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专利名称：一种混凝土缝隙快速修补料及其制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411021994.5

专利申请（专利权）人：新亚(辽宁)新材料开云优惠体育网页版入口有限公司,中德新亚建筑材料有限公司
权利人地址：辽宁省阜新市彰武县仁和街88号

专利发明（设计）人：发明人:李伟,徐莎莎,张宏泽,于振云,代旷宇,高杰,王帅旗,夏瑞杰,刘举,毛震,王学振,王青霞

专利摘要：本发明涉及混凝土修补料技术领域，具体涉及一种混凝土缝隙快速修补料及其制备方法，混凝土缝隙快速修补料按质量份分别包括以下组份：普通硅酸盐水泥190?230份、专用速凝剂60?100份、高性能膨胀剂10?30份、细骨料280?320份、粗骨料330?370份、二氧化碳存储材料40?70份、聚羧酸减水剂2?3份、高分子聚合物0.5?1.0份、水250?350份。本发明中通过添加二氧化碳存储材料，在混凝土蒸压工艺中，释放二氧化碳，和水化过程中产生的氢氧化钙结合形成碳酸钙，有效防止氢氧化钙对混凝土修补料强度的影响，提高混凝土修补料的整体强度。

主权利要求：
1.一种混凝土缝隙快速修补料，其特征在于，按质量份包括以下组份：普通硅酸盐水泥
190?230份、专用速凝剂60?100份、高性能膨胀剂10?30份、细骨料280?320份、粗骨料330?
370份、二氧化碳存储材料40?70份、聚羧酸减水剂2?3份、高分子聚合物0.5?1.0份、水250?
350份；
所述二氧化碳存储材料通过以下步骤制备得到：
S101、将硝酸锌溶解于去离子水中，向含有硝酸锌的去离子水中加入2?甲基咪唑，在常温下反应8?25h，得到混合溶液；
S102、向步骤S101中的混合溶液中加入多巴胺，搅拌混合均匀之后，滴加质量分数为
25%的氨水，直到混合溶液的pH为8.5，继续反应2?12h，在反应过程中向混合溶液中通入空气，反应完成之后的过滤产物通过去离子水清洗，在120?250℃下真空干燥，得到聚多巴胺修饰的zif?8材料；
S103、将氨硼烷溶解于去离子水中，向含有氨硼烷的去离子水中加入步骤S102中制备的聚多巴胺修饰的zif?8材料搅拌混合1?8h，过滤产物在温度为500?700℃的马弗炉中煅烧
5?7h，得到复合材料：
S104、将步骤S103中得到的复合材料超声分散到饱和二氧化碳水溶液中，搅拌反应1?
6h，在搅拌混合过程中向饱和二氧化碳水溶液中通入二氧化碳，反应完成之后过滤，在20?
30℃下真空干燥，得到二氧化碳存储材料；
所述高分子聚合物为聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯中的一种；
所述高性能膨胀剂为钙质膨胀剂、钙镁复合膨胀剂中的一种；
所述专用速凝剂由非晶态铝酸钙、硫酸钠、二水合硫酸钙和偏铝酸钠混合而成，所述非晶态铝酸钙、硫酸钠、二水合硫酸钙和偏铝酸钠之间的质量比为13:4:2:1；
所述步骤S101中硝酸锌、2?甲基咪唑和去离子水的质量比为1:(4?18):(40?80)；
所述步骤S103中氨硼烷与步骤S101中所用硝酸锌的质量比为1:(0.2?0.5)。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土缝隙快速修补料，其特征在于，所述步骤S102中多巴胺的质量与步骤S101中硝酸锌的质量比为1:(2?6)。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土缝隙快速修补料，其特征在于，所述步骤S103中氨硼烷和去离子水的质量比为1:(10?20)。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土缝隙快速修补料，其特征在于，所述步骤S101中硝酸锌的质量与步骤S104中饱和二氧化碳水溶液的质量比为1:(20?50)。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土缝隙快速修补料，其特征在于，所述细骨料为河沙，河沙为粒径1?5mm的连续级河沙；
所述粗骨料为粒径为10?20mm的卵石。
6.一种制备如权利要求1?5任意一项所述的一种混凝土缝隙快速修补料的制备方法，其特征在于，采用如下步骤：S1、按照比例将水、二氧化碳存储材料、聚羧酸减水剂和高分子聚合物放入搅拌机中混合均匀，形成混合物A，按照比例将专用速凝剂、普通硅酸盐水泥、高性能膨胀剂、细骨料和粗骨料放入搅拌机中混合均匀，形成混合物B；
S2、将步骤S1中制备的混合物B缓慢加入到步骤S1中制备的混合物A中，搅拌均匀，得到混凝土缝隙快速修补料。 说明书 : 一种混凝土缝隙快速修补料及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及技术混凝土缝隙修补料领域，具体涉及一种混凝土缝隙快速修补料及其制备方法。背景技术[0002] 随着我国国民经济高速发展，各种公路、桥梁、市政工程建设迅猛。其中，水泥混凝土路面所占比重增幅显著。在荷载的反复作用和自然环境如冻融循环、盐冻、碳化等因素的不断影响下，以及设计、施工、养护等诸多因素的综合作用下，水泥混凝土道面在使用期间，不可避免地会产生各种损坏，如开裂、坑槽、龟裂等，影响到交通通行速度和质量，产生交通问题。为尽量减少交通问题，必须及时对损坏的道面进行修补修复。[0003] 混凝土缝隙修补料主要包括硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料和其他添加剂，修补料中会发生各种化学反应，其中水泥的水化反应是最主要的反应之一，通过水化反应形成水化硅酸钙、水化铝酸钙等凝胶，为混凝土修补料的强度提供支撑，但是在水化过程中还会有副反应，如产生氢氧化钙，虽然氢氧化钙能提供一定碱度，对反应虽然有一定促进作用，但是较多的氢氧化钙会析出并产生片状结晶，对混凝土修补料的强度造成较大影响。[0004] 为此，针对上述背景技术中的问题，本领域技术人员提出一种混凝土修补料用于解决水化过程中产生的氢氧化钙问题。发明内容[0005] 针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种混凝土缝隙快速修补料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：[0007] 一种混凝土缝隙快速修补料，按质量份分别包括以下组份：普通硅酸盐水泥190?230份、专用速凝剂60?100份、高性能膨胀剂10?30份、细骨料280?320份、粗骨料330?370份、二氧化碳存储材料40?70份、聚羧酸减水剂2?3份、高分子聚合物0.5?1.0份、水250?350份。[0008] 进一步的，所述二氧化碳存储材料通过以下步骤制备得到：[0009] S101、将硝酸锌溶解于去离子水中，向含有硝酸锌的去离子水中加入2?甲基咪唑，在常温下反应8?25h，得到混合溶液；[0010] S102、向步骤S101中的混合溶液中加入多巴胺，搅拌混合均匀之后，滴加质量分数为25%的氨水，直到混合溶液的pH为8.5，继续反应2?12h，在反应过程中向混合溶液中通入空气，反应完成之后的过滤产物通过去离子水清洗，在120?250℃下真空干燥，得到聚多巴胺修饰的zif?8材料；[0011] S103、将氨硼烷溶解于去离子水中，向含有氨硼烷的去离子水中加入步骤S102中制备的聚多巴胺修饰的zif?8材料搅拌混合1?8h，过滤产物在温度为500?700℃的马弗炉中煅烧5?7h，得到复合材料：[0012] S104、将步骤S103中得到的复合材料超声分散到饱和二氧化碳水溶液中，搅拌反应1?6h，在搅拌混合过程中向饱和二氧化碳水溶液中通入二氧化碳，反应完成之后过滤在20?30℃下真空干燥，得到二氧化碳存储材料。[0013] 进一步的，所述步骤S101中硝酸锌、2?甲基咪唑和去离子水的质量比为1:(4?18):(40?80)。[0014] 进一步的，所述步骤S102中多巴胺的质量与步骤S101中硝酸锌的质量比为1:(2?6)。[0015] 进一步的，所述步骤S103中氨硼烷和去离子水的质量比为1:(10?20)，所述步骤S103中氨硼烷与步骤S101中所用硝酸锌的质量比为1:(0.2?0.5)。[0016] 进一步的，所述步骤S101中硝酸锌的质量与步骤S104中饱和二氧化碳水溶液的质量比为1:(20?50)。[0017] 进一步的，所述细骨料为河沙，河沙为粒径1?5mm的连续级河沙，所述粗骨料为粒径为10?20mm的卵石。[0018] 进一步的，所述高分子聚合物为聚丙烯酸钠、聚氧化乙烯、EDDHA?Na中的一种，所述高性能膨胀剂为钙质膨胀剂、钙镁复合膨胀剂，硬脂酸钙中的一种，所述专用速凝剂由非晶态铝酸钙、硫酸钠、二水合硫酸钙和偏铝酸钠混合而成，所述非晶态铝酸钙、硫酸钠、二水合硫酸钙和偏铝酸钠之间的质量比为13:4:2:1。[0019] 一种用于制备上述混凝土缝隙快速修补料的制备方法，采用如下步骤：[0020] S1、按照比例将水、二氧化碳存储材料、聚羧酸减水剂和高分子聚合物放入搅拌机中混合均匀，形成混合物A，按照比例将专用速凝剂、普通硅酸盐水泥、高性能膨胀剂、细骨料和粗骨料放入搅拌机中混合均匀，形成混合物B；[0021] S2、将步骤S1中制备的混合物B缓慢加入到步骤S1中制备的混合物A中，搅拌均匀，得到混凝土缝隙快速修补料。[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：[0023] 1.本发明中添加了二氧化碳存储材料，二氧化碳存储材料在进入配料之前吸附足够多的二氧化碳，配合上混凝土中常使用的蒸压工艺，在蒸压过程中产生二氧化碳结合水化过程中产生的氢氧化钙，防止过量氢氧化钙析出结晶，有效提高混凝土修补料的强度；[0024] 2.本发明中二氧化碳存储材料通过zif?8吸附氨硼烷后热解得到，zif?8通过多巴胺修饰，提高亲水性和稳定性，对二氧化碳吸附能力优秀，配合上本发明中添加的专用速凝剂，能极大的提高混凝土初期水化速度，减少固化时间。附图说明[0025] 图1为本发明中混凝土缝隙快速修补料的制备工艺流程图；[0026] 图2为本发明中二氧化碳存储材料的制备工艺流程图。具体实施方式[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0028] 请参阅图1?2，本发明提供一种混凝土缝隙快速修补料，其中包括专用速凝剂，专用速凝剂由非晶态铝酸钙、硫酸钠、二水合硫酸钙和偏铝酸钠组成，具体制备步骤将65kg非晶态铝酸钙、20kg硫酸钠、10kg二水合硫酸钙和5kg偏铝酸钠依次加入到搅拌机中混合均匀得到，通过加入专用速凝剂，提高混凝土缝隙修补料的固化速度。[0029] 实施例1[0030] 一种混凝土缝隙快速修补料，采用如下方法进行制备：[0031] S1、将32kg水、6kg二氧化碳存储材料、0.3kg聚羧酸减水剂和0.1kg聚丙烯酸钠放入搅拌机中混合均匀，形成混合物A，将8.5kg专用速凝剂、21kg普通硅酸盐水泥、2.5kg钙质膨胀剂、31kg粒度为5mm的河沙细骨料和34kg粒度为20mm的卵石粗骨料放入搅拌机中混合均匀，形成混合物B；[0032] S2、将步骤S1中制备的混合物B缓慢加入到步骤S1中制备的混合物A中，搅拌均匀，得到混凝土缝隙快速修补料；[0033] 上述二氧化碳存储材料通过以下步骤制备得到：[0034] S101、将4kg硝酸锌溶解到300kg去离子水中，向含有硝酸锌的去离子水中加入35kg的2?甲基咪唑，在常温下反应20h，得到混合溶液；[0035] S102、向步骤S101中的混合溶液中加入2kg多巴胺，搅拌混合均匀之后，滴加质量分数为25%的氨水，直到混合溶液的pH为8.5，继续反应7h，在反应过程中向混合溶液中通入空气，反应完成之后的过滤产物通过去离子水清洗，在240℃下真空干燥，得到聚多巴胺修饰的zif?8材料；[0036] S103、将14kg氨硼烷溶解于250kg去离子水中，向含有氨硼烷的去离子水中加入步骤S102中制备的聚多巴胺修饰的zif?8材料搅拌混合4h，过滤产物在温度为700℃的马弗炉中煅烧7h，得到复合材料；[0037] S104、将步骤S103中得到的复合材料超声分散到120kg饱和二氧化碳水溶液中，搅拌反应5h，在搅拌混合过程中向饱和二氧化碳水溶液中通入二氧化碳，反应完成之后过滤在30℃下真空干燥，得到二氧化碳存储材料。[0038] 实施例2[0039] 一种混凝土缝隙快速修补料，采用如下方法进行制备：[0040] S1、将35kg水、7kg二氧化碳存储材料、0.3kg聚羧酸减水剂和0.1kg聚氧化乙烯放入搅拌机中混合均匀，形成混合物A，将10kg专用速凝剂、23kg普通硅酸盐水泥、3kg钙镁复合膨胀剂、32kg粒度为5mm的河沙细骨料和37kg粒度为20mm的卵石粗骨料放入搅拌机中混合均匀，形成混合物B；[0041] S2、将步骤S1中制备的混合物B缓慢加入到步骤S1中制备的混合物A中，搅拌均匀，得到混凝土缝隙快速修补料；[0042] 上述二氧化碳存储材料通过以下步骤制备得到：[0043] S101、将4kg硝酸锌溶解到320kg去离子水中，向含有硝酸锌的去离子水中加入72kg的2?甲基咪唑，在常温下反应25h，得到混合溶液；[0044] S102、向步骤S101中的混合溶液中加入0.7kg多巴胺，搅拌混合均匀之后，滴加质量分数为25%的氨水，直到混合溶液的pH为8.5，继续反应12h，在反应过程中向混合溶液中通入空气，反应完成之后的过滤产物通过去离子水清洗，在250℃下真空干燥，得到聚多巴胺修饰的zif?8材料；[0045] S103、将20kg氨硼烷溶解于400kg去离子水中，向含有氨硼烷的去离子水中加入步骤S102中制备的聚多巴胺修饰的zif?8材料搅拌混合8h，过滤产物在温度为700℃的马弗炉中煅烧7h，得到复合材料；[0046] S104、将步骤S103中得到的复合材料超声分散到200kg饱和二氧化碳水溶液中，搅拌反应6h，在搅拌混合过程中向饱和二氧化碳水溶液中通入二氧化碳，反应完成之后过滤在30℃下真空干燥，得到二氧化碳存储材料。[0047] 实施例3[0048] 一种混凝土缝隙快速修补料，采用如下方法进行制备：[0049] S1、将31kg水、5.5kg二氧化碳存储材料、0.25kg聚羧酸减水剂和0.08kgEDDHA?Na放入搅拌机中混合均匀，形成混合物A，将7kg专用速凝剂、20kg普通硅酸盐水泥、2.6kg钙镁复合膨胀剂、30kg粒度为4mm的河沙细骨料和35kg粒度为15mm的卵石粗骨料放入搅拌机中混合均匀，形成混合物B；[0050] S2、将步骤S1中制备的混合物B缓慢加入到步骤S1中制备的混合物A中，搅拌均匀，得到混凝土缝隙快速修补料；[0051] 上述二氧化碳存储材料通过以下步骤制备得到：[0052] S101、将4kg硝酸锌溶解到250kg去离子水中，向含有硝酸锌的去离子水中加入40kg的2?甲基咪唑，在常温下反应16h，得到混合溶液；[0053] S102、向步骤S101中的混合溶液中加入1.2kg多巴胺，搅拌混合均匀之后，滴加质量分数为25%的氨水，直到混合溶液的pH为8.5，继续反应9h，在反应过程中向混合溶液中通入空气，反应完成之后的过滤产物通过去离子水清洗，在200℃下真空干燥，得到聚多巴胺修饰的zif?8材料；[0054] S103、将16kg氨硼烷溶解于240kg去离子水中，向含有氨硼烷的去离子水中加入步骤S102中制备的聚多巴胺修饰的zif?8材料搅拌混合7h，过滤产物在温度为650℃的马弗炉中煅烧6h，得到复合材料；[0055] S104、将步骤S103中得到的复合材料超声分散到160kg饱和二氧化碳水溶液中，搅拌反应4h，在搅拌混合过程中向饱和二氧化碳水溶液中通入二氧化碳，反应完成之后过滤在28℃下真空干燥，得到二氧化碳存储材料。[0056] 实施例4[0057] 一种混凝土缝隙快速修补料，采用如下方法进行制备：[0058] S1、将25kg水、4kg二氧化碳存储材料、0.2kg聚羧酸减水剂和0.05kg聚丙烯酸钠放入搅拌机中混合均匀，形成混合物A，将6kg专用速凝剂、19kg普通硅酸盐水泥、1kg硬脂酸钙、28kg粒度为1mm的河沙细骨料和33kg粒度为10mm的卵石粗骨料放入搅拌机中混合均匀，形成混合物B；[0059] S2、将步骤S1中制备的混合物B缓慢加入到步骤S1中制备的混合物A中，搅拌均匀，得到混凝土缝隙快速修补料；[0060] 上述二氧化碳存储材料通过以下步骤制备得到：[0061] S101、将4kg硝酸锌溶解到40kg去离子水中，向含有硝酸锌的去离子水中加入16kg的2?甲基咪唑，在常温下反应8h，得到混合溶液；[0062] S102、向步骤S101中的混合溶液中加入2kg多巴胺，搅拌混合均匀之后，滴加质量分数为25%的氨水，直到混合溶液的pH为8.5，继续反应2h，在反应过程中向混合溶液中通入空气，反应完成之后的过滤产物通过去离子水清洗，在120℃下真空干燥，得到聚多巴胺修饰的zif?8材料；[0063] S103、将8kg氨硼烷溶解于80kg去离子水中，向含有氨硼烷的去离子水中加入步骤S102中制备的聚多巴胺修饰的zif?8材料搅拌混合1h，过滤产物在温度为500℃的马弗炉中煅烧5h，得到复合材料；[0064] S104、将步骤S103中得到的复合材料超声分散到80kg饱和二氧化碳水溶液中，搅拌反应1h，在搅拌混合过程中向饱和二氧化碳水溶液中通入二氧化碳，反应完成之后过滤在20℃下真空干燥，得到二氧化碳存储材料。[0065] 实施例5[0066] 一种混凝土缝隙快速修补料，采用如下方法进行制备：[0067] S1、将35kg水、6kg二氧化碳存储材料、0.3kg聚羧酸减水剂和0.1kg聚丙烯酸钠放入搅拌机中混合均匀，形成混合物A，将9kg专用速凝剂、22kg普通硅酸盐水泥、2.5kg钙镁复合膨胀剂、32kg粒度为3mm的河沙细骨料和36kg粒度为15mm的卵石粗骨料放入搅拌机中混合均匀，形成混合物B；[0068] S2、将步骤S1中制备的混合物B缓慢加入到步骤S1中制备的混合物A中，搅拌均匀，得到混凝土缝隙快速修补料；[0069] 上述二氧化碳存储材料通过以下步骤制备得到：[0070] S101、将4kg硝酸锌溶解到180kg去离子水中，向含有硝酸锌的去离子水中加入35kg的2?甲基咪唑，在常温下反应20h，得到混合溶液；[0071] S102、向步骤S101中的混合溶液中加入2kg多巴胺，搅拌混合均匀之后，滴加质量分数为25%的氨水，直到混合溶液的pH为8.5，继续反应9h，在反应过程中向混合溶液中通入空气，反应完成之后的过滤产物通过去离子水清洗，在230℃下真空干燥，得到聚多巴胺修饰的zif?8材料；[0072] S103、将12kg氨硼烷溶解于190kg去离子水中，向含有氨硼烷的去离子水中加入步骤S102中制备的聚多巴胺修饰的zif?8材料搅拌混合6h，过滤产物在温度为600℃的马弗炉中煅烧5h，得到复合材料：[0073] S104、将步骤S103中得到的复合材料超声分散到180kg饱和二氧化碳水溶液中，搅拌反应5h，在搅拌混合过程中向饱和二氧化碳水溶液中通入二氧化碳，反应完成之后过滤在20℃下真空干燥，得到二氧化碳存储材料。[0074] 对比例1[0075] 对比例1与实施例1的区别在于，对步骤S102进行了省略处理，从而取消了多巴胺的添加，其余步骤与实施例1完全相同。[0076] 对比例2[0077] 对比例2与实施例1的区别在于，对步骤S104进行了省略处理，从而取消了复合材料在饱和二氧化碳溶液中浸泡的过程，其余步骤与实施例1完全相同。[0078] 对比例3[0079] 对比例3与对比例2的区别在于，对步骤S102进行了省略处理，从而取消了多巴胺的添加，其余步骤与对比例2完全相同。[0080] 通过上述实施例1?5和对比例1?3共8个实施方式分别制备出8份混凝土缝隙快速修补料，等到初凝后，对各混凝土缝隙快速修补料进行蒸压养护，蒸压的温度为60℃，并对各混凝土缝隙快速修补料的1d抗压强度、2d抗压强度和20d抗压强度进行测定，测定标准依据GB/T50080?2001《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测定，测定结果如下表1所示：[0081] 表1：各实施方式中混凝土缝隙快速修补料的测试表[0082][0083] 通过上表1中实施例1?5的数据可以看出，本发明在添加了二氧化碳存储材料之后，在蒸压的情况下1d抗压强度均达到40MPa以上，2d抗压强度均达到60MPa以上，20d抗压强度均达到100MPa以上，通过对比例2与实施例1的对比可以看出，本发明中的复合材料在饱和二氧化碳中溶液中浸泡之后，提高了混凝土固化强度，对比例1与实施例1的比较看出，zif?8材料在通过聚多巴胺改性之后，也提高了混凝土固化强度。[0084] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：辽宁

专利申请日期：2024-07-29

专利公开日期：2024-10-15

专利公告号：CN118545966B