一种水泥混凝土桥底板裂缝用快凝修补砂浆及其制备工艺的制作方法

本发明涉及建筑材料，具体为一种水泥混凝土桥底板裂缝用快凝修补砂浆及其制备工艺。

背景技术：

1、水泥混凝土桥底板作为承载桥面交通荷载的重要组成部分，经常会受到重载、温度变化和环境侵蚀等因素的影响，导致出现裂缝。这些裂缝不仅会影响桥梁的使用寿命和安全性，还会导致水分和化学物质渗入混凝土内部，加速混凝土的老化和破坏。因此，修补桥底板裂缝成为维护和保养桥梁的重要工作。

2、快凝修补砂浆相比传统的修补材料具有许多优点。首先，快凝修补砂浆具有较快的凝结时间，可以迅速填补裂缝，并迅速恢复桥底板的正常使用。其次，它具有较高的粘结强度和抗压强度，可以有效增强桥底板的承载能力，提高桥梁的安全性和稳定性。同时，快凝修补砂浆还具有良好的耐久性和抗渗性能，能够有效防止水分和其他有害物质的渗入，延长桥梁的使用寿命。

3、然而，快凝修补砂浆也存在一些问题。由于其较快的凝结时间，施工人员需要在短时间内完成修补工作，要求技术要求较高；快凝修补砂浆的配比和制备工艺也需要进一步研究和改进，以适应不同桥梁底板的修补需求。

4、因此，我们提出一种水泥混凝土桥底板裂缝用快凝修补砂浆及其制备工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水泥混凝土桥底板裂缝用快凝修补砂浆及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种水泥混凝土桥底板裂缝用快凝修补砂浆的制备工艺，包括如下步骤：

4、s1：将石英砂和聚丙烯纤维混合，以100-200r/min的转速搅拌40-60s，加入硫铝酸盐水泥和矿物掺合料混合搅拌30-40s，制得砂浆干料；

5、s2：将纳米二氧化钛和水、聚合物乳液混合均匀，超声分散50-60min，加入旱强剂、减水剂、消泡剂混合均匀，超声分散50-60min，制得复合溶液；

6、s3：将s2制得的复合溶液倒入砂浆干料中，在真空条件下，以200-300r/min的转速搅拌160-180s，混合均匀后，制得快凝修补砂浆。

7、进一步的，所述快凝修补砂浆包括以下重量组分：

8、硫铝酸盐水泥100-120份、石英砂100-150份、矿物掺合料10-25份、聚合物乳液5-15份、早强剂0.1-1.0份、减水剂0.2-1.0份、消泡剂0.1-1.0份、纳米二氧化钛0.02-0.04份、聚丙烯纤维1-5份、水10-30份。

9、进一步的，所述硫铝酸盐水泥为快硬硫铝酸盐水泥，其初凝时间为5-6min。

10、进一步的，所述石英砂为优质石英砂。

11、进一步的，所述矿物掺合料由5-15质量份粉煤灰和5-10质量份矿粉组成。

12、进一步的，所述聚合物乳液由2-7质量份羧基丁苯乳液和3-8质量份醋酸乙烯-乙烯共聚乳液组成。

13、进一步的，所述早强剂为甲酸钙。

14、进一步的，所述减水剂的制备方法如下：

15、步骤(1)：将聚乙二醇甲基丙烯酸酯和二氯甲烷混合均匀，加入碳酸钾混合均匀，升温至40-45℃，滴加氯化亚砜和二氯甲烷混合液，40-50min滴完，升温至45-50℃下冷凝回流22-24h，冷却至室温，经过滤、减压旋蒸，制得反应物a；

16、步骤(2)：在黑暗条件和氮气保护下，将反应物a和二甲基亚砜混合均匀，加入碘化钾混合均匀，升温至85-90℃，滴加3-氨基-1-丙醇，30-40min滴完，回流反应22-24h，冷却至室温；在冰浴条件下，滴加甲基丙烯酸酰氯，30-40min滴完，反应22-24h，抽滤后减压旋蒸，制得反应物b；

17、步骤(3)：将反应物b和去离子水混合均匀，升温至40-60℃，滴加过硫酸铵水溶液，80-90min滴完；同时滴加甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸羟丙酯和丙烯酸组成的溶液，70-80min滴完，升温至70-80℃，保温反应3-4h，冷却至室温，使用20-30wt％的naoh溶液调节ph值至6-7，制得减水剂。

18、在上述技术方案中，以氯化亚砜作为氯化剂与聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的-oh基团发生亲核取代反应，制得反应物a；接着，以3-氨基-1-丙醇为核心，与反应物a发生反应，将聚乙二醇长链接枝到3-氨基-1-丙醇的-nh2上，加入过量的反应物a以确保-nh2上的两个氢原子均被取代；再加入甲基丙烯酸酰氯，引入双键，制得反应物b；以过硫酸铵为引发剂，以甲基丙烯磺酸钠为链转移剂，以反应物b为大单体，丙烯酸羟丙酯和丙烯酸为小单体，通过自由基共聚反应合成减水剂。本发明的减水剂具有更大的空间位阻和优异的分散性能，对于快凝修补砂浆具有多种有益效果，包括提高流动性、促进早期强度发展、提高耐久性和抗裂性能等。

19、进一步的，所述步骤(1)中聚乙二醇甲基丙烯酸酯和二氯甲烷的质量比为1：(2-3)。

20、进一步的，所述步骤(1)中碳酸钾用量为聚乙二醇甲基丙烯酸酯质量的50-60％。

21、进一步的，所述步骤(1)中氯化亚砜和二氯甲烷的质量比为1：(1.5-2.0)，氯化亚砜的质量为聚乙二醇甲基丙烯酸酯质量的1-2倍。

22、进一步的，所述步骤(2)中反应物a和二甲基亚砜的质量比为1：(2-3)。

23、进一步的，所述步骤(2)中碘化钾的用量为反应物a质量的4-6％。

24、进一步的，所述步骤(2)中3-氨基-1-丙醇为反应物a质量的10-12％。

25、进一步的，所述步骤(2)中甲基丙烯酸酰氯的质量为反应物a质量的30-40％。

26、进一步的，所述步骤(3)中反应物b和去离子水的质量比1：(2-4)。

27、进一步的，所述步骤(3)中过硫酸铵水溶液的浓度为10-15wt％，过硫酸铵的质量为反应物a质量的3-5％。

28、进一步的，所述步骤(3)中甲基丙烯磺酸钠的质量为反应物b质量的16-18％。

29、进一步的，所述步骤(3)中反应物b、丙烯酸羟丙酯和丙烯酸的质量比1：(0.1-0.2)：(0.2-0.3)。

30、进一步的，所述纳米二氧化钛经过表面处理，具体步骤如下：

31、将纳米二氧化钛和去离子水混合均匀，升温至70-80℃，调节体系ph值至4-5，加入γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，磁力搅拌30-40min，超声分散20-30min；以8000-10000r/min的速度离心10-20min后进行洗涤，重复1-3次，于100-110℃真空干燥24-48h，即得。

32、进一步的，所述纳米二氧化钛和去离子水的质量比为1：(180-200)。

33、进一步的，所述γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量为纳米二氧化钛和去离子水总质量的0.5-1.0％。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

35、1.本发明的一种水泥混凝土桥底板裂缝用快凝修补砂浆的制备工艺，通过将硫铝酸盐水泥、石英砂、聚丙烯纤维和矿物掺合料混合均匀作为砂浆干料，将聚合物乳液、早强剂、减水剂消泡剂、纳米二氧化钛份和水混合均匀作为复合溶液，将复合溶液倒入砂浆干料中，并进行充分搅拌，以实现复合溶液和砂浆干料的协同作用，有效地提高了砂浆的均匀性和稳定性。同时，根据具体需要，可以调整砂浆的配比，以满足不同工程的要求。在该工艺中，硫铝酸盐水泥作为主要胶凝材料，能够提供良好的粘结性能；石英砂作为骨料，能够增加砂浆的强度和稳定性；聚丙烯纤维的添加能够改善砂浆的抗裂性能；矿物掺合料的加入可以提高砂浆的抗渗性和耐久性；同时，复合溶液中的聚合物乳液能够增加砂浆的粘结力和柔韧性，早强剂可以促进砂浆的早期强度发展，减水剂能够调节砂浆的流动性，消泡剂则可有效消除砂浆中的气泡。此外，纳米二氧化钛份的加入能够提高砂浆的抗紫外线性能和自洁性能。

36、2.本发明的一种水泥混凝土桥底板裂缝用快凝修补砂浆的制备工艺，通过以氯化亚砜作为氯化剂，与聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的-oh基团发生亲核取代反应，制得反应物a；接着，以3-氨基-1-丙醇为核心，将反应物a中的聚乙二醇长链接枝到3-氨基-1-丙醇的-nh2上，加入过量的反应物a以确保-nh2上的两个氢原子均被取代；再加入甲基丙烯酸酰氯，引入双键，制得反应物b；以过硫酸铵为引发剂，以甲基丙烯磺酸钠为链转移剂，以反应物b为大单体，丙烯酸羟丙酯和丙烯酸为小单体，通过自由基共聚反应合成减水剂。该减水剂分子结构中引入了聚乙二醇链，使其具有更大的空间位阻，从而能够有效地调控水泥颗粒之间的相互作用，减少颗粒间的摩擦力和黏聚力，改善砂浆的流动性，使其更易于施工和填充裂缝。其次，减水剂能够提高砂浆的早期强度发展，使修补后的砂浆能够更快地达到使用要求。此外，减水剂的保水性能可以减少砂浆的水分蒸发，提高修补砂浆的耐久性和抗裂性能。