一种用于路面快速修补的超早强无机混合料及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于路面快速修补的超早强无机混合料及其制备方法和使用方法，涉及道路材料领域。该超早强无机混合料按照质量百分数计，包括以下组分：偏高岭土2.1％～10.4％；碱性激发剂1.2％～11.1％；水4.2％～8.3％；骨料70.2％～92.5％；该超早强无机混合料养生时间期短，力学性能良好，符合沥青路面快速修补的要求；其制备方法包括在常温条件下将偏高岭土、碱性激发剂、水和骨料拌合均匀，制得超早强无机混合料，其制备方法简单，混合料均匀性更好，强度形成更快；其使用方法包括将超早强无机混合料均匀摊铺在需要修补的路面坑槽内并压实，操作简便。

【技术实现步骤摘要】
一种用于路面快速修补的超早强无机混合料及其制备方法和使用方法
本专利技术涉及道路材料领域，特别涉及一种用于路面快速修补的超早强无机混合料及其制备方法和使用方法。
技术介绍
目前，路面常用修补材料有水泥乳化沥青混合料和水泥混凝土类修补材料。采用水泥乳化沥青混合料修补路面，施工简单，但由于其中含有大量水分，只有当混合料水分蒸发，沥青破乳后才开始具有强度，因而不仅温度稳定性差且早期强度低、养生期长，不利于缩短道路开放交通的时间。水泥混凝土类修补材料虽能满足快速通车的需求，但回弹模量高、其后期强度和耐久性能较差。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于路面快速修补的超早强无机混合料及其制备方法和使用方法，该超早强无机混合料养生时间期短，力学性能良好，符合沥青路面快速修补的要求；其制备方法简单，混合料均匀性更好，强度形成更快；其使用方法简单，操作简便。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种用于路面快速修补的超早强无机混合料，按照质量百分数计，包括以下组分：偏高岭土2.1％～10.4％；碱性激发剂1.2％～11.1％；水4.2％～8.3％；骨料70.2％～92.5％。优选地，碱性激发剂由氢氧化钠、水玻璃和水泥组成，其中，氢氧化钠、水玻璃和水泥分别占所述超早强无机混合料总质量的百分数为：氢氧化钠0％～2.5％；水玻璃1.2％～6.1％；水泥0％～2.5％。进一步优选地，按照质量百分数计，包括以下组分：偏高岭土8.33％；氢氧化钠2.5％；水玻璃3.64％；水5％；水泥1.25％。本专利技术还公开了一种用于路面快速修补的超早强无机混合料的制备方法，包括在常温条件下将偏高岭土、碱性激发剂、水和骨料拌合均匀，制得超早强无机混合料。进一步优选地，首先将骨料、碱性激发剂和水拌合均匀后，再加入偏高岭土拌和均匀，制得超早强无机混合料。进一步优选地，骨料、碱性激发剂和水拌合5～10min后，再加入偏高岭土拌和40～65min。本专利技术还公开了一种基于上述用于路面快速修补的超早强无机混合料的使用方法，包括将超早强无机混合料均匀摊铺在需要修补的路面坑槽内并压实。进一步优选地，所述压实是通过静力压力机施加压力使密实成型。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的一种用于路面快速修补的超早强无机混合料具有以下优势：1)与水泥乳化沥青混凝土养生时间相比，这种超早强无机混合料养生时间短；与水泥混凝土高抗压回弹模量相比，这种超早强无机混合料的抗压回弹模量与沥青路面面层模量相近，修补后路面平整度更好；2)采用静压成型，并养生后进行超早强无机混合料试件经过力学性能试验，得到的无侧限抗压强度和抗压回弹模量，模量接近沥青面层材料，强度超过了无机结合料试验规范的要求；3)养生龄期短，超早强无机混合料的抗压强度会有所提高但提高的程度有限。1天养生龄期的超早强无机混合料的抗压强度已可达7天养生龄期的80％以上，说明超早强无机混合料符合沥青路面快速修补的要求。本专利技术公开的用于路面快速修补的超早强无机混合料的制备方法简单，可用于现场拌和，混合料均匀性更好，强度形成更快。本专利技术公开的用于路面快速修补的超早强无机混合料的使用方法，操作简便，养生期短，一天后的强度就能达到路面要求强度，从而实现路面的快速修补。附图说明图1为偏高岭土颗粒粒径分布图。具体实施方式下面对本专利技术的实施方式做进一步详细描述：超早强无机混合料是一种模量比水泥混凝土低，接近沥青面层材料模量的超早强无机稳定材料。本专利技术采用骨料、碱性激发剂、水拌合均匀后组成凝胶材料与偏高岭土直接混合配制，形成一种新型的无机混合料。这种新型的沥青路面修补材料在路面的使用过程中与沥青混凝土一样，都将承受路面荷载及其他因素引起的综合作用，其状态和性质都将跟随时间的推移而变化，以致影响修补路面的使用寿命。本专利技术研究了超早强无机混合料合理的成型方法、养生方法及其力学性能，并验证了这种新型无机混合料可以作为沥青路面快速修补材料。1、所需原材料本专利技术的混合料的主要成分有偏高岭土、碱性激发剂、水、以及骨料。1.1偏高岭土主要是由高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O，AS2H2)为原料，经过低温(600℃～900℃)煅烧脱水处理形成的(6Al2O3·2SiO2，AS2)，这种硅酸铝盐在碱性环境中将产生一种高强度水化物。经过研究表明，偏高岭土具有良好的火山灰活性，通过水泥的加入或碱性激发剂的作用，可制备致密高强、耐久性和耐腐蚀性能优异的无机复合凝胶材料，现已成为材料界研究的热点。本专利技术选用上海亮江钛白化工制品有限公司所生产的偏高岭土，其主要成分见表1，其中SiO2及Al2O3的总含量超过93％。表1偏高岭土的化学成分图1为本专利技术所用的偏高岭土颗粒的粒径分布，其中图1中横坐标Size(Microns)表示尺寸(微米)，纵坐标％Passing表示通过率，％Channel表示通道，由图1可知粒径的大小主要分布于0.8～10μm范围内，平均粒径大小为5.97μm，比表面积为1284m2/g。1.2碱性激发剂(1)水泥本专利技术所用水泥为丰润永通水泥制品厂提供的P.O42.5型水泥，其化学成分及含量如表2所示。表2水泥化学组成(％)(2)氢氧化钠本专利技术采用的NaOH为滨化集团股份有限公司提供的工业片状氢氧化钠，纯度≥99％，熔点318.4℃，沸点1390℃，相对密度2.130。(3)水玻璃水玻璃，一种水溶性化合物，主要部分是碱金属硅酸盐。其颜色为灰色或者浅绿色或介于这两种颜色之间的各种色泽。水玻璃不但具有溶液特征及凝胶性特征，还拥有较强的吸附特性。其化学分子式为R2O·nSiO2。水玻璃不仅为地质聚合反应提供碱性环境，还能够提供缩聚反应阶段所需的硅酸根离子(团硅氧四面体基团)。本专利技术选用工业(钠)水玻璃，其模数值为2.7，化学成分含量及主要性能指标如表3所示。表3水玻璃的主要性能指标1.3水本专利技术选择用水为自来水。1.4骨料本专利技术所用的骨料是石灰岩，骨料表观相对密度如表4所示。表4骨料表观相对密度2、混合料成型方法目前，对超早强无机混合料配合比设计的试验方法尚未形成较为完整的理论体系。本专利技术采用JTGE20-2011试验规范进行试验设计。超早强无机混合料为新型无机材料，其力学特性及强度机理与普通路面修补材料相比有较大的差别，因此需要根据其独有的特性进行试验设计。不同类型路面材料其室内成型工艺有着不同的要求，最佳的成型工艺必须能够反映材料的特性，以及材料实际工作状态(例如：受力状态、所处的层位、气候条件等等)，以便对其实际使用性能进行评价。就目前而言，材料的成型方法主要有击实法、轮碾法、静压法等，经过综合对比最适合本专利技术的是静压成型法，静压成型法是通过精力压力机缓慢施加压力将超早强无机混合料密实成型，经养生后形成试验试件。(1)仪器设备压力机、电动脱模机、各种试模、抗压试验圆柱体试模、三轴试验圆柱体试模、烘箱、电子秤及温度计等设备。(2)混合料拌和顺序如果混合料的组成材料添加顺序不当，偏高岭土、水泥及骨料有可能出现团聚现象，不能在混合料中均匀分散，将会对混合料的力学特性和路用性能产生严重影响。其中，混合料加料顺序主要由偏高岭土以什么方式加入混合料中来决定。经过大量试验发现，将骨料、碱性激发剂、水拌合均匀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于路面快速修补的超早强无机混合料，其特征在于，按照质量百分数计，包括以下组分：偏高岭土2.1％～10.4％；碱性激发剂1.2％～11.1％；水4.2％～8.3％；骨料70.2％～92.5％。

【技术特征摘要】
1.一种用于路面快速修补的超早强无机混合料，其特征在于，按照质量百分数计，包括以下组分：偏高岭土2.1％～10.4％；碱性激发剂1.2％～11.1％；水4.2％～8.3％；骨料70.2％～92.5％。2.根据权利要求1所述的用于路面快速修补的超早强无机混合料，其特征在于，碱性激发剂由氢氧化钠、水玻璃和水泥组成，其中，氢氧化钠、水玻璃和水泥分别占所述超早强无机混合料总质量的百分数为：氢氧化钠0％～2.5％；水玻璃1.2％～6.1％；水泥0％～2.5％。3.根据权利要求2所述的用于路面快速修补的超早强无机混合料，其特征在于，按照质量百分数计，包括以下组分：偏高岭土8.33％；氢氧化钠2.5％；水玻璃3.64％；水5％；水泥1.25％；余量为骨料。4.权利要求1～3中任意一项所述的用于路面快速...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁智勇，张宏伟，王锐，杨光，程旭乐，耿九光，李国政，王博，吴优，张家铭，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61