一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料及其制备方法

本发明涉及道路修复工程，尤其涉及一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料及其制备方法。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、道路是连接城市、乡村和各个地区的重要交通通道，是人们出行、物资运输和经济发展的基础设施，它能够促进经济发展、提供交通便利、改善农村发展、支持紧急救援和促进社会联系等。但是，随着交通流量增大、车辆重载化、大型化以及各种极端气候条件影响，水泥道路会出现不同程度磨损和老化，损坏和破裂。这些损坏一旦产生，在经风吹日晒后，道路破裂会进一步加剧，严重减少道路的使用寿命。为了保证道路的使用性能，增加其使用寿命，应对产生损坏的裂缝进行及时修复。

3、底灰是垃圾焚烧过程中产生的主要残留物，占到80％～90％，其应用率较低，以填埋为主的处理方式占用大量土地资源。将给人类生活的大气环境、土壤等造成严重的负担。底灰的化学组成主要由si、ca、k、na、cl、fe、mg等元素成分组成，其呈典型的碱性特征，ph值大概在10.5左右，这与焚烧生活垃圾过程中加入的氢氧化物有关。单独的底灰制成凝胶材料后强度很低，无法起到有效的作用。

4、某些土壤中的氯离子含量比较高，会对路基路面修复材料产生侵蚀，严重影响其耐久性。因此，增强修复材料抗氯离子的能力至关重要。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料及其制备方法。通过本发明的制备方法得到的道路修复材料，在减少水泥使用量的基础上，还能够保证道路修复材料具有一定的强度，用于修补道路产生的裂缝，实现了垃圾焚烧底灰的二次利用，降低了底灰对环境的带来的负担，克服了现有技术的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料，按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥50-70份，垃圾底灰30-50份，3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷3-5份，水玻璃15-25份，减水剂1-2份，防水剂1-5份，膨胀剂1-3份；

4、所述防水剂中至少包括甲基硅酸钠，甲基硅酸钠的质量百分数大于60％；

5、优选的，垃圾底灰比表面积400±50m2/kg。

6、甲基硅酸钠分子结构中的硅醇基与硅酸盐材料中的硅醇基反应脱水交联，从而实现“反毛细管效应”形成优异的憎水层，同时具有微膨胀、增加密实度功能。

7、3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷通过球磨法均匀的分散在水泥和底灰表面，与之发生反应并接枝到颗粒表面，在混合物表面分布了大量的氨基，氨基带有一定的正电荷，在体系中可以通过电荷吸引氯离子从而阻止其渗透。

8、水玻璃的作用为既可以作为水泥的早强剂又可以作为碱激发剂激发垃圾底灰的反应活性。

9、垃圾底灰的作用是大幅降低成本的同时提高浆体的结石率。

10、在一些实施例中，所述防水剂选自甲基硅酸钠、甲基硅酸钠与硬脂酸钙的混合物或甲基硅酸钠与有机硅改性丙烯酯的混合物。

11、优选的，甲基硅酸钠与硬脂酸钙的混合物中，甲基硅酸钠的质量百分数为80％。

12、优选的，甲基硅酸钠与有机硅改性丙烯酯的混合物中，甲基硅酸钠的质量百分数为85％。

13、在一些实施例中，所述减水剂选自木质素磺酸钠、萘系高效减水剂或蜜胺高效减水剂中的至少一种。

14、在一些实施例中，所述膨胀剂为硫铝酸钙或氧化钙。

15、第二方面，本发明提供一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，包括如下步骤：

16、将硅酸盐水泥和垃圾底灰按设定比例混合后，与3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷按比例混合，研磨后进行球磨，得到改性后的硅酸盐水泥和垃圾底灰混合物；

17、将改性后的硅酸盐水泥和垃圾底灰混合物与减水剂、防水剂、膨胀剂和水玻璃按比例混合，即得道路维修材料。

18、在一些实施例中，球磨的转速为200-300r/min，球磨时间为1-2h。

19、在一些实施例中，将道路维修材料与水混合，即得维修浆料。

20、优选的，道路维修材料与水的质量比为2:1。

21、上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

22、(1)本发明制备的一种道路修复材料，使用方便，工艺简单，可实现变废为宝，大量处理工业固废，对环境更加友好，通过本发明的制备方法得到的道路修复材料，在减少水泥使用量的基础上，还能够保证道路修复材料具有一定的强度，用于修补道路产生的裂缝，实现了垃圾焚烧底灰的二次利用，降低了底灰对环境的带来的负担，克服了现有技术的缺陷。制备方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。

23、(2)甲基硅酸钠分子结构中的硅醇基与硅酸盐材料中的硅醇基反应脱水交联，从而实现“反毛细管效应”形成优异的憎水层，同时具有微膨胀、增加密实度功能。3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷通过球磨法均匀的分散水泥和垃圾底灰的表面,发生反应并接枝粉体表面，在体系中可以通过电荷吸引从而阻止氯离子的渗透。所制备的材料具有阻止氯离子迁移和侵蚀的作用，并且具有较好的防水作用。

24、(3)本发明利用机械球磨的方法改变底灰的粒径，提高其反应活性，达到部分替代水泥的目标。

技术特征：

1.一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥50-70份，垃圾底灰30-50份，3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷3-5份，水玻璃15-25份，减水剂1-2份，防水剂1-5份，膨胀剂1-3份；

2.根据权利要求1所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：所述防水剂选自甲基硅酸钠、甲基硅酸钠与硬脂酸钙的混合物或甲基硅酸钠与有机硅改性丙烯酯的混合物。

3.根据权利要求2所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：甲基硅酸钠与硬脂酸钙的混合物中，甲基硅酸钠的质量百分数为80％。

4.根据权利要求2所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：甲基硅酸钠与有机硅改性丙烯酯的混合物中，甲基硅酸钠的质量百分数为85％。

5.根据权利要求1所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：所述减水剂选自木质素磺酸钠、萘系高效减水剂或蜜胺高效减水剂中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料，其特征在于：所述膨胀剂为硫铝酸钙或氧化钙。

7.一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，其特征在于：球磨的转速为200-300r/min，球磨时间为1-2h。

9.根据权利要求7所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，其特征在于：将权利要求7所得道路维修材料与水混合，即得维修浆料。

10.根据权利要求9所述的防水抗氯侵蚀的道路维修材料的制备方法，其特征在于：道路维修材料与水的质量比为2:1。

技术总结
本发明公开了一种防水抗氯侵蚀的道路维修材料及其制备方法，道路维修材料，按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥50‑70份，垃圾底灰30‑50份，3‑(2‑氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷3‑5份，水玻璃15‑25份，减水剂1‑2份，防水剂1‑5份，膨胀剂1‑3份；所述防水剂中至少包括甲基硅酸钠，甲基硅酸钠的质量百分数大于60％。该道路修复材料在减少水泥使用量的基础上，还能够保证道路修复材料具有一定的强度，用于修补道路产生的裂缝，实现了垃圾焚烧底灰的二次利用，降低了底灰对环境的带来的负担，克服了现有技术的缺陷。

技术研发人员：刘衍溢,王川,任尊超,张宁,李相辉,马仁义
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29