性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物及其制备方法与流程

本发明涉及道路工程结构脱空维修，具体为性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物及其制备方法。

背景技术：

1、我国综合国力不断增强，道路工程建设规模也在不断扩大，为人们出行提供了很大的便利。然而，不同类型的路基路面病害问题也日益凸显出来，不仅影响道路的正常使用，而且，交通事故频繁发生，严重影响人们的生命财产安全。从水泥路面与沥青路面早期病害调查情况来看，层间脱空和层间不粘结或粘结力小是造成路面早期损坏的重要原因之一。因此，对水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的基层、底基层和面层进行早期预防性养护，填充层间脱空和加固层间粘结，提高路面整体承载能力，封闭面层裂缝，防止水分下渗到路面结构层内，可大大减少后期路面的损坏，延长道路使用寿命。

2、注浆材料是注道路结构加固补强技术中不可或缺的关键组成部分。现有的注浆材料一般为水泥浆料、聚氨酯注浆材料、聚合物改性沥青中的两种以上混合而成，但是这种注浆材料施工时受环境温度、湿度影响较大，性能不稳定，早期抗压强度较弱。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物及其制备方法，可以解决现有的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、本发明是通过如下的技术方案来实现：性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，按照总重量100份为基础包括如下组分：矿渣45～55份，钢渣25～30份，粉煤灰5～10份，改性膨润土为1～2份，激发剂10～15份，膨胀剂0.5～1份，减水剂0.5～1份，界面剂0.1～0.2份，相变保水剂1～2份。

4、进一步的，所述改性膨润土的比表面积不小于300m2/kg；所述改性膨润土由钠基膨润土通过三异丙醇胺改性制备。

5、进一步的，所述改性膨润土由钠基膨润土通过三异丙醇胺改性制备的方法，包括：

6、将所述钠基膨润土与盐酸溶液混合搅拌，搅拌后离心悬浮液；

7、用去离子水漂洗离心底部沉淀物直至呈中性，取出底部沉淀物进行干燥；

8、干燥后的沉淀物研磨过筛制得酸化膨润土；

9、将三异丙醇胺加入去离子水中搅拌至溶解，将酸化后的膨润土加入水解的溶液中进行搅拌；

10、搅拌后悬浮液离心，将沉淀物真空干燥研磨获得改性膨润土。

11、进一步的，所述相变保水剂的制备方法包括：

12、配置ph呈中性的氢氧化钾与丙烯酸混合溶液；

13、将丙烯酰胺和多糖加入到所述混合溶液中，直至完全溶解；

14、完全溶解后升温至70℃，反应至少2小时后，送入真空干燥室，在40℃下真空干燥形成保水块；

15、将干燥后的保水块破碎至75μm，得到保水粉体；

16、将保水粉体加入到石蜡乳液中，在70℃条件下，以500r/min的速率搅拌0.5小时，离心干燥后，粉磨至75μm，得到相变保水剂。

17、进一步的，所述多糖包括淀粉或者葡萄糖；所述丙烯酰胺与多糖的质量以100份为基准，其中的丙烯酰胺为50份，多糖50份；所述丙烯酰胺和多糖的质量为所述混合溶液质量的40％；所述保水粉体为所述石蜡乳液质量的40％。

18、进一步的，所述石蜡乳液的制备方法为，将石蜡和乙醇水溶液在85℃下搅拌0.5小时形成的石蜡乳液；所述石蜡和乙醇水溶液的质量比为4:1。

19、进一步的，所述界面剂包括聚硅氧烷类粉体。

20、进一步的，所述界面剂包括shp-50聚硅氧烷，所述界面剂的粒径大于200μm，比表面积不小于500m2/kg；所述激发剂包括硫酸钠、碳酸钠、偏硅酸钠、偏铝酸钠粉体中的至少一种；所述减水剂包括萘系、聚羧酸、木质素中的一种；所述膨胀剂为塑性膨胀剂。

21、进一步的，所述矿渣的粒径小于250μm，比表面积不小于450m2/kg；所述粉煤灰的粒径小于250μm，比表面积不小于400m2/kg；所述钢渣的平均粒径不小于20um，且比表面积不小于450m2/kg。

22、本发明还提供一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物的制备方法，按照上述任意一项所述的干粉组合物各组分重量份配比加入到搅拌设备内，搅拌速度为50～150rpm，温度为10～40℃，搅拌时间为2～4小时；即可获得干粉组合物。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

24、本发明的性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物及其制备方法，通过改性膨润土负载三异丙醇胺，利用其烷链和羟基异构的空间立体结构促进注浆材料在水中的分散；利用相变保水剂在不同环境温度下石蜡的相变状态不同，调控其中保水材料的水分释放，实现注浆材料中水分含量的微调控；最后通过聚硅氧烷类粉体，促进注浆材料与修补位置的二氧化硅形成良好界面，从而实现了根据环境条件，注浆材料性能的自调控与稳定；有效的解决了道路注浆时，环境温度严重影响注浆材料的凝结时间与早期强度的问题；保障注浆材料的稳定性及其修补效果。另外本发明采用固体废弃物材料作为注浆材料使用，成本较低廉。

技术特征：

1.一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，其特征在于：按照总重量100份为基础包括如下组分：矿渣45～55份，钢渣25～30份，粉煤灰5～10份，改性膨润土为1～2份，激发剂10～15份，膨胀剂0.5～1份，减水剂0.5～1份，界面剂0.1～0.2份，相变保水剂1～2份。

2.根据权利要求1所述的一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，其特征在于：所述改性膨润土的比表面积不小于300m2/kg；所述改性膨润土由钠基膨润土通过三异丙醇胺改性制备。

3.根据权利要求2所述的一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，其特征在于：所述改性膨润土由钠基膨润土通过三异丙醇胺改性制备的方法，包括：

4.根据权利要求1所述的一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，其特征在于：所述相变保水剂的制备方法包括：

5.根据权利要求4所述的一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，其特征在于：所述多糖包括淀粉或者葡萄糖；所述丙烯酰胺与多糖的质量以100份为基准，其中的丙烯酰胺为50份，多糖50份；所述丙烯酰胺和多糖的质量为所述混合溶液质量的40％；所述保水粉体为所述石蜡乳液质量的40％。

6.根据权利要求5所述的一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，其特征在于：所述石蜡乳液的制备方法为，将石蜡和乙醇水溶液在85℃下搅拌0.5小时形成的石蜡乳液；所述石蜡和乙醇水溶液的质量比为4:1。

7.根据权利要求1所述的一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，其特征在于：所述界面剂包括聚硅氧烷类粉体。

8.根据权利要求7所述的一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，其特征在于：所述界面剂包括shp-50聚硅氧烷，所述界面剂的粒径大于200μm，比表面积不小于500m2/kg；所述激发剂包括硫酸钠、碳酸钠、偏硅酸钠、偏铝酸钠粉体中的至少一种；所述减水剂包括萘系、聚羧酸、木质素中的一种；所述膨胀剂为塑性膨胀剂。

9.根据权利要求1所述的一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物，其特征在于：所述矿渣的粒径小于250μm，比表面积不小于450m2/kg；所述粉煤灰的粒径小于250μm，比表面积不小于400m2/kg；所述钢渣的平均粒径不小于20um，且比表面积不小于450m2/kg。

10.一种性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物的制备方法，其特征在于：按照权利要求1～9任意一项所述的干粉组合物各组分重量份配比加入到搅拌设备内，搅拌速度为50～150rpm，温度为10～40℃，搅拌时间为2～4小时；即可获得干粉组合物。

技术总结本发明提供性能自调控的低碳道路注浆材料干粉组合物及其制备方法，按照总重量100份为基础包括如下组分：矿渣45～55份，钢渣25～30份，粉煤灰5～10份，改性膨润土为1～2份，激发剂10～15份，膨胀剂0.5～1份，减水剂0.5～1份，界面剂0.1～0.2份，相变保水剂1～2份。本发明通过的改性膨润土利用其烷链和羟基异构的空间立体结构促进注浆材料在水中的分散；利用相变保水剂在不同环境温度下石蜡的相变状态不同，调控其中保水材料的水分释放，实现注浆材料中水分含量的微调控；最后通过聚硅氧烷类粉体，促进注浆材料与修补位置的二氧化硅形成良好界面，从而实现了根据环境条件，注浆材料性能的自调控与稳定。技术研发人员：陈欢,唐宁,潘文浩,孙艺涵受保护的技术使用者：衢州捷康新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5