一种混凝土薄层修复材料及其制备方法、施工工艺与流程

1.本技术涉及混凝土修复材料领域，更具体地说，它涉及一种混凝土薄层修复材料及其制备方法、施工工艺。


背景技术：

2.混凝土是目前世界上用途最广、用量最大的建筑材料。混凝土结构主要是用来承受荷载或抵抗各种外力作用，被广泛应用于港口、大坝、公路、桥梁、市政等现代化工程建设中。
3.随着城市的快速发展，对水泥混凝土路面的通行能力要求越来越高，面对每天川流不息的车辆和人群，混凝土路面非常容易出现表面剥落、起砂、露骨或者出现龟裂，进而演变成孔洞或坑洞。
4.当需要对路面进行修复时，目前大都采用普通硅酸盐水泥、矿粉配合减水剂等外加剂，拌和均匀后进行修复，但普通硅酸盐水泥凝结硬化慢，修复周期长，与旧路面的粘结性欠佳，也无法长久经受车辆和人群的摩擦，耐磨性差，进行修复时又需要封闭道路以待混凝土养护成型，从而严重影响道路的顺畅通行，增加交通压力。


技术实现要素：

5.本技术提供一种混凝土薄层修复材料及其制备方法、施工工艺，其制得的修复材料超早强，进行道路修复时，施工简便，也无需封闭道路，保证道路的顺畅通行；修复材料与旧路面的粘结性优异，且兼具优良的耐磨性，修复后的路面能够长久的经受来往车辆和人群的摩擦，显著改善对路面的修复效果。
6.第一方面，本技术提供的一种混凝土薄层修复材料采用如下的技术方案：一种混凝土薄层修复材料，由以下质量百分比的原料制成：早强钙质料53-82％，耐磨砂7-15％，调节剂2-6％，增效剂1-4％，修复料4-10％，二氧化硅余量；所述调节剂包括以下质量百分比的原料：减水剂7-12％，硼酸2-4.5％，硫酸钠16-24％，硫酸铝27-35％，碳酸钠余量；增效剂包括硅酸镁铝和油酸三乙醇胺；所述修复料通过以下步骤制得：将亲水性胶体加入水中形成胶液，将绢云母粉和陶瓷微粉加入水中搅拌形成浆液，将胶液进行搅拌，然后一边加入交联剂一边加入浆液，交联剂的加入量为亲水性胶体质量的1-2.5％，搅拌均匀制得修复料；所述耐磨砂通过以下步骤制得：将炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和助剂混合均匀，一边搅拌一边喷烧处理5-10次，喷烧条件为：喷烧温度为100-120℃，每次喷烧时间为4-8s，每次喷烧间隔3-5min。
7.早强钙质料的水化反应非常迅速，早期强度高，但后期强度无明显增长，采用增效剂在一定条件下对早强钙质料进行增效处理，保证修复材料的早期强度，并配合调节剂调节体系的水化速度和水化热，改善体系的反应环境和条件，经过增效处理的早强钙质料和调节剂复配，以使得修复材料不仅具备优异的早强性能，而且具有良好的后期抗压强度的
增长。其中增效剂中的硅酸镁铝遇水具有良好的崩解性能，能够促进各原料组分的分散和悬浮，改善修复料在体系的分散均匀性，进一步提高对路面的修复效果。
8.采用亲水性胶体在交联剂的作用下固化交联，形成微囊，加入的绢云母粉和陶瓷微粉在微囊的形成中被包裹，以使得修复料不仅能够挤入混凝土内部孔隙、裂缝等位置，起到良好的修复效果，而且能够有效改善混凝土路面的耐磨性，以使得修复后的路面能够长久经受来往车辆和行人的摩擦，有效延长路面的使用寿命。
9.普通的机制砂填充在混凝土中，容易在后期产生骨料分离的现象，本技术采用炭黑微粉、机制砂、松香甘油酯和助剂互相配合，并在特定条件下进行喷烧，松香甘油酯在喷烧时能够形成优良的粘结力，以使得炭黑微粉能够粘附在机制砂表面，在助剂的作用下，不仅能够有效促进与修复料、旧路面之间的粘结力，形成内部结构致密的混凝土结构，还能够与修复料协同改善混凝土的耐磨性能，从而提高对路面的修复效果，采用喷烧处理还能促进助剂的效用发挥，进一步提高对路面的修复效果。
10.优选的，所述亲水性胶体包括明胶、阿拉伯胶、黄原胶、卡拉胶中的至少两种。
11.通过采用上述技术方案，优化亲水性胶体的组分选取，以利于更好的与交联剂固化交联，形成微囊，改善对路面的修复效果；亲水性胶体通常选用明胶、阿拉伯胶和黄原胶复配使用，能够改善微囊的形成质量，更有利于裂缝和孔隙的填充修补，从而提高对路面的修复效果。
12.优选的，所述交联剂选自甲醛、戊二醛、双醛淀粉中的一种。
13.通过采用上述技术方案，优化交联剂的选择，改善交联固化效果，甲醛和戊二醛具有一定的挥发性和毒性，而双醛淀粉是一种多醛聚合物，不仅具有良好的生物相容性，且能够与多种胶原或明胶的氨基、亚氨基起交联反应，交联效果佳，目前多选用双醛淀粉作为交联剂使用。
14.优选的，所述亲水性胶体、绢云母粉和陶瓷微粉的质量比为(1.7-3):(0.4-0.9):(0.3-0.7)。
15.通过采用上述技术方案，优化亲水性胶体、绢云母粉和陶瓷微粉的质量比，以使得修复料不仅能够对裂缝孔隙进行填充修复，还能有效改善路面的耐磨性。
16.优选的，所述助剂为氧化聚乙烯蜡。
17.通过采用上述技术方案，氧化聚乙烯蜡具有优良的润湿性、分散性，喷烧时能够促进炭黑微粉在机制砂表面的均匀粘附，喷烧时作为助剂促进松香甘油酯的效用发挥，从而进一步改善路面的耐磨性，氧化聚乙烯蜡兼具良好的偶联性，调节体系粘度的同时，还能够改善机制砂与其它原料组分之间的粘结性，以改善新旧路面之间的粘结性和贴合性，改善混凝土的强度，提高对路面的修复效果。
18.优选的，所述炭黑微粉、机制砂、松香甘油酯和助剂的质量比为(1-2):(4-7):(0.4-0.9):(0.2-0.7)。
19.通过采用上述技术方案，优化炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和助剂之间的用量关系，调整配比关系，促进各组分之间的效用发挥，协同改善路面的耐磨性和抗压强度。
20.优选的，所述硅酸镁铝和油酸三乙醇胺的质量比为0.7:(2.4-3.6)。
21.通过采用上述技术方案，优化硅酸镁铝和油酸三乙醇胺的质量比，提高对早强钙质料的增效作用，以使得混凝土不仅具有优异的早期强度，而且在后期也能够具备良好的
强度增长。
22.优选的，以修复材料为基准，早强钙质料包括硅酸三钙11-19％，硅酸二钙14-20％，铝酸三钙15-21％，铁铝酸四钙12-18％，硫酸钙1-4％。
23.通过采用上述技术方案，优化早强钙质料的组分和用量，保证混凝土的早期强度，以使得修复路面时只需在夜间车辆较少的时候进行，无需封闭道路，保证日常的交通通行。
24.第二方面，本技术提供一种混凝土薄层修复材料的制备方法，采用如下的技术方案：一种混凝土薄层修复材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，对早强钙质料进行增效处理：将硅酸镁铝和油酸三乙醇胺混合均匀，将增效剂作为介质，对早强钙质料进行湿式球磨；步骤2，将经过步骤1处理的早强钙质料和剩余原料混合均匀制得修复材料。
25.通过采用上述技术方案，对早强钙质料进行湿式球磨，能够有效改善早强钙质料的晶型，采用增效剂作为介质，能够进一步改善早强钙质料的表面活性，与调节剂等复配后，以使得修复材料不仅具备优异的早强性能，而且具有良好的后期抗压强度的增长。
26.第三方面，本技术提供一种混凝土薄层修复材料的施工工艺，采用如下的技术方案：一种混凝土薄层修复材料的施工工艺，包括以下步骤：步骤一，刨铣混凝土破损部位至少两遍，沿混凝土破损部位周边向内延伸140-160mm进行加深刨铣处理，形成修复部；步骤二，将修复部的刨铣物清理干净，采用水流冲刷修复部并润湿，以使得修复部的湿度为70-85％；步骤三，将上述制得的混凝土薄层修复材料与水充分搅拌均匀制得拌合物，控制拌合物流动度为150-220mm，将拌合物直接涂抹至修复部。
27.采用上述施工步骤，施工简便，一般根据不同环境温度来控制水与修复材料的用量比，俗称水灰比，其具体的对应关系如表1所示。
28.表1温度/℃6-1010-1515-2020-2525-30水灰比0.2-0.220.22-0.240.24-0.260.26-0.280.28-0.32综上所述，本技术具有以下有益效果：1.采用亲水性胶体在交联剂的作用下固化交联，形成微囊，加入的绢云母粉和陶瓷微粉在微囊的形成中被包裹，以使得修复料不仅能够挤入混凝土内部孔隙、裂缝等位置，起到良好的修复效果，而且能够有效改善混凝土路面的耐磨性，以使得修复后的路面能够长久经受来往车辆和行人的摩擦，有效延长路面的使用寿命。
29.2.采用炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和助剂互相配合，并在特定条件下进行喷烧，松香甘油酯在喷烧时能够形成优良的粘结力，以使得炭黑微粉能够粘附在机制砂表面，在助剂的作用下，不仅能够有效促进与修复料、旧路面之间的粘结力，形成内部结构致密的混凝土结构，还能够与修复料协同改善混凝土的耐磨性能，从而提高对路面的修复效果，采用喷烧处理还能促进助剂的效用发挥，进一步提高对路面的修复效果。
30.3.对早强钙质料进行湿式球磨，能够有效改善早强钙质料的晶型，采用增效剂作
为介质，能够进一步改善早强钙质料的表面活性，与调节剂等复配后，以使得修复材料不仅具备优异的早强性能，而且具有良好的后期抗压强度的增长。
具体实施方式
31.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
32.本技术所用原料均为普通市售原料，其中明胶、阿拉伯胶、黄原胶均购自山东鲁森生物科技有限公司，陶瓷微粉和炭黑微粉购自连云港浩森矿产品有限公司。
33.修复料制备例制备例1修复料通过以下步骤制得：将亲水性胶体加入40℃的水中形成胶液，将绢云母粉和陶瓷微粉加入水中搅拌形成固含量为50％的浆液，将胶液进行搅拌，然后一边匀速滴加戊二醛一边加入浆液，戊二醛的加入量为亲水性胶体质量的1％，搅拌均匀制得修复料；其中亲水性胶体为质量比为1:0.5的阿拉伯胶和黄原胶，亲水性胶体、绢云母粉和陶瓷微粉的质量比为1.7:0.4:0.9。
34.制备例2修复料通过以下步骤制得：将亲水性胶体加入40℃的水中形成胶液，将绢云母粉和陶瓷微粉加入水中搅拌形成固含量为60％的浆液，将胶液进行搅拌，然后一边匀速滴加甲醛一边加入浆液，甲醛的加入量为亲水性胶体质量的2.5％，搅拌均匀制得修复料；其中亲水性胶体为质量比为1.2:1.5:1的明胶、卡拉胶和黄原胶，亲水性胶体、绢云母粉和陶瓷微粉的质量比为3:0.9:0.7。
35.制备例3修复料通过以下步骤制得：将亲水性胶体加入40℃的水中形成胶液，将绢云母粉和陶瓷微粉加入水中搅拌形成固含量为55％的浆液，将胶液进行搅拌，然后一边匀速滴加甲醛一边加入浆液，甲醛的加入量为亲水性胶体质量的2％，搅拌均匀制得修复料；其中亲水性胶体为质量比为1.2:1.5:1的卡拉胶、阿拉伯胶和黄原胶，亲水性胶体、绢云母粉和陶瓷微粉的质量比为3:0.9:0.7。
36.制备例4与制备例3的区别在于，水性胶体为质量比为1:1:0.6的明胶、阿拉伯胶和黄原胶，交联剂为双醛淀粉，其余均与制备例3相同。
37.制备例5与制备例4的区别在于，亲水性胶体、绢云母粉和陶瓷微粉的质量比为2.3:0.7:0.5，其余均与制备例4相同。
38.制备例6与制备例5的区别在于，亲水性胶体为质量比为1:1的明胶和卡拉胶，亲水性胶体、绢云母粉和陶瓷微粉的质量比为1.3:0.2:2；其余均与制备例5相同。
39.耐磨砂制备例制备例一耐磨砂通过以下步骤制得：将炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和氧化聚乙烯蜡混合均匀，一边搅拌一边喷烧处理5次，喷烧处理条件为：喷烧温度为100℃，每次喷烧时间为
8s，每次喷烧间隔3min；其中炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和氧化聚乙烯蜡的质量比为1:4:0.4:0.2。
40.制备例二耐磨砂通过以下步骤制得：将炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和氧化聚乙烯蜡混合均匀，一边搅拌一边喷烧处理10次，喷烧处理条件为：喷烧温度为120℃，每次喷烧时间为4s，每次喷烧间隔5min；其中炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和氧化聚乙烯蜡的质量比为2:7:0.9:0.7。
41.制备例三耐磨砂通过以下步骤制得：将炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和氧化聚乙烯蜡混合均匀，一边搅拌一边喷烧处理8次，喷烧处理条件为：喷烧温度为105℃，每次喷烧时间为6s，每次喷烧间隔4min；其中炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和氧化聚乙烯蜡的质量比为1.8:6:0.6:0.5。
42.制备例四耐磨砂通过以下步骤制得：将炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和氧化聚乙烯蜡混合均匀，一边搅拌一边喷烧处理3次，喷烧处理条件为：喷烧温度为95℃，每次喷烧时间为6s，每次喷烧间隔8min；其中炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和氧化聚乙烯蜡的质量比为0.4:8.2:0.2:0.1。实施例
43.实施例1混凝土薄层修复材料，由以下质量百分比的原料制成：硅酸三钙19％，硅酸二钙14％，铝酸三钙15％，铁铝酸四钙18％，硫酸钙1％，制备例一制得的耐磨砂15％，调节剂2％，增效剂1％，制备例1制得的修复料4％，二氧化硅余量；调节剂包括以下质量百分比的原料：聚羧酸减水剂7％，硼酸2％，硫酸钠16％，硫酸铝35％，碳酸钠余量；增效剂包括质量比为0.7:2.4的硅酸镁铝和油酸三乙醇胺。
44.混凝土薄层修复材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，对早强钙质料进行增效处理：将硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙和硫酸钙混合均匀得到早强钙质料，将硅酸镁铝和油酸三乙醇胺混合均匀作为介质，对早强钙质料进行湿式球磨，球磨时间为1h；步骤2，将经过步骤1处理的早强钙质料和剩余原料混合均匀制得修复材料。
45.混凝土薄层修复材料的施工工艺，包括以下步骤：步骤一，刨铣混凝土破损部位两遍，沿混凝土破损部位周边向内延伸160mm进行加深刨铣处理，形成修复部；步骤二，将修复部的刨铣物清理干净，采用水流冲刷修复部并润湿，以使得修复部的湿度为70％；步骤三，将上述制得的混凝土薄层修复材料与水充分搅拌均匀制得拌合物，水灰比为0.22，拌合物流动度为150mm，将拌合物直接涂抹至修复部。
46.实施例2与实施例1的区别在于，混凝土薄层修复材料，由以下质量百分比的原料制成：硅酸三钙11％，硅酸二钙20％，铝酸三钙21％，铁铝酸四钙12％，硫酸钙4％，制备例一制得的
耐磨砂7％，调节剂6％，增效剂4％，制备例1制得的修复料10％，二氧化硅余量；调节剂包括以下质量百分比的原料：聚羧酸减水剂12％，硼酸4.5％，硫酸钠24％，硫酸铝27％，碳酸钠余量；增效剂包括质量比为0.7:3.6的硅酸镁铝和油酸三乙醇胺。
47.混凝土薄层修复材料的施工工艺，包括以下步骤：步骤一，刨铣混凝土破损部位两遍，沿混凝土破损部位周边向内延伸150mm进行加深刨铣处理，形成修复部；步骤二，将修复部的刨铣物清理干净，采用水流冲刷修复部并润湿，以使得修复部的湿度为80％；步骤三，将上述制得的混凝土薄层修复材料与水充分搅拌均匀制得拌合物，水灰比为0.22，拌合物流动度为200mm，将拌合物直接涂抹至修复部。
48.其余均与实施例1相同。
49.实施例3与实施例1的区别在于，混凝土薄层修复材料，由以下质量百分比的原料制成：硅酸三钙15％，硅酸二钙17％，铝酸三钙21％，铁铝酸四钙15％，硫酸钙2.5％，制备例一制得的耐磨砂11％，调节剂4％，增效剂2.5％，制备例1制得的修复料7％，二氧化硅余量；其余均与实施例1相同。
50.实施例4与实施例3的区别在于，增效剂包括质量比为0.7:3的硅酸镁铝和油酸三乙醇胺，其余均与实施例3相同。
51.实施例5与实施例4的区别在于，调节剂包括以下质量百分比的原料：聚羧酸减水剂10％，硼酸3％，硫酸钠20％，硫酸铝30％，碳酸钠余量；其余均与实施例4相同。
52.实施例6与实施例5的区别在于，选用制备例2制得的修复料，其余均与实施例5相同。
53.实施例7与实施例5的区别在于，选用制备例3制得的修复料，其余均与实施例5相同。
54.实施例8与实施例5的区别在于，选用制备例4制得的修复料，其余均与实施例5相同。
55.实施例9与实施例5的区别在于，选用制备例5制得的修复料，其余均与实施例5相同。
56.实施例10与实施例5的区别在于，选用制备例6制得的修复料，其余均与实施例5相同。
57.实施例11与实施例9的区别在于，选用制备例二制得的耐磨砂，其余均与实施例9相同。
58.实施例12与实施例9的区别在于，选用制备例三制得的耐磨砂，其余均与实施例9相同。
59.实施例13与实施例9的区别在于，选用制备例四制得的耐磨砂，其余均与实施例9相同。
60.对比例对比例1与实施例12的区别在于，将早强钙质料等量替换为普通硅酸盐水泥，其余均与实施例12相同。
61.对比例2与实施例12的区别在于，不加入增效剂，也不对早强钙质料进行增效处理，其余均与实施例12相同。
62.对比例3与实施例12的区别在于，修复料通过以下步骤制得：将明胶、阿拉伯胶、黄原胶、绢云母粉和陶瓷微粉混合均匀制得修复料；其余均与实施例12相同。
63.对比例4与实施例12的区别在于，将耐磨砂等量替换为机制砂，其余均与实施例12相同。
64.对比例5与实施例12的区别在于，耐磨砂通过以下步骤制得：将炭黑微粉、机制砂和松香甘油酯和氧化聚乙烯蜡混合均匀制得耐磨砂；其余均与实施例12相同。
65.性能检测试验将实施例1-13和对比例1-5制得的混凝土薄层修复材料根据gb/t25181-2019《预拌砂浆》测量7h、1d和28d抗压强度以及粘接强度；根据jtg e30-2005《水泥混凝土耐磨性试验方法》测量磨耗量；结果记录在表2。
66.表2
结合实施例1-13并结合表2可以看到，采用本技术制得的混凝土薄层修复材料，超早强，1h的抗压强度即可达到25mpa以上，同时具有良好的后期抗压强度的增长；还具有优良的耐磨性能和粘结强度，新旧路面的粘结力佳，修复后的路面能够长久经受来往车辆和行人的摩擦，耐磨性优异。
67.结合实施例12和对比例1-2并结合表2可以看出，对比例1中采用普通的硅酸盐水泥，其凝结硬化慢，早期强度低，路面修复周期长，采用对比例1制得的修复材料对路面进行修复时，则需要封闭道路，中断交通，会严重影响道路的通行，增加交通压力。而对比例2中虽然加入了早强钙质料，但是未加入增效剂对其进行增效处理，虽然对比例2制得的修复料早期强度比对比例1的更佳，但是后期抗压强度则无太大的明显增长，由此可见采用增效剂在一定条件下对早强钙质料进行增效处理，保证修复材料的早期强度，经过增效处理的早强钙质料和调节剂复配，以使得修复材料不仅具备优异的早强性能，而且具有良好的后期抗压强度的增长，显著改善对路面的修复效果。
68.结合实施例12和对比例3并结合表2可以看到，对比例3仅将修复料中的各原料组分简单混匀，其制得的修复材料不仅整个龄期的抗压强度欠佳，新旧路面的粘结力和耐磨性也不佳，短时间内容易再次出现裂缝、剥落、露骨或孔洞等现象；这是由于亲水性胶体在交联剂的作用下固化交联，形成微囊，加入的绢云母粉和陶瓷微粉在微囊的形成中被包裹，
以使得修复料不仅能够挤入混凝土内部孔隙、裂缝等位置，起到良好的修复效果，而且能够有效改善混凝土路面的耐磨性，以使得修复后的路面能够长久经受来往车辆和行人的摩擦，有效延长路面的使用寿命，显著改善对路面的修复效果。
69.结合实施例12和对比例4-5并结合表2可以看出，对比例4中采用普通的机制砂，其制得的修复材料抗压强度有所下降，其磨耗量明显增大，耐磨性显著降低，而对比例5仅将耐磨砂中的各原料组分简单混匀，其制得的修复材料的综合性能相较于对比例4稍好，但依旧无法有效的提高修复材料的综合性能。这是由于松香甘油酯在喷烧时能够形成优良的粘结力，以使得炭黑微粉能够粘附在机制砂表面，在助剂的作用下，不仅能够有效促进与修复料、旧路面之间的粘结力，形成内部结构致密的混凝土结构，还能够与修复料协同改善混凝土的耐磨性能。由此可见只有采用本技术特定的制备方法制得的耐磨砂，与其它原料组分互相配合，才能显著改善对路面的修复效果。
70.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。