一种高抗冻性水泥基快速修复材料及其制备方法与流程

2021-01-31 00:01:28|

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本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种高抗冻性水泥基快速修复材料及其制备方法。

背景技术：

水泥及材料在使用过程中，受温湿度的变化、外部荷载等各种因素的影响，水泥内部或表面会产生大量不同形貌、不同尺寸的微裂纹或缺陷，在各因素的作用下，这些微裂纹或缺陷不断发展，最终形成宏观裂纹。

在高海拔地区，温度常年为零下10℃到零下30℃不等，使得路面开裂后因为低温很容易再次开裂，修复较为困难，现有的修复材料难以满足要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高抗冻性水泥基快速修复材料及其制备方法，旨在解决现有的修复材料防冻性能不够，从而在修复后容易开裂的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种高抗冻性水泥基快速修复材料，其原料按照重量份包括硅酸盐水泥25-40份、金刚砂10-15份、石英砂8-13份、粉煤灰15-20份、微硅粉10-13份、减水剂3-5份、防冻剂5-8份、抗寒抗低寒高效引气粉剂1-3份和耐低温乳胶粉3-7份。

其中，所述减水剂包括木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物和水溶性树脂磺酸盐类的其中任意一种。

其中，所述防冻剂为亚硝酸钠、硝酸钙复合防冻剂中的任意一种。

其中，所述抗低寒高效引气粉剂为：松香皂、松香热聚物、烷基磺酸钠、直链烷基磺酸盐和十二烷基硫酸盐中任意一种。

第二方面，本发明还提供一种高抗冻性水泥基快速修复材料的制备方法，包括：向硅酸盐水泥中加入金刚砂和石英砂；对第一混合体的缝隙进行填充得到第二混合体；在第二混合体中加入减水剂和防冻剂；加入抗低寒高效引气粉剂；加入耐低温乳胶粉。

其中，所述在第二混合体中加入减水剂和防冻剂的具体步骤是：

向第二混合体中加入减水剂搅拌3-5min；继续搅拌并均匀加热至30-40℃，加入防冻剂，再持续搅拌5-10min。

其中，所述加入抗低寒高效引气粉剂的具体步骤是：将抗低寒高效引起粉剂按照1:100稀释成发泡液并放入发生器中；将计量泵插入发生器中，持续泵出空气对发泡液进行发泡；将发泡后的抗低寒高效引起粉剂加入第二混合体中，持续搅拌10-20min；补充加入硅盐酸水泥调整粘稠度。

其中，所述补充加入硅盐酸水泥调整粘稠度的具体步骤是：

采用玻璃毛细管粘度计对粘稠度进行测量得到第一粘度，和目标粘度比较计算得到差值；

缓慢加入1份硅盐酸水泥并进行高速搅拌；

采用玻璃毛细管粘度计对粘稠度进行测量得到第二粘度；

将第二粘度和差值比较，若小于1/2则再次加入1份硅盐酸水泥；若大于1/2则采用如下公式进行添加:

其中a为添加量，b为第二粘度，c为第一粘度和目标粘度的差值；

再次采用玻璃毛细管粘度计对粘稠度进行测量，如果粘度在目标范围内，则停止添加。

本发明的一种高抗冻性水泥基快速修复材料及其制备方法，硅酸盐水泥作为整个修复材料最主要的部分。金刚砂和石英砂硬度高，颗粒小，加入水泥中可以提高修复材料的强度，从而可以使得在修复后强度较高，不容易再次损坏，粉煤灰和微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，在提高强度的同时，还可以吸收部分水分，以减少水泥中游离水的存在，以提高抗冻性能。所述减水剂可以维持混凝土坍落度不变，同时能减少拌合用水量，使得水泥中的含水量更少，所述防冻剂使得可以在负温下硬化，避免游离水结冰，从而可以增强抗冻性能，所述抗低寒高效引气粉剂可以在混凝土中引入大量分布均匀的微小气泡，以减少混凝土泌水离析，改善和易性，并能显著提高修复材料的抗冻性能。从而可以极大地提高水泥的抗冻性能，使得路面在修复后可以使用更长的时间，从而解决现有的修复材料防冻性能不够，从而在修复后容易开裂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种高抗冻性水泥基快速修复材料的制备方法的流程图；

图2是本发明的向硅酸盐水泥中加入金刚砂和石英砂的流程图；

图3是本发明的对第一混合体的缝隙进行填充得到第二混合体的流程图；

图4是本发明的加入抗低寒高效引气粉剂的流程图；

图5是本发明的补充加入硅盐酸水泥调整粘稠度的流程图；

图6是本发明的在第二混合体中加入减水剂和防冻剂的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

一方面，本发明提供一种高抗冻性水泥基快速修复材料，其原料按照重量份包括：

硅酸盐水泥25-40份、金刚砂10-15份、石英砂8-13份、粉煤灰15-20份、微硅粉10-13份、减水剂3-5份、防冻剂5-8份、抗寒抗低寒高效引气粉剂1-3份和耐低温乳胶粉3-7份。

在本实施方式中，硅酸盐水泥的主要矿物组成是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙决定着硅酸盐水泥四个星期内的强度；硅酸二钙四星期后才发挥强度作用，约一年左右达到硅酸三钙四个星期的发挥强度；铝酸三钙强度发挥较快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1至3天或稍长时间内的强度起到一定的作用；铁铝酸四钙的强度发挥也较快，但强度低，对硅酸盐水泥的强度贡献小，使得硅酸盐水泥作为整个修复材料最主要的部分。金刚砂和石英砂硬度高，颗粒小，加入水泥中可以提高修复材料的强度，从而可以使得在修复后强度较高，不容易再次损坏，粉煤灰是由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物。如燃煤电厂从烟道气体中收集的细灰。飞灰是煤粉进入1300～1500℃的炉膛后，在悬浮燃烧条件下经受热面吸热后冷却而形成的，微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆与耐火材料浇注料中，掺入可以显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能，并且还具有保水、防止离析、泌水的作用，使得水泥中间的缝隙可以得到较好的填充，在提高强度的同时，还可以吸收部分水分，以减少水泥中游离水的存在，以提高抗冻性能。所述减水剂包括木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物和水溶性树脂磺酸盐类的其中任意一种，可以维持混凝土坍落度不变，同时能减少拌合用水量，使得水泥中的含水量更少，从而避免产生过多的游离水而影响防冻性能；所述防冻剂为亚硝酸钠、硝酸钙复合防冻剂中的任意一种，使得可以在负温下硬化，避免游离水结冰，从而可以增强抗冻性能，所述抗低寒高效引气粉剂为：松香皂、松香热聚物、烷基磺酸钠、直链烷基磺酸盐和十二烷基硫酸盐中任意一种，可以在混凝土中引入大量分布均匀的微小气泡，以减少混凝土泌水离析，改善和易性，并能显著提高修复材料的抗冻性能。从而可以极大地提高水泥的抗冻性能，使得路面在修复后可以使用更长的时间，从而解决现有的修复材料防冻性能不够，从而在修复后容易开裂的问题。

第二方面，请参阅图1，本发明提供一种高抗冻性水泥基快速修复材料的制备方法，包括：

s101向硅酸盐水泥中加入金刚砂和石英砂；

请参阅图2，具体步骤是：

s201将金刚砂和石英砂过筛，去除杂质；

金刚砂和石英砂中可能会含有其他杂质，这些杂质的存在会增加修复材料中游离水的数量，并降低水泥的力学性能，因此需要事先滤除。

s202将硅酸盐水泥混入水中搅拌均匀；

将硅酸盐水泥混入水中搅拌均匀使得可以增加流动性，便于更加均匀地加入其他材料。

s203向硅酸盐水泥中加入金刚砂搅拌；

金刚砂具有很高的强度及良好的抗氧化性能，在极端温度下不易变形，将金刚砂加入硅酸盐水泥中，可以提高水泥的强度和硬度。

s204向硅酸盐水泥中加入石英砂搅拌得到第一混合体。

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、化学性能稳定的硅酸盐矿物，加入水泥后可以进一步改善水泥的硬度。

s102对第一混合体的缝隙进行填充得到第二混合体；

请参阅图3，具体步骤是：

s301将第一混合体加热至50-60℃；

将第一混合体持续搅拌并加热到50℃左右可以增强水泥的流动性和活性，使得缝隙中可以更加充分地填入材料。

s302向第一混合体中加入粉煤灰并进行搅拌；

粉煤灰是由燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物，由于表面张力作用，飞灰大部分呈球状，表面光滑，微孔较小，可以填充水泥之间的缝隙，同时还可以吸收水分，以减少水泥中游离水的存在，提高抗冻性能。

s303缓慢加入微硅粉并进行搅拌得到第二混合体。

微硅粉也能填充水泥颗粒之间的孔隙，同时还能与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体，能显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能，并且还可以进一步减少水分，提高抗冻性能。

s103在第二混合体中加入减水剂和防冻剂；

请参阅图6，具体步骤是：

s601向第二混合体中加入减水剂搅拌3-5min；

s602继续搅拌并均匀加热至30-40℃，加入防冻剂，再持续搅拌5-10min。

所述减水剂包括木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物和水溶性树脂磺酸盐类的其中任意一种，可以维持混凝土坍落度不变，同时能减少拌合用水量，使得水泥中的含水量更少，从而避免产生过多的游离水而影响防冻性能；所述防冻剂为亚硝酸钠、硝酸钙复合防冻剂中的任意一种，使得可以在负温下硬化，避免游离水结冰，从而可以增强抗冻性能。

s104加入抗低寒高效引气粉剂；

请参阅图4，具体步骤是：

s401将抗低寒高效引起粉剂按照1:100稀释成发泡液并放入发生器中；

如果简单地将抗低寒高效引气粉剂直接加入水泥中直接搅拌产生泡沫，会使外部的气体较难进入，并且会使泡沫分散不够均匀，因此难以达到理想的效果，因此需要先用水进行稀释。

s402将计量泵插入发生器中，持续泵出空气对发泡液进行发泡；

采用计量泵可以定量地向发泡液中鼓入空气，使得空气可以充分地与发泡液进行混合，并形成细密而稳定的泡沫。

s403将发泡后的抗低寒高效引起粉剂加入第二混合体中，持续搅拌10-20min；

将发泡后的抗低寒高效引气粉剂放入第二混合体中，再进行较长时间的搅拌，从而可以充分和水泥进行混合，使得泡沫可以更加均匀地分布在修复材料中。

s404补充加入硅盐酸水泥调整粘稠度。

为了进一步的地减小修复材料中游离水的存在，需要再次加入适量的硅酸盐水泥对粘度进行调整。

请参阅图5，具体步骤是：

s501采用玻璃毛细管粘度计对粘稠度进行测量得到第一粘度，和目标粘度比较计算得到差值；