一种用于混凝土路面裂缝修补的材料及其制备方法

1.本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于混凝土路面裂缝修补的材料及其制备方法。


背景技术：

2.混凝土路面是一种广泛应用的道路结构，具有强度高、耐久性好、维护成本低等优点。然而，由于环境因素、交通荷载、施工质量等原因，混凝土路面难免会出现裂缝等病害，影响路面的使用寿命和安全性。因此，及时有效地对混凝土路面裂缝进行修补是保障道路畅通和延长路面寿命的重要措施。
3.目前，常用的混凝土路面裂缝修补方法有灌缝法、切割法、置换法等。灌缝法是将特定的灌缝材料灌注到裂缝中，使之与原有混凝土结合，恢复或提高路面的强度和整体性。切割法是将裂缝周围的混凝土切割成规则形状，然后用新的混凝土或其他材料填充。置换法是将整个裂缝区域的混凝土全部拆除，然后用新的混凝土或其他材料重新铺设。
4.这些方法各有优缺点，灌缝法操作简便、成本低、施工速度快，但对裂缝宽度和形状有一定要求，且灌缝材料与原有混凝土之间的粘结力不足，容易脱落或再次开裂。切割法和置换法可以彻底解决裂缝问题，但操作复杂、成本高、施工时间长，且对交通造成较大影响。
5.因此，目前还存在一种既能快速有效地修补混凝土路面裂缝，又能与原有混凝土之间形成牢固的粘结，且不影响交通的材料及其制备方法的需求。


技术实现要素：

6.本发明的目的是要解决现有灌缝材料与原有混凝土之间的粘结力不足，容易脱落或再次开裂，影响交通的问题，而提供一种用于混凝土路面裂缝修补的材料及其制备方法。
7.一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，按照质量分数由30％～50％的碱矿渣、10％～15％的硅灰、10％～40％的再生细砂、5％～15％的硫铝酸钙膨胀剂和10％～25％的水组成。
8.一种用于混凝土路面裂缝修补的材料的制备方法，它是按照以下步骤进行：
9.一、将naoh和萘系减水剂溶于模数为0.8～1.4的钾水玻璃中，得到碱激发剂；
10.步骤一中所述的naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为(0.45～0.77):1；
11.二、将工业废渣或类矿渣粉和碱激发剂混合，得到碱矿渣；
12.步骤二中所述的工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1；
13.三、按照质量分数称取30％～50％的碱矿渣、10％～15％的硅灰、10％～40％的再生细砂、5％～15％的硫铝酸钙膨胀剂和10％～25％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料。
14.本发明的原理：
15.本发明利用30％～50％的碱矿渣、10％～15％的硅灰、10％～40％的再生细砂、5％～15％的硫铝酸钙膨胀剂和10％～25％的水制备用于混凝土路面裂缝修补的材料，这些成分通过协同作用提高了用于混凝土路面裂缝修补的材料的整体性能，以下是这些材料之间协同作用的简要分析：
16.矿渣和硅灰：矿渣和硅灰都具有潜在的胶结性能，当与水混合时，它们会形成一种具有粘结性的凝胶状物质，这有助于提高混凝土的抗压强度和硬化速度，此外，矿渣和硅灰之间的协同作用可提高材料的密度和抗渗性；
17.再生细砂：再生细砂作为骨料，有助于提高混凝土的密实度和抗压强度，它与矿渣和硅灰的协同作用形成了一个均匀、紧密的骨料分布，从而提高了混凝土的整体性能；
18.硫铝酸钙膨胀剂：硫铝酸钙膨胀剂的作用是引起混凝土体积膨胀，这与其他材料的收缩特性相互抵消，从而减少了混凝土收缩和裂缝的产生，此外，硫铝酸钙膨胀剂还有助于填补裂缝，提高修补材料的附着力；
19.萘系减水剂：萘系减水剂作为一种高效的分散剂，可以降低混凝土中的水泥用量，它与其他成分协同作用，提高混凝土的工作性和流动性，这使得修补材料更容易施工，确保更好的填充和密封裂缝；
20.水：水是混凝土的关键组成部分，有助于混合和激活其他成分，水与其他材料协同作用，确保混凝土的均匀性和流动性，此外，水还参与水化反应，与矿渣和硅灰形成稳定的胶结物质，从而增强材料的抗压强度和耐久性；
21.综上所述，这些成分之间的协同作用使得这种混凝土路面裂缝修补材料具有优异的抗压强度、耐久性、密实性和施工性能，是一种理想的路面裂缝修补的材料。
22.本发明具有以下优点：
23.(1)、本发明利用矿渣、硅灰、再生细砂等工业废渣和废料，节约资源，降低成本，保护环境；这些废渣和废料在一般情况下是难以处理和利用的，如果直接排放或填埋，会占用土地资源，污染环境，造成浪费；而将它们作为胶凝材料的组成部分，不仅可以提高胶凝材料的性能，还可以减少对新鲜原料的需求，节约能源消耗，降低修补工程的成本，同时也符合循环经济和绿色建筑的理念；
24.(2)、本发明利用硫铝酸钙膨胀剂产生的微膨胀效应，增强湿混料与裂缝壁的粘结力，提高修补强度和耐久性；硫铝酸钙膨胀剂是一种无机胶凝材料，它在水化过程中会产生微量的膨胀，使得湿混料能够更好地贴合裂缝壁，形成紧密的界面过渡区，提高了修补体与基体的粘结强度，同时，由于膨胀剂的加入，也增加了湿混料的体积稳定性，减少了干缩裂缝的产生，延长了修补体的使用寿命；
25.(3)、本发明操作简便，施工快速，适用于各种宽度和深度的裂缝修补；本发明所提供的方法只需要将干混料与水按一定比例拌合后灌注到裂缝中即可完成修补工作，无需复杂的设备和工具，操作方便快捷；由于湿混料具有良好的流动性和填充性，可以灌注到各种宽度和深度的裂缝中，并且能够快速凝结硬化，在短时间内恢复路面使用功能；因此，本发明适用于各种类型和规模的混凝土裂缝修复工作；
26.(4)、本发明利用硅灰的微细颗粒和高活性，提高湿混料的致密性和强度；硅灰是一种由煤燃烧后产生的工业废渣，它具有极细的颗粒(平均粒径约为10微米)和高活性(含有大量的玻璃态氧化硅)；将硅灰作为胶凝材料的组成部分，可以填充湿混料中的微观孔
隙，提高湿混料的致密性和抗渗性；同时，硅灰还可以与水泥水化产物中的钙离子发生二次水化反应，生成更多的水化硅酸钙凝胶，提高湿混料的强度和耐久性；
27.(5)、本发明利用再生细砂的粗糙表面和多孔结构，增加湿混料的内聚力和附着力；再生细砂是一种由废弃砖瓦、废弃混凝土、废弃砂浆、废弃石块等经过破碎、筛分、洗涤等处理后得到的再生骨料，它具有粗糙的表面和多孔的结构。将再生细砂作为胶凝材料的组成部分，可以增加湿混料中的内聚力，防止湿混料出现流失、沉降等现象；同时，再生细砂还可以增加湿混料与裂缝壁的附着力，提高修补体与基体的粘结强度。
附图说明
28.图1为实施例1的力学性能测试件，(a)图为棱柱形抗折、抗压测试件，(b)图为哑铃形抗拉测试件；
29.图2为实施例1的力学性能测试件破坏图，(a)图为抗折破坏图，(b)图为抗压破坏图，(c)图为抗拉破坏图；
30.图3为实施例1的粘结性能测试件，(a)图为棱柱形粘结抗折测试件，(b)图为哑铃形粘结抗拉测试件；
31.图4为实施例1的粘结性能测试件破坏图，(a)图为粘结抗折破坏图，(b)图为粘结抗拉破坏图。
具体实施方式
32.具体实施方式一：本实施方式一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，按照质量分数由30％～50％的碱矿渣、10％～15％的硅灰、10％～40％的再生细砂、5％～15％的硫铝酸钙膨胀剂和10％～25％的水组成。
33.本实施方式所述的硅灰是由火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到的；所述的粉尘是指含有sio2、al2o3、fe2o3等氧化物的微细颗粒物；例如：粉煤灰、水泥窑尘等；所述的硅灰能够与碱激发剂反应，生成高强度、高耐久性、高抗渗性和高抗裂性的水化产物，如c-s-h凝胶、n-a-s-h凝胶等。
34.本实施方式所述的再生细砂是废弃砖瓦、废弃混凝土、废弃砂浆、废弃石块中的任意一种或两种以上经过粉碎的细小颗粒混合物；所述的再生细砂直径为0.3mm～1mm。所述的再生细砂能够讲建筑废弃物再利用，实现资源的循环利用，并且能够作为材料的骨料，提供材料的骨架结构，增加材料的密实度和稳定性。
35.本实施方式所述的硫铝酸钙膨胀剂是由硫铝酸钙和水泥按一定比例混合后得到的。所述的硫铝酸钙是指具有膨胀性能和早强性能的无机盐类化合物。例如：三硫铝酸钙、四硫铝酸钙等。所述的水泥是指具有凝结性能和硬化性能的无机胶凝材料。例如：硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等。所述的硫铝酸钙和水泥按质量比为1:2～2:1混合。所述的硫铝酸钙膨胀剂能够在水化过程中产生一定的膨胀应力，使材料充分填充裂缝并与原有混凝土形成牢固的粘结，同时也能提高材料的早期强度，缩短施工时间。
36.力学性能是本发明作为一个道路裂缝修补材料最基本的力学性能指标，本发明在研究过程中对单掺硅灰、复掺再生细砂以及添加硫铝酸钙膨胀剂后的抗拉、抗压、抗折性能进行了系统的研究和对比，得到最优结果。28天抗拉强度可达到2mpa-2.5mpa，抗压强度可
达到70mpa-90mpa，抗折强度可达到6mpa-10mpa。
37.流动度是指修补材料在施工过程中能够顺利地进入并充满裂缝的能力，是评价修补材料施工性能的重要指标。流动度过低会导致修补材料无法完全填充裂缝，形成空隙或蜂窝，降低与基层的粘结强度和抗渗性；流动度过高会导致修补材料在施工后出现沉降或流失，造成表面不平整或损失浪费。根据前人研究，本发明将流动度为200mm-300mm作为能够有效填满混凝土路面裂缝的判断标准。
38.早强性是指在较短的时间内达到一定的强度和耐久性，以满足尽快恢复交通的要求。早强性不仅影响修补效率和成本，还影响修补效果和寿命。如果修补材料的早强性不足，会导致修补区域在交通荷载作用下发生变形、开裂或脱落等现象，降低了修补质量和效益。本发明作为一种混凝土路面裂缝修补材料初凝时间为7min-10min，终凝时间为20min-30min，可以满足混凝土路面裂缝快速修补的要求。
39.修补材料的耐久性是保证道路质量和延长使用年限的关键，研究修补材料耐久性可以提高道路的安全性和舒适性，避免因裂缝扩展而造成的事故和噪音；可以降低道路维护成本和频率，节约资源和人力；可以延长道路寿命，减少废弃物和环境污染；可以促进新型修补材料的开发和应用，推动道路科技创新。本发明在耐久性研究过程中针对材料的抗冻融性能以及抗氯离子腐蚀性能进行了着重的研究，以验证北方冬季温度变化以及抛洒融雪剂等极限环境对修补材料修补效果的影响。
40.粘结性能是裂缝修补材料能够有效修补裂缝的关键，本发明在研究材料与混凝土道路原有的水泥基材料的粘结性能时设计了两种材料的粘结抗折试验以及粘结抗拉试验进行研究。建议粘结抗折强度3天应达到1.5mpa-2mpa，粘结抗拉强度3天应达到0.5mpa-1mpa。
41.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的碱矿渣是由工业废渣或类矿渣粉经过碱激发剂激发后得到的，其中工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1。其它步骤与具体实施方式一相同。
42.本实施方式所述的工业废渣或类矿渣粉是指含有sio2、cao、al2o3等氧化物的废弃物或人造物质。例如：高炉矿渣、转炉矿渣、电炉矿渣、冶金尘渣、水泥窑尘等。
43.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述的碱激发剂是由naoh和萘系减水剂溶于模数为0.8～1.4的钾水玻璃中制备得到，其中naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为(0.45～0.77):1。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
44.本实施方式所述的模数是指钾水玻璃中sio2与k2o的质量比。模数越大，表示sio2的含量越高，钾水玻璃的碱性越低；模数越小，表示sio2的含量越低，钾水玻璃的碱性越高。本发明中，模数为0.8～1.4的钾水玻璃能够提供适宜的碱性和粘度，有利于激发矿渣和硅灰中的活性物质。
45.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的萘系减水剂为β-萘磺酸盐甲醛缩合物，是一种非引气型减水剂。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
46.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的硅灰是由火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到的。其它步骤与具体实施方式一至
四相同。
47.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的再生细砂为废弃砖瓦、废弃混凝土、废弃砂浆和废弃石块中的任意一种或两种以上经过粉碎的细小颗粒混合物。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
48.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的硫铝酸钙膨胀剂是由硫铝酸钙和水泥混合后得到的，其中硫铝酸钙和水泥的质量比为(1～2):(1～2)。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
49.具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述的碱矿渣的粒径为30～100μm；所述的硅灰的粒径为5～30μm；所述的再生细砂的粒径为0.3mm～1mm。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
50.具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：一种用于混凝土路面裂缝修补的材料的制备方法，是按照以下步骤进行：
51.一、将naoh和萘系减水剂溶于模数为0.8～1.4的钾水玻璃中，得到碱激发剂；
52.步骤一中所述的naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为(0.45～0.77):1；
53.二、将工业废渣或类矿渣粉和碱激发剂混合，得到碱矿渣；
54.步骤二中所述的工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1；
55.三、按照质量分数称取30％～50％的碱矿渣、10％～15％的硅灰、10％～40％的再生细砂、5％～15％的硫铝酸钙膨胀剂和10％～25％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料。其它步骤与具体实施方式一至八相同。
56.具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤三中所述的用于混凝土路面裂缝修补的材料的使用方法为：将用于混凝土路面裂缝修补的材料灌注到混凝土路面裂缝中，压实抹平，待材料硬化后即完成对混凝土路面裂缝的修补。其它步骤与具体实施方式一至九相同。
57.采用以下实施例验证本发明的有益效果：
58.实施例1：一种用于混凝土路面裂缝修补的材料的制备方法，是按照以下步骤进行：
59.一、制备硅灰、再生细砂和硫铝酸钙膨胀剂；
60.①
、将火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到硅灰；
61.②
、将废弃砖块使用球磨机粉碎后经过筛分和洗涤后得到再生细砂；
62.③
、将硫铝酸钙和水泥按质量比为1:2混合均匀，得到硫铝酸钙膨胀剂；
63.二、将naoh和萘系减水剂溶于模数为1.0的钾水玻璃中，得到碱激发剂；
64.步骤一中所述的naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为0.6:1；
65.三、将工业废渣或类矿渣粉和碱激发剂混合，得到碱矿渣；
66.步骤二中所述的工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1；
67.四、按照质量分数称取40％的碱矿渣、15％的硅灰、15％的再生细砂、10％的硫铝酸钙膨胀剂和20％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料；
68.步骤四中所述的碱矿渣的粒径为30～100μm；所述的硅灰的粒径为5～30μm；所述
的再生细砂的粒径为0.3mm～1mm；
69.将75kg实施例1制备的用于混凝土路面裂缝修补的材料灌注到混凝土路面裂缝中(裂缝的长为10m、宽为0.5m、深为3cm)，压实抹平，待材料硬化后即完成对混凝土路面裂缝的修补，修补后的路面强度达到了原有路面的90％，耐久性和抗渗性也有明显提高。
70.实施例2：一种用于混凝土路面裂缝修补的材料的制备方法，是按照以下步骤进行：
71.一、制备硅灰、再生细砂和硫铝酸钙膨胀剂；
72.①
、将火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到硅灰；
73.②
、将废弃混凝土块使用球磨机粉碎后经过筛分和洗涤后得到再生细砂；
74.③
、将硫铝酸钙和水泥按质量比为1:2混合均匀，得到硫铝酸钙膨胀剂；
75.二、将naoh和萘系减水剂溶于模数为1.0的钾水玻璃中，得到碱激发剂；
76.步骤一中所述的naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为0.65:1；
77.三、将工业废渣或类矿渣粉和碱激发剂混合，得到碱矿渣；
78.步骤二中所述的工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1；
79.四、按照质量分数称取50％的碱矿渣、10％的硅灰、20％的再生细砂、5％的硫铝酸钙膨胀剂和15％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料；
80.步骤四中所述的碱矿渣的粒径为30～100μm；所述的硅灰的粒径为5～30μm；所述的再生细砂的粒径为0.3mm～1mm；
81.将32kg实施例2制备的用于混凝土路面裂缝修补的材料灌注到混凝土路面裂缝中(裂缝的长为8m、宽为0.4m、深为2cm)，压实抹平，待材料硬化后即完成对混凝土路面裂缝的修补，修补后的路面强度达到了原有路面的95％，耐久性和抗渗性也有明显提高。
82.实施例3：一种用于混凝土路面裂缝修补的材料的制备方法，是按照以下步骤进行：
83.一、制备硅灰、再生细砂和硫铝酸钙膨胀剂；
84.①
、将火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到硅灰；
85.②
、将废弃石块使用球磨机粉碎后经过筛分和洗涤后得到再生细砂；
86.③
、将硫铝酸钙和水泥按质量比为1:2混合均匀，得到硫铝酸钙膨胀剂；
87.二、将naoh和萘系减水剂溶于模数为1.0的钾水玻璃中，得到碱激发剂；
88.步骤一中所述的naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为0.55:1；
89.三、将工业废渣或类矿渣粉和碱激发剂混合，得到碱矿渣；
90.步骤二中所述的工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1；
91.四、按照质量分数称取30％的碱矿渣、20％的硅灰、10％的再生细砂、15％的硫铝酸钙膨胀剂和25％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料；
92.步骤四中所述的碱矿渣的粒径为30～100μm；所述的硅灰的粒径为5～30μm；所述的再生细砂的粒径为0.3mm～1mm；
93.将144kg实施例3制备的用于混凝土路面裂缝修补的材料灌注到混凝土路面裂缝中(裂缝的长为12m、宽为0.6m、深为4cm)，压实抹平，待材料硬化后即完成对混凝土路面裂
缝的修补，修补后的路面强度达到了原有路面的85％，耐久性和抗渗性也有明显提高。
94.实施例4：一种用于混凝土路面裂缝修补的材料的制备方法，是按照以下步骤进行：
95.一、制备硅灰、再生细砂和硫铝酸钙膨胀剂；
96.①
、将火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到硅灰；
97.②
、将废弃砖块使用球磨机粉碎后经过筛分和洗涤后得到再生细砂；
98.③
、将硫铝酸钙和水泥按质量比为1:2混合均匀，得到硫铝酸钙膨胀剂；
99.二、将naoh和萘系减水剂溶于模数为1.0的钾水玻璃中，得到碱激发剂；
100.步骤一中所述的naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为0.75:1；
101.三、将工业废渣或类矿渣粉和碱激发剂混合，得到碱矿渣；
102.步骤二中所述的工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1；
103.四、按照质量分数称取45％的碱矿渣、15％的硅灰、15％的再生细砂、5％的硫铝酸钙膨胀剂和20％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料；
104.步骤四中所述的碱矿渣的粒径为30～100μm；所述的硅灰的粒径为5～30μm；所述的再生细砂的粒径为0.3mm～1mm；
105.将27kg实施例4制备的用于混凝土路面裂缝修补的材料灌注到混凝土路面裂缝中(裂缝的长为6m、宽为0.3m、深为3cm)，压实抹平，待材料硬化后即完成对混凝土路面裂缝的修补，修补后的路面强度达到了原有路面的90％，耐久性和抗渗性也有明显提高。
106.实施例5：一种用于混凝土路面裂缝修补的材料的制备方法，是按照以下步骤进行：
107.一、制备硅灰、再生细砂和硫铝酸钙膨胀剂；
108.①
、将火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到硅灰；
109.②
、将废弃石块使用球磨机粉碎后经过筛分和洗涤后得到再生细砂；
110.③
、将硫铝酸钙和水泥按质量比为1:2混合均匀，得到硫铝酸钙膨胀剂；
111.二、将naoh和萘系减水剂溶于模数为1.0的钾水玻璃中，得到碱激发剂；
112.步骤一中所述的naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为0.7:1；
113.三、将工业废渣或类矿渣粉和碱激发剂混合，得到碱矿渣；
114.步骤二中所述的工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1；
115.四、按照质量分数称取35％的碱矿渣、10％的硅灰、20％的再生细砂、10％的硫铝酸钙膨胀剂和25％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料；
116.步骤四中所述的碱矿渣的粒径为30～100μm；所述的硅灰的粒径为5～30μm；所述的再生细砂的粒径为0.3mm～1mm；
117.将50kg实施例5制备的用于混凝土路面裂缝修补的材料灌注到混凝土路面裂缝中(裂缝的长为10m、宽为0.5m、深为2cm)，压实抹平，待材料硬化后即完成对混凝土路面裂缝的修补，修补后的路面强度达到了原有路面的90％，耐久性和抗渗性也有明显提高。
118.图1为实施例1的力学性能测试件，(a)图为棱柱形抗折、抗压测试件，(b)图为哑铃形抗拉测试件；
119.图2为实施例1的力学性能测试件破坏图，(a)图为抗折破坏图，(b)图为抗压破坏图，(c)图为抗拉破坏图；
120.图3为实施例1的粘结性能测试件，(a)图为棱柱形粘结抗折测试件，(b)图为哑铃形粘结抗拉测试件；
121.图4为实施例1的粘结性能测试件破坏图，(a)图为粘结抗折破坏图，(b)图为粘结抗拉破坏图；
122.对实施例1～5制备的用于混凝土路面裂缝修补的材料的力学性能进行测试，测试结果见表1所示；
123.表1
[0124][0125]
表1中抗拉强度是按照gb/t 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》测试的；
[0126]
表1中抗压强度是按照gb/t 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》测试的；
[0127]
表1中抗折强度是按照gb/t 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》测试的；
[0128]
表1中粘结抗拉强度是按照gb/t 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》测
试的；
[0129]
表1中粘结抗折强度是按照gb/t 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》测试的；
[0130]
表1中初凝时间是按照gb/t 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》测试的；
[0131]
表1中终凝时间是按照gb/t 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》测试的。
[0132]
冻融循环条件：将28天养护完成的碱矿渣胶凝材料-水泥胶砂粘结性能测试件置于零下25℃下冷冻45min后25℃室温下融化45分钟，冻融循环100次后测试其粘结强度。
[0133]
氯离子腐蚀条件：将28天养护完成的碱矿渣胶凝材料-水泥胶砂粘结性能测试件置于10％浓度nacl溶液中浸泡7天，而后测试其粘结强度。
[0134]
实施例1～5制备的用于混凝土路面裂缝修补的材料冻前、冻后、腐蚀前和腐蚀后的数据列于表2；
[0135]
表2
[0136][0137]
对照实施例1：将实施例1中的矿渣替换为其他常用的胶结材料，例如水泥，是按以下步骤完成的：
[0138]
一、制备硅灰、再生细砂和硫铝酸钙膨胀剂；
[0139]
①
、将火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到硅灰；
[0140]
②
、将废弃砖块使用球磨机粉碎后经过筛分和洗涤后得到再生细砂；
[0141]
③
、将硫铝酸钙和水泥按质量比为1:2混合均匀，得到硫铝酸钙膨胀剂；
[0142]
二、按照质量分数称取40％的水泥、15％的硅灰、15％的再生细砂、10％的硫铝酸钙膨胀剂和20％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料；
[0143]
步骤四中所述的碱矿渣的粒径为30～100μm；所述的硅灰的粒径为5～30μm；所述
的再生细砂的粒径为0.3mm～1mm。
[0144]
对照实施例1制备的用于混凝土路面裂缝修补的材料抗压强度(28d)：35.36mpa、抗拉强度(28d)：1.13mpa、抗折强度(28d)：7.27mpa,、粘结抗折强度(28d)：3.26mpa，粘结抗拉强度(28d)：1.14mpa、冻融循环(100次)后粘结强度：抗折：1.77mpa，抗拉0.85mpa、氯离子腐蚀(10％浓度7天)后粘结强度：抗折：1.95mpa，抗拉0.92mpa。
[0145]
对照实施例2：将实施例2中的矿渣替换为其他常用的胶结材料，例如水泥，是按以下步骤完成的：
[0146]
一、制备硅灰、再生细砂和硫铝酸钙膨胀剂；
[0147]
①
、将火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到硅灰；
[0148]
②
、将废弃砖块使用球磨机粉碎后经过筛分和洗涤后得到再生细砂；
[0149]
③
、将硫铝酸钙和水泥按质量比为1:2混合均匀，得到硫铝酸钙膨胀剂；
[0150]
二、按照质量分数称取50％的水泥、10％的硅灰、20％的再生细砂、5％的硫铝酸钙膨胀剂和15％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料；
[0151]
步骤四中所述的碱矿渣的粒径为30～100μm；所述的硅灰的粒径为5～30μm；所述的再生细砂的粒径为0.3mm～1mm。
[0152]
对照实施例2制备的用于混凝土路面裂缝修补的材料抗压强度(28d)：40.33mpa、抗拉强度(28d)：2.05mpa、抗折强度(28d)：7.15mpa,、粘结抗折强度(28d)：3.78mpa，粘结抗拉强度(28d)1.26mpa、冻融循环(100次)后粘结强度：抗折：2.95mpa，抗拉0.97mpa、氯离子腐蚀(10％浓度7天)后粘结强度：抗折：2.38mpa，抗拉1.05mpa。

技术特征：
1.一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，其特征在于它按照质量分数由30％～50％的碱矿渣、10％～15％的硅灰、10％～40％的再生细砂、5％～15％的硫铝酸钙膨胀剂和10％～25％的水组成。2.根据权利要求1所述的一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，其特征在于所述的碱矿渣是由工业废渣或类矿渣粉经过碱激发剂激发后得到的，其中工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1。3.根据权利要求2所述的一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，其特征在于所述的碱激发剂是由naoh和萘系减水剂溶于模数为0.8～1.4的钾水玻璃中制备得到，其中naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为(0.45～0.77):1。4.根据权利要求3所述的一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，其特征在于所述的萘系减水剂为β-萘磺酸盐甲醛缩合物，是一种非引气型减水剂。5.根据权利要求1所述的一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，其特征在于所述的硅灰是由火电厂或水泥厂排放的粉尘经过收集和干燥后得到的。6.根据权利要求1所述的一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，其特征在于所述的再生细砂为废弃砖瓦、废弃混凝土、废弃砂浆和废弃石块中的任意一种或两种以上经过粉碎的细小颗粒混合物。7.根据权利要求1所述的一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，其特征在于所述的硫铝酸钙膨胀剂是由硫铝酸钙和水泥混合后得到的，其中硫铝酸钙和水泥的质量比为(1～2):(1～2)。8.根据权利要求1所述的一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，其特征在于所述的碱矿渣的粒径为30～100μm；所述的硅灰的粒径为5～30μm；所述的再生细砂的粒径为0.3mm～1mm。9.根据权利要求1所述的一种用于混凝土路面裂缝修补的材料的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行：一、将naoh和萘系减水剂溶于模数为0.8～1.4的钾水玻璃中，得到碱激发剂；步骤一中所述的naoh与钾水玻璃的质量比为0.2479:1，萘系减水剂与钾水玻璃的质量比为(0.45～0.77):1；二、将工业废渣或类矿渣粉和碱激发剂混合，得到碱矿渣；步骤二中所述的工业废渣或类矿渣粉与碱激发剂的质量比为5.37:1；三、按照质量分数称取30％～50％的碱矿渣、10％～15％的硅灰、10％～40％的再生细砂、5％～15％的硫铝酸钙膨胀剂和10％～25％的水，混合均匀，得到用于混凝土路面裂缝修补的材料。10.根据权利要求9所述的一种用于混凝土路面裂缝修补的材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的用于混凝土路面裂缝修补的材料的使用方法为：将用于混凝土路面裂缝修补的材料灌注到混凝土路面裂缝中，压实抹平，待材料硬化后即完成对混凝土路面裂缝的修补。

技术总结
一种用于混凝土路面裂缝修补的材料及其制备方法，本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于混凝土路面裂缝修补的材料及其制备方法。本发明的目的是要解决现有灌缝材料与原有混凝土之间的粘结力不足，容易脱落或再次开裂，影响交通的问题。一种用于混凝土路面裂缝修补的材料，按照质量分数由30％～50％的碱矿渣、10％～15％的硅灰、10％～40％的再生细砂、5％～15％的硫铝酸钙膨胀剂和10％～25％的水组成。方法：一、制备碱激发剂；二、制备碱矿渣；三、称料，混合均匀。本发明操作简便，施工快速，适用于各种宽度和深度的裂缝修补；本发明所提供的方法只需要将干混料与水按一定比例拌合后灌注到裂缝中即可完成修补工作。后灌注到裂缝中即可完成修补工作。后灌注到裂缝中即可完成修补工作。


技术研发人员：朱晶 曲子健 宋丽卓 刘劭同 文梓杰 徐庆海 咸玟良 闵皓
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/8/4