一种用于道路路肩纵向裂缝修复的高流动性MPC材料及其制备方法

一种用于道路路肩纵向裂缝修复的高流动性mpc材料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于路面修复技术领域，具体涉及一种用于道路路肩纵向裂缝修复的高流动性mpc材料及其制备方法。


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.随着经济的不断发展，高速公路的四通八达为人们带来了无数便利。针对高速公路的填方路段，为便于路面水(主要是降雨)排泄，降低路面水对边坡的冲刷，一般会在路肩边缘设置边沟，用于汇集路面水，并集中引排。边沟一般为u型，采用预制混凝土板砌筑而成。而这种排水方式主要存在两方面问题：
4.其一是道路施工及路面沉降问题。边沟在路面的最外侧、最靠近边坡，由于建设期道路边缘与内侧路基压实度不均匀，且运营期受边坡滑动趋势影响，路基边缘和内侧的沉降量会存在差异，路基边缘沉降量通常较大，导致边沟与路肩边缘经常出现长度几米、几十米的纵向裂缝。这种纵向裂缝会造成路面水沿裂缝下渗，影响路基和边坡稳定性，造成路基脱空、塌陷等病害，雨季甚至会造成边坡局部滑坡。其二是强降雨造成的冲刷损害。高速公路路面排水主要依靠道路两侧散排或沿拦水埂汇流至急流槽进行排水。急流槽纵向间距一般为20～40米，由于道路宽度大，水流汇聚面积广，路面平坦，纵横坡较小的问题，发生强降雨时公路两侧路面沿拦水埂带状水流多，散排水常常对路面边坡造成严重冲刷，地表水大量流入路面边缘处，进一步加大水分对路基填料损伤，甚至出现冻胀、翻浆及路堤失稳等病害。
5.目前，常用的处理方式是：水泥砂浆灌缝和抹面。但水泥砂浆流动性差，对开度小于其颗粒粒径3～5倍以下的裂缝难以深入，缝隙充填率低；且与原有界面的粘结强度低，结果是裂缝修复效果不理想、易复发，通常修复后1～2年即复发。因此，研发一种流动性强、凝固速度快、早期强度高、使用寿命长的裂缝灌浆材料迫在眉睫。


技术实现要素：

6.针对上述技术问题，本发明提供了一种用于道路路肩纵向裂缝病害修复的高流动性mpc(磷酸镁)材料及其制备方法。
7.为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一方面，提供了一种用于道路路肩纵向裂缝病害修复的高流动性mpc材料，所述高流动性mpc材料由以下重量份原料制备而成：羟基活化电熔镁30～40份，磷酸二氢铵26～34份，硼砂1.4～2.1份，偏高岭土10～15份，固废填料29～46份，水30份，聚羧酸醚接枝改性剂1～3份，双氧水8-12份，柠檬酸0.2-1份。
9.优选的，所述羟基活化电熔镁为300～400目，纯度为95％；
10.优选的，所述磷酸二氢铵为工业级，纯度为99％；
11.优选的，所述偏高岭土为1250目，平均粒径为8μm；
12.优选的，所述固废填料为粉煤灰，硅灰；
13.优选的，聚酸酸醚改性剂通过聚羧酸与聚丙二醇单甲醚的酯化反应聚合得到；
14.进一步优选的，所述硅灰为一级硅灰，目数为325目；
15.进一步优选的，所述粉煤灰为一级粉煤灰，目数为325；
16.进一步优选的，所述聚羧酸主链相对分子量为8500～38000；
17.进一步优选的，所述聚丙二醇单甲醚相对分子量为400～3300。
18.进一步优选的，所述高流动性快速修补材料由以下重量份组成：羟基活化电熔镁35份，磷酸二氢铵28份，硼砂1.8份，高岭土10份，固废填料35份，水30份，聚羧酸醚接枝改性剂2份，双氧水10份、柠檬酸0.5份。
19.一种用于道路路肩纵向裂缝病害修复的高流动性mpc材料的制备方法，包括如下步骤：
20.(1)称取羟基活化电熔镁，将其加入到双氧水的柠檬酸溶液中，室温下搅拌，得到氧化镁；
21.(2)使用聚羧酸醚接枝改性剂与氧化镁水浴加热搅拌；
22.(3)将步骤(2)中制得的改性氧化镁与磷酸二氢铵、固废填料、硼砂、偏高岭土混合均匀得到成品。
23.进一步的，步骤(1)中搅拌时间为0.1-4h。
24.进一步的，步骤(2)中水浴加热温度为60-80℃；时间为0.1-4h。
25.本发明在常规mpc材料的基础上，通过锚固与枝接的方式，使用特定物质对氧化镁进行表面改性，成功制备了一种在相同水灰比下，相对传统配方具有更强流动性的新型高流动性mpc材料，可以实现mpc材料应用于微小裂缝的灌浆领域。本发明所述的一种用于道路边坡快速修补领域的高流动性mpc材料核心创新点与技术原理如下：
26.1、本发明通过对氧化镁进行羟基化反应，增加氧化镁表面羟基数量，增强其表面羟基活性，为进一步枝接其它改性剂提供了丰富的活性位点。并且由于氧化镁表面活性的增强，使得材料固化过程中生成的鸟粪石晶体晶胞尺寸明显增大，增强了材料的各时期强度，尤其是前后期强度，并明显提升了材料的使用寿命。
27.2、本发明通过使用一种聚羧酸醚接枝改性剂，通过特定反应条件将接枝到羟基化增活的改性氧化镁上，利用改性剂中的羧基与氧化镁表面的羟基反应形成锚固作用，使得改性剂牢固的连接在氧化镁上。氧化镁与改性剂成功接枝后，由于改性剂中含有醚基侧链，可以为其提供润滑与空间位阻作用，实现相对于传统配方相同水灰比下的更高的流动性。
28.本发明与现有传统道路边坡修补材料相比具有以下优点：
29.1、本发明通过对氧化镁进行表面改性，使用聚羧酸醚与羟基活化改性后的氧化镁进行反应，实现了mpc材料不损失早期强度下的流动性提高，在相同水灰比下，相对于传统配方mpc修补材料具有更强的流动性；
30.2、本发明基料使用的mpc材料具有速凝高强的性能，其修补速度、早中后期强度都是普通补缝水泥砂浆无法匹敌的。使用本发明制备的高流动性改性mpc材料在道路修补1h
后即可完成通车，施工简单，极大降低了人工及时间成本；
31.3、本发明在对氧化镁进行高流动性改性时产生的锚固作用，也会对材料的凝结产生有利影响，由于氧化镁表面高活性羟基的存在，使得其固化过程中生成的鸟粪石斜方晶体块更大，使得材料凝固后更加稳定，耐候性更强，相比普通补缝材料及传统mpc材料具有更长的使用寿命。
具体实施方式
32.应该指出，以下详细说明都是示例性的，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。
33.实施例1：
34.(1)称取一定质量的电熔镁，将其加入到双氧水的柠檬酸溶液中，室温下搅拌2h，称取比例为电熔镁30份，双氧水10份，柠檬酸0.5份；
35.(2)使用多聚羧醚接枝聚合物与改性后的氧化镁在70℃条件下水浴搅拌2h，物料比例为多聚羧醚接枝聚合物1份，步骤(1)中制得的氧化镁30份；
36.(3)将步骤(3)中制得的改性氧化镁与磷酸二氢铵、固废填料、硼砂、偏高岭土混合均匀得到成品，称取比例为改性电熔镁30份，磷酸二氢铵26份，固废填料29份，硼砂1.4份，偏高岭土10份。
37.实施例2：
38.(1)称取一定质量的电熔镁，将其加入到双氧水的柠檬酸溶液中，室温下搅拌2h，称取比例为电熔镁35份，双氧水10份，柠檬酸0.5份；
39.(2)使用多聚羧醚接枝聚合物与改性后的氧化镁在70℃条件下水浴搅拌2h，物料比例为多聚羧醚接枝聚合物2份，步骤(1)中制得的氧化镁35份；
40.(3)将步骤(3)中制得的改性氧化镁与磷酸二氢铵、固废填料、硼砂、偏高岭土混合均匀得到成品，称取比例为改性电熔镁35份，磷酸二氢铵28份，固废填料35份，硼砂1.8份，偏高岭土10份。
41.本发明中根据实施例2中操作方式与原料组成制备得到混凝土，将其浇注于100mm
×
100mm
×
100mm的混凝土模具中，根据gb/t50081-2010《普通混凝土力学性能试验方法标准》对上述经过试件进行抗压强度检测。一种用于道路路肩纵向裂缝病害修复的高流动性mpc材料，其性能经测试表征得到数据：1h，1d，7d，28d抗压强度分别为32.5mpa，48.3mpa，83.1mpa，113.7mpa。
42.冻融循环测试根据gb/t33011-2016《建筑用绝热制品抗冻融性能的测定》中方法进行测试。试样经过300次从-20℃干燥条件到20℃浸水条件的连续循环，通过试样吸水量的变化以及压缩强度或应力的变化来测定抗冻融性能。经过测试计算得到300次冻融试验后，试块的吸水性质量分数变化wm仅为2.2％，试块的压缩强度δσwet为10.81％，δσdry为10.31％。
43.实施例3：
44.(1)称取一定质量的电熔镁，将其加入到双氧水的柠檬酸溶液中，室温下搅拌2h，称取比例为电熔镁40份，双氧水10份，柠檬酸0.5份；
45.(2)使用多聚羧醚接枝聚合物与改性后的氧化镁在70℃条件下水浴搅拌2h，物料比例为多聚羧醚接枝聚合物1份，步骤(1)中制得的氧化镁40份；
46.(3)将步骤(3)中制得的改性氧化镁与磷酸二氢铵、固废填料、硼砂、偏高岭土混合均匀得到成品，称取比例为改性电熔镁40份，磷酸二氢铵34份，固废填料46份，硼砂2.1份，偏高岭土15份。
47.表1为实施例1-3的性能测试结果。
48.表1.实施例材料性能测试
[0049][0050]
最后应该说明的是，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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。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。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。