一种针对坑槽病害的双组分水泥基修复材料

1.本发明属于路面修复技术领域，特别涉及一种针对坑槽病害的双组分新型水泥基修复材料。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.沥青混凝土路面具有行车平稳、舒适、噪音低、养护维修方便、可以再生利用等优点，在各类公路和城市道路，尤其是高等级道路中得以广泛使用，但随着道路交通的开放，路面直接承受交通荷载和自然环境的综合作用，再加上沥青材料本身质量的参差不齐，路面易于发生破坏，随着服务年限的增加，材料逐渐老化后，在水温作用下材料内部结构破坏，常见的沥青早期破坏现象有：泛油、波浪、裂缝、坑槽等，严重威胁着行车安全。目前，针对如坑槽等路面病害的修复方法多采用热拌沥青混合料，但由于材料与水泥混凝土等无机材料界面粘结不良、变形不协调、且热拌沥青工作量大、使用过程中需要加热造成较大的能源损耗。故现在针对小规模的病害多采用冷拌沥青进行修复，而沥青由于破乳时间的限制，导致开放交通的时间较长，因此，研发一种快硬早强、界面粘结性能良好、绿色环保的新型沥青混凝土路面修复材料迫在眉睫，并具有极其广阔的应用前景。
4.如何加快乳化沥青的破乳速度的同时利用其对路面的积极影响，并提高乳化沥青混凝土的早期强度成为沥青路面快速修复的难题。而磷酸镁水泥因其快硬早强、粘结能力强等性能优势，已经被应用在路面快速修补方面。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的存在的不足，本发明旨在提供一种能够解决上述问题的路面病害修复材料，材料具备修复时间短，粘结性能出色且施工简单的性能优势。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明的第一个方面，提供了一种针对坑槽病害的双组分水泥基修复材料，包括：a型粉料：1～100份，b型粉料：1～50份；乳化沥青为mpc总质量的15％～30％，碎石为mpc总质量1.25～4倍；
8.其中，所述的a型粉料由如下重量份的原料组成：重烧氧化镁：30～80份，硼砂：5～15份，外加剂：0～5份，标准砂：0～20份；
9.所述的b型粉料由如下重量份的原料组成：磷酸二氢铵：10～50份，粉煤灰：10～30份。
10.本发明将磷酸镁水泥与乳化沥青进行有机-无机地复合，可以有效地发挥材料优势并具备工程应用性。
11.本发明将mpc材料两大主要反应物氧化镁和磷酸二氢铵分别作为a、b粉体的主要
成分加以其它辅助材料，后需乳化沥青、水拌合再加入固定级配的碎石拌合成混凝土用于修复坑槽病害。
12.本发明的第二个方面，提供了一种针对坑槽病害的双组分水泥基修复材料的制备方法，包括：
13.将a型粉料、b型粉料分别混合均匀，密封备用；
14.将a型粉料、b型粉料与标准砂混合均匀，得到固体混合料；
15.将乳化沥青和水混合均匀，得到混合液；
16.将所述固体混合料加入到所述混合液中，再加入碎石，混合均匀后，即得。
17.本发明的有益效果
18.(1)本发明的乳化沥青混合料解决了热拌沥青现场操作复杂，且耗费大量人力物力的问题，在实际应用过程中现场多以摊铺的方式为主，无需采用搅拌设备及大型施工设备，节约能源，绿色环保，施工简便。
19.(2)本发明将mpc材料与乳化沥青材料进行有机无机复合，mpc的酸碱中和反应能消耗大量乳化沥青中的水分，释放反应热，这两点能有效地加速乳化沥青的破乳，而乳化沥青能提供柔性粘结，mpc材料则能提供刚性粘结，复合材料交互作用形成多重粘结结构，满足修复材料的力学性能要求及粘结性能要求。
20.(3)本发明材料的凝结时间短，硬化时间控制在2小时之内，早期强度发展迅速，养护要求较低，且养护时间较短、开放交通快，进而对交通影响较小。
21.(4)本发明制备方法简单、实用性强，易于推广。
具体实施方式
22.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
23.一种针对坑槽病害的双组分新型水泥基修复材料，包括以下质量份数的原料：a型粉料：1～100份，b型粉料：1～50份；
24.进一步的，沥青路面修复材料中，碎石按照mpc总质量1.25～4倍添加，碎石选择粒径较小且差异性较小(可参照道路养护标准中的碎石粒径要求)，碎石的添加量过小会导致原有沥青路面与修补区域均一性差异过大，且路面的防滑性能较差；而碎石占比过大导致材料未能将碎石包裹，集料间的凝结性能受到影响，经试验得到，石子在mpc质量的1.25～4倍之间时，性能较为出色。
25.乳化沥青按照mpc总质量的15％～30％添加(a/c＝15％～30％)，总水灰比w/c＝0.15～0.30调节。乳化沥青掺量过少会导致mpc粉料不能被完全包裹，出现离析现象，使得材料的均匀性受到影响，乳化沥青掺量过多，导致材料的力学性能及凝结时间大打折扣，材料失去自身的性能优势，经查阅相关文献及试验测试得，乳化沥青掺量在15％～30％之间时复合材料的性能优势明显。
26.所述的a型粉料，由重烧氧化镁：30～80份，硼砂：5～15份，外加剂：0～5份，标准砂：0～20份配制而成；
27.所述的外加剂，由消泡剂：0～10份，减水剂：0～20份配制而成；
28.所述的消泡剂采用有机硅粉末，减水剂采用萘系减水剂、聚羧酸减水剂的一种或几种；
29.所述的b型粉料，由磷酸二氢铵：10～50份，粉煤灰：10～30份配制而成；
30.所述的乳化沥青采用慢裂快凝型阳离子乳化沥青，固含量为50％～60％；
31.所述的一种针对坑槽病害的双组分新型水泥基修复材料的操作方法为，将上述的a型粉料按照设计配合比混合均匀，密封备用；再将上述b型粉料按配合比混合均匀，密封备用；待到路面修复时，将a、b料和一定质量的标准砂混合均匀，再将称量好的乳化沥青和水混合搅拌1～2min，后将混合后的a、b料控制在1min左右均匀地倒入，再加入一定质量比的碎石，搅拌均匀后摊铺在已经清理好的待修补路面上，再将材料捣实、压实、铺平之后，进行自然养护2～5小时即可。
32.本发明是通过将mpc加入乳化沥青形成有机-无机复合体系，通过磷酸镁水泥的水化可以消耗乳化沥青中的水分，且水泥水化释放出来的水化热也可以加速乳化沥青的破乳速度，而乳化沥青经过破乳过程后，能恢复原有的粘结性能，并与mpc材料发生交互作用，形成介于mpc材料和乳化沥青之间的一种半刚性的胶凝材料，可以充分利用并发挥mpc水泥材料力学性能出色和乳化沥青材料柔韧性好的优点，极大地拓展了mpc材料和乳化沥青单一体系的应用领域，并填补了在道路快速修复材料领域的空白。
33.下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
34.以下实施例中，消泡剂采用有机硅粉末，购自江苏苏博特新材料有限公司，减水剂采用聚羧酸减水剂，购自江苏苏博特新材料有限公司。增稠剂为粉状羟丙基甲基纤维素，购买于任丘市巨亿化工有限公司，其他各原料皆为市售产品。
35.实施例一：一种针对坑槽病害的双组分新型水泥基修复材料，采用了如下质量份配比：a型粉料78份，其中包括重烧氧化镁粉末55份，粉煤灰20份，标准砂10份，外加剂3份；b型粉料22份，其中包括磷酸二氢铵(adp)粉末20份，硼砂2份；采用固含量为60％的阳离子乳化沥青40份，水的掺量按照理论用水量w/c＝0.18掺加，碎石按照mpc总质量2.5倍添加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量；路面修复时，先将a、b粉料混合均匀，干拌1min后，将乳化沥青和水加入拌好的粉料中，搅拌3min后，将拌合物浇筑在清理好的待修补路面上，自然养护2～3小时即可。
36.进一步的，外加剂包括减水剂1.5份，增稠剂1.0份，消泡剂0.5份。
37.进一步的，在材料摊铺结束后，凝结硬化时间在45min左右，凝结硬化后自然养护3h即可开放交通。
38.实施例二，本实施具体方式与实施例一仅有下述材料的比例分数不同，操作步骤及材料组成基本一致，采用了如下质量份配比：a型粉料72份，其中包括重烧氧化镁粉末50份，粉煤灰20份，标准砂15份，外加剂2份；b型粉料23份，其中包括磷酸二氢铵(adp)粉末20份，硼砂3份；采用固含量为60％的阳离子乳化沥青30份，水的掺量按照理论用水量w/c＝0.17掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量，碎石按照mpc总质量1.25倍添加。
39.外加剂包括减水剂1份，增稠剂0.8份，消泡剂0.2份；该实施方式凝结时间在35min左右，自然养护至3h即可。
40.实施例三，本实施具体方式与实施例一仅有下述材料的比例分数不同，操作步骤及材料组成基本一致，采用了如下质量份配比：a型粉料62份，其中包括重烧氧化镁粉末60份，标准砂10份，外加剂2份；b型粉料24份，其中包括磷酸二氢铵(adp)粉末20份，硼砂4份；采用固含量为60％的阳离子乳化沥青35份，水的掺量按照理论用水量w/c＝0.18掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量，碎石按照mpc总质量2.5倍添加。
41.外加剂包括减水剂0.75份，增稠剂1份，消泡剂0.25份；该实施方式凝结时间在45min左右，自然养护至2h即可。
42.实施例四，本实施具体方式与实施例一仅有下述材料的比例分数不同，操作步骤及材料组成基本一致，采用了如下质量份配比：a型粉料52份，其中包括重烧氧化镁粉末50份，标准砂20份，外加剂2份；b型粉料28份，其中包括磷酸二氢铵(adp)粉末25份，硼砂3份；采用固含量为60％的阳离子乳化沥青35份，水的掺量按照理论用水量w/c＝0.16掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量，碎石按照mpc总质量4倍添加。
43.外加剂包括减水剂1份，增稠剂1.5份，消泡剂0.3份；该实施方式凝结时间在60min左右，自然养护至5h即可。
44.实施例五，本实施具体方式与实施例一仅有下述材料的比例分数不同，操作步骤及材料组成基本一致，采用了如下质量份配比：a型粉料63份，其中包括重烧氧化镁粉末60份，外加剂3份；b型粉料23份，其中包括磷酸二氢铵(adp)粉末20份，硼砂3份；采用固含量为60％的阳离子乳化沥青30份，水的掺量按照理论用水量w/c＝0.18掺加，实际用水量为理论用水量减去乳化沥青含水量，碎石按照mpc总质量1.5倍添加。
45.外加剂包括减水剂0.75份，增稠剂1份，消泡剂0.25份；该实施方式凝结时间在33min左右，自然养护至3h即可。
46.将实施例1～5配得的mpc-乳化沥青有机无机复合材料测试其凝结时间与不同龄期的抗折、抗压强度，结果如表1所示。
47.表1修复材料性能测试结果
[0048][0049]
由上述试验数据可知，本发明材料的凝结时间控制在1h以内，自然养护至3h即可完全开放交通，对交通影响较小，大大地减少了经济损失和安全隐患；并且mpc材料的快硬
早强性能使得其1h内强度发展迅速，满足沥青路面对修补材料的性能要求，并且乳化沥青在破乳之后给mpc材料带来了粘结强度的提升，复合材料和集料之间不仅靠mpc材料的物理粘结，也可以通过乳化沥青进行有机粘结，有效地减少了mpc材料的脆性破坏，也缩短了乳化沥青材料的破乳时间。故采用本发明制备的mpc-乳化沥青有机无机复合材料，满足了快速修补路面病害的路用要求，可以应用到沥青路面的简便快速修复。
[0050]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。