修补材料具有较快的硬化速度和较高 的早期强度，且其后期强度无衰减，反而不断上升，对水泥路面的破损可做到一次性根除； 其线胀系数与原路面混凝土接近，当水泥混凝土伸缩时，修补料并不会被拉脱，因此即使 在高速和高压的行车状态下也不会出现破碎和脱落现象。


[0017] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明不受以下实 施方式的任何限定，在本发明目的的范围内可以进行适当变更而加以实施。
[0018] 以下先对本发明的修补材料所含有的各成分进行具体说明。
[0019]〈硅酸盐水泥〉 硅酸盐水泥，国际上统称为波特兰水泥，是一种水硬性胶凝材料，其主要成分为硅酸 钙。
[0020] 硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称为I型硅酸盐水泥，代号P · I ; 掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为II型硅酸盐水泥，代号 Ρ · II。硅酸盐水泥的强度等级分为42. 5,42. 5R、52. 5,52. 5R、62. 5,62. 5R六个等级。本发 明优选采用硅酸盐水泥中的Ρ · 1152. 5R型，即II型硅酸盐水泥中强度为52. 5R的水泥。
[0021] 硅酸盐水泥的凝结硬化快，早期强度及后期强度高，抗冻性好，耐磨性好，但耐腐 蚀性差，耐热性差，因此需要搭配其他一些材料使用，本发明中硅酸盐水泥的含量优选为以 质量百分比计，15. 6%?23. 6%的含量范围，采用该含量范围，能够为本发明的修补材料提 供一定的抗折抗压强度。
[0022] <硫铝酸盐水泥> 硫铝酸盐水泥主要是以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的新型水泥，其具有 较高的早期强度，并且有不断增长的后期强度。同时，其具有满足使用要求的凝结时间，抗 冻性能高，耐蚀性能、抗渗性能强，耐久性较好。
[0023] 硫铝酸盐水泥主要有快硬硫铝酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、 自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥等5个品种，本发明所用的硫铝酸盐水泥并无 特别限制，高强硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等均可。此外，本发明所使用的硫铝酸盐 水泥的含量范围优选为15. 6%?23. 6%，采用该含量范围，能够为本发明的修补材料提供一 定的早起抗折抗压强度。
[0024] <重钙石粉> 重钙石粉是用优质的方解石为原料加工而成的白色粉体，它的主要成分是CaC03，重钙 石粉具有白度高、纯度好、色相柔和及化学成分稳定等特点，在本发明中其用作填充料，通 过使其含量范围在6%?15%的范围内，能够提高本发明材料的和易性以及施工性。
[0025] <石英砂> 石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒，石英石是一种非金属矿物质，是一种坚 硬、耐磨、化学性能稳定的矿物，其主要矿物成分是Si02，石英砂的颜色为乳白色或无色半 透明状。
[0026] 本发明中优选采用三种目数的石英砂，即10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、 40-70目的石英砂，其含量范围分别优选为6. 85%?15. 24%, 13. 14%?25. 01%,6. 57%? 18. 79%，通过这三种目数的石英砂的搭配使用，能够为本发明的材料带来耐磨性以及较好 的抗压强度。
[0027] <可再分散乳胶粉> 可再分散乳胶粉是一种水溶性可再分散粉末，为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙 烯/叔碳酸乙烯共聚物，丙烯酸共聚物等等，以聚乙烯醇作为保护胶体。可再分散乳胶粉具 有高粘结能力和独特的性能，如：抗水性、施工性及隔热性等，还具有极突出的粘结强度，能 提高砂浆的柔性并有较长之开放时间，能够赋予砂浆优良的耐碱性，改善砂浆的粘附性、 粘合性、抗折强度、防水性、可塑性、耐磨性能和施工性。
[0028] 本发明中优选采用丙烯酸可再分散乳胶粉，其含量范围优选2. 5%?7%，通过使可 再分散乳胶粉的含量处于该含量范围内，能够增加材料的粘贴性、韧性、耐磨性，改善内聚 力，提高变形能力和施工性。
[0029] <酒石酸> 酒石酸，即，2，3- 二羟基丁二酸，在本发明的修补材料中，其用作缓凝剂，其含量范围优 选0. 1%?0. 22%,本发明通过含有该含量范围的酒石酸,能够减慢水化集中放热时间，提供 前期施工性。
[0030] <碳酸锂> 碳酸锂是一种无色单斜晶系结晶体或白色粉末，本发明优选其含量范围为0. 08%? 1.8%，通过采用该含量范围，能够提高本发明修补材料的凝结早期强度。
[0031]〈纤维〉 纤维能提高材料的韧性、抗折抗压强度，减少收缩，抗冲击阻裂、耐磨耐老化功能。本发 明中优选聚乙烯醇纤维（pva纤维）和碳纤维搭配使用，二者比例优选为5:1。
[0032] 其中，聚乙烯醇纤维能耐水泥的碱性，且与水泥的粘结性和亲合性好，在本发明中 其可增加材料的强度，使其耐磨耐老化；碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量 纤维的新型纤维材料，在本发明中搭配使用碳纤维，可以增加材料的强度，提高抗折抗压性 能。二者结合使用可以进一步提高材料的韧性，使其耐磨耐老化性能增强。
[0033] <纤维素醚> 纤维素醚是一种由纤维素制成的具有醚结构的高分子化合物。纤维素经醚化后则能 溶于水、稀碱溶液和有机溶剂，并具有热塑性。根据取代基的化学结构分类，纤维素醚可分 为阴离子、阳离子和非离子型醚类。随所用醚化剂的不同而有甲基纤维素、羟乙基甲基纤维 素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、氰乙基纤 维素、苄基氰乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素和苯基纤维素等，其中以甲基纤维素和乙基 纤维素实用性较大。
[0034] 本发明中所使用的纤维素醚无特别限定，能实现保水功能即可，其含量范围优选 0. 02%?0. 06%。通过使用纤维素醚，可以提高本发明的修补材料在搅拌过程的流动性和施 工的滑爽性，同时其可以使修补材料中的水分不易失去，并在较长的一段时间内逐步释放， 赋予修补材料良好的保水性和工作性。
[0035] 除上述各成分以外，本发明还可以添加各种减水剂、消泡剂以及憎水剂以使本发 明的材料具有更好的性能。其中，优选使用聚羧酸减水剂，有机硅消泡剂以及有机硅憎水 剂。
[0036] <聚羧酸减水剂> 聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂。聚羧酸 减水剂对水泥有强烈分散作用，能大大提高水泥拌合物流动性和混凝土坍落度，同时大幅 度降低用水量，显著改善混凝土工作性，并且显著提高混凝土各龄期强度。
[0037] 本发明中使用的聚羧酸减水剂无特别限制，优选聚羧酸减水剂的含量范围为 0. 08%?0. 25%，通过使其处于该含量范围内，能够减少用水量，增加本发明修补材料的密 度、强度和流动性。 <有机硅消泡剂> 有机硅消泡剂是以改性的聚甲基硅氧烷为主体，加入适量的无机、有机表面活性剂，经 特殊工艺精制而成均匀水色油型（Ο/w)乳状液。本发明中所使用的有机硅消泡剂也无特别 限制，其含量范围优选0. 08%?0. 33%，有机硅消泡剂的消泡力强，同时在本发明中其还可 以增加修补材料的密度和强度。
[0038] <有机硅憎水剂> 有机硅憎水剂是一种无污染、无刺激性的新型高效防水材料，是由单甲基烷合成的高 效能防水剂。它能与空气中的二氧化碳的作用，自聚形成一层硅树脂防水膜，从而起到良好 的抗水渗透性。
[0039] 本发明中所使用的有机硅憎水剂无特别限制，其含量范围优选0. 2%?0. 55%，通 过使用该范围，能够使本发明的修补材料具备良好的防水作用，减少雨水侵蚀作用。
[0040][实施例] 一·修补材料的制备 按照表1中3种不同的配料方式，并采用如下制备方法来制备本发明的修补材料。
[0041] 1)取相应比例的硅酸盐水泥、硫酸盐水泥和纤维用搅拌机搅拌10?15分钟； 2)将上述1)中所取得的混合物与相应比例的重钙石粉、石英砂、聚羧酸减水剂、有机 硅消泡剂、有机硅憎水剂、可再分散乳胶粉、酒石酸、碳酸锂以及纤维素醚放入搅拌机搅拌 30?45分钟； 3)将上述制得的材料封装打包。
[0042]表 1