【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及橋梁伸縮縫修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)的邊界條件，其健康狀況直接影響橋梁結(jié)構(gòu)受力。由于伸縮縫位于橋梁連接處，極易產(chǎn)生應(yīng)力集中，錨固區(qū)又處于新舊混凝土交接區(qū)的薄弱面，在車輛的長期沖擊下，極易形成層間剪切疲勞破壞。因此，在橋梁長期運營過程中，伸縮縫錨固區(qū)混凝土損壞頻繁。
2、目前，現(xiàn)有技術(shù)多通過在水泥基材料中用添加骨料、聚合物、纖維、外加劑等方式來制備伸縮縫快速修復(fù)材料。然而，這些材料的原材料和制備過程均會造成大量碳排放和嚴重環(huán)境污染。同時，隨著社會的飛速發(fā)展，工業(yè)固廢和農(nóng)業(yè)固廢的處理成為環(huán)境治理過程中的突出問題。因此，開展工業(yè)固廢和農(nóng)業(yè)固廢的無害化和資源化利用，降低傳統(tǒng)伸縮縫快速修復(fù)材料制備引起的環(huán)境污染和碳排放，十分迫切和必要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷之一，本專利技術(shù)的目的在于提供一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料及其制備方法，通過工業(yè)固廢和農(nóng)業(yè)固廢的無害化和資源化利用實現(xiàn)橋梁伸縮縫快速修復(fù)，具有超早強、耐沖擊、綠色、低碳、環(huán)保等優(yōu)點。
2、為達到以上目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是：
3、本專利技術(shù)提供一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，包括按重量份數(shù)計的以下組分：工業(yè)固廢復(fù)合膠凝材料370～500份，工業(yè)固廢復(fù)合骨料450～550份，綠色促硬劑50～85份，外加劑2.2～3.5份、復(fù)合纖維4～8份，水120～150份。
4、在上述方案的基礎(chǔ)
5、優(yōu)選地，所述硅酸鹽水泥強度等級為52.5；所述硫鋁酸鹽水泥強度等級42.5；所述堿渣為氨堿法制備純堿過程中產(chǎn)生的廢渣經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，比表面積為330～370m2/kg，含水率為28～43％，主要化學成分為氧化鈣、氧化鎂、二氧化硅；所述礦渣為高爐水淬礦渣經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，表面積為455～510m2/kg，堿性系數(shù)為0.96～0.99，主要化學成分為氧化鈣、氧化鋁、二氧化硅；所述鋼渣為轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，比表面積為475～525m2/kg，主要化學成分為硅酸二鈣、鐵酸二鈣、氯酸三鈣；所述脫硫石膏為火力發(fā)電廠濕式石灰石-石膏法脫硫工藝所產(chǎn)生的固體廢棄物經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，比表面積為380～420m2/kg，主要化學成分為二水硫酸鈣；所述硅灰比表面積大于16000m2/kg，二氧化硅含量大于90％以上；所述粉煤灰為f類i級粉煤灰。
6、在上述方案的基礎(chǔ)上，所述工業(yè)固廢骨料包括石英砂、玻璃砂、石墨尾礦砂，其質(zhì)量比為1:0.4:0.3。采用玻璃砂、石墨尾礦砂代替部分石英砂既減少了石英砂開采過程帶來的環(huán)境問題，又對廢舊玻璃、石墨尾礦砂等工業(yè)固廢進行了無害化和資源化利用，具有綠色、低碳、環(huán)保等優(yōu)點。
7、優(yōu)選地，所述石英砂粒徑為0.35～0.5mm。
8、優(yōu)選地，所述玻璃砂由廢棄玻璃加工而成，粒徑為0.20～0.35mm。
9、優(yōu)選地，所述石墨尾礦砂為石墨開發(fā)形成的廢棄物，主要化學成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣，粒徑為0.05～0.20mm。
10、在上述方案的基礎(chǔ)上，所述綠色促硬劑為以農(nóng)業(yè)廢棄物蔗渣灰為原料合成的無雜質(zhì)水化硅酸鈣晶體促硬劑，具有綠色、環(huán)保等特點，其制備方法為：在100℃下用氫氧化鈉溶液處理蔗渣灰，以硅酸鈉溶液的形式提取存在于蔗渣灰表面上的無定形二氧化硅。以蔗渣灰為原料制備硅酸鈉溶液后，在分散劑聚乙二醇存在下，采用離子交換法使硅酸鈉溶液與鈣溶液反應(yīng)，制備含有微小水化硅酸鈣晶體的促硬劑。
11、在上述方案的基礎(chǔ)上，所述外加劑包括減水劑、緩凝劑，其質(zhì)量比為1:0.28。
12、優(yōu)選地，所述減水劑為高效聚羧酸減水劑，所述緩凝劑為酒石酸和硼酸以質(zhì)量比6:4混合而成的混合物。
13、在上述方案的基礎(chǔ)上，所述復(fù)合纖維包括鋼纖維、聚丙烯纖維、黃蒿植物纖維，其質(zhì)量比為1:0.16:0.13。黃蒿植物纖維為天然植物纖維，采用黃蒿植物纖維代替部分鋼纖維、聚丙烯纖維，減少了鋼纖維、聚丙烯纖維生產(chǎn)帶來的碳排放和環(huán)境污染問題，達到綠色、低碳、環(huán)保的目的。
14、優(yōu)選地，所述鋼纖維直徑為0.15mm，長度為12mm，抗拉強度高于1800mpa。
15、優(yōu)選地，所述聚丙烯纖維為10μm，長度為8mm，抗拉強度高于1100mpa。
16、優(yōu)選地，所述黃蒿植物纖維為0.5mm，長度為20mm，抗拉強度高于600mpa，其制備方法為將黃蒿皮剪成20mm長度后置于1％氫氧化鈉溶液中浸泡30分鐘，撈出用清水沖洗，自然陰干。
17、本專利技術(shù)還提供一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料制備方法，包括以下步驟：
18、s1.將按配比設(shè)計的工業(yè)固廢復(fù)合膠凝材料和工業(yè)固廢復(fù)合骨料加入攪拌機內(nèi)低速攪拌3分鐘；
19、s2.水、綠色促硬劑、外加劑等量分兩次加入攪拌機，每次攪拌2分鐘。
20、s3.將復(fù)合纖維平均分成五等份，漿體成型后，每分鐘等量均勻撒入復(fù)合纖維，攪拌5分鐘。
21、s4.將漿體放入伸縮縫錨固區(qū)內(nèi)，5分鐘內(nèi)振搗均勻，收光抹面，2小時后即可開放交通。
22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料具有超早強、耐沖擊、綠色、低碳、環(huán)保等優(yōu)點。在實現(xiàn)橋梁伸縮縫快速修復(fù)的同時，也完成了堿渣、礦渣、鋼渣、脫硫石膏、硅灰、粉煤灰、廢舊玻璃、石墨尾礦砂、蔗渣灰等多種工業(yè)固廢和農(nóng)業(yè)固廢的無害化和資源化利用。采用天然植物纖維代替部分鋼纖維、聚丙烯纖維進一步提高了該材料在低碳、環(huán)保方面的優(yōu)勢。采用本專利技術(shù)提供的綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料修復(fù)伸縮縫，僅需2個小時即可開放交通。
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1.一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，包括按重量份數(shù)計的以下組分：工業(yè)固廢復(fù)合膠凝材料370~500份，工業(yè)固廢復(fù)合骨料450~550份，綠色促硬劑50~85份，外加劑2.2~3.5份、復(fù)合纖維4~8份，水120~150份。
2.如權(quán)利要求1所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述工業(yè)固廢膠凝材料包括硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、工業(yè)固廢組分，其質(zhì)量比為1:0.12:0.6；所述工業(yè)固廢膠凝材料中的工業(yè)固廢組分包括堿渣、礦渣、鋼渣、脫硫石膏、硅灰、粉煤灰，其質(zhì)量比為1:1.5:0.5:0.3:0.1:0.06:0.01。
3.如權(quán)利要求2所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述硅酸鹽水泥強度等級為52.5；所述硫鋁酸鹽水泥強度等級42.5；所述堿渣為氨堿法制備純堿過程中產(chǎn)生的廢渣經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，比表面積為330~370m2/kg，含水率為28~43%，；所述礦渣為高爐水淬礦渣經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，比表面積為455~510m2/kg，堿性系數(shù)為0.96~0.99，；所述鋼渣為轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末
4.如權(quán)利要求1所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述工業(yè)固廢骨料包括石英砂、玻璃砂、石墨尾礦砂，其質(zhì)量比為1:0.4:0.3。
5.如權(quán)利要求4所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述石英砂粒徑為0.35~0.5mm；所述玻璃砂由廢棄玻璃加工而成，粒徑為0.20~0.35mm；所述石墨尾礦砂為石墨開發(fā)形成的廢棄物，主要化學成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣，粒徑為0.05~0.20mm。
6.如權(quán)利要求1所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述綠色促硬劑為以農(nóng)業(yè)廢棄物蔗渣灰為原料合成的無雜質(zhì)水化硅酸鈣晶體促硬劑。
7.如權(quán)利要求1所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述外加劑包括減水劑、緩凝劑，其質(zhì)量比為1:0.28，所述減水劑為高效聚羧酸減水劑，所述緩凝劑為酒石酸和硼酸以質(zhì)量比6:4混合而成的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述復(fù)合纖維包括鋼纖維、聚丙烯纖維、黃蒿植物纖維，其質(zhì)量比為1:0.16:0.13。
9.如權(quán)利要求8所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述鋼纖維直徑為0.15mm，長度為12mm，抗拉強度高于1800MPa；所述聚丙烯纖維為10μm，長度為8mm，抗拉強度高于1100MPa；所述黃蒿植物纖維為0.5mm，長度為20mm，抗拉強度高于600MPa。
10.一種如權(quán)利要求1所述的綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，包括按重量份數(shù)計的以下組分：工業(yè)固廢復(fù)合膠凝材料370~500份，工業(yè)固廢復(fù)合骨料450~550份，綠色促硬劑50~85份，外加劑2.2~3.5份、復(fù)合纖維4~8份，水120~150份。
2.如權(quán)利要求1所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述工業(yè)固廢膠凝材料包括硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、工業(yè)固廢組分，其質(zhì)量比為1:0.12:0.6；所述工業(yè)固廢膠凝材料中的工業(yè)固廢組分包括堿渣、礦渣、鋼渣、脫硫石膏、硅灰、粉煤灰，其質(zhì)量比為1:1.5:0.5:0.3:0.1:0.06:0.01。
3.如權(quán)利要求2所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材料，其特征在于，所述硅酸鹽水泥強度等級為52.5；所述硫鋁酸鹽水泥強度等級42.5；所述堿渣為氨堿法制備純堿過程中產(chǎn)生的廢渣經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，比表面積為330~370m2/kg，含水率為28~43%，；所述礦渣為高爐水淬礦渣經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，比表面積為455~510m2/kg，堿性系數(shù)為0.96~0.99，；所述鋼渣為轉(zhuǎn)爐熱燜鋼渣經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，比表面積為475~525m2/kg，；所述脫硫石膏為火力發(fā)電廠濕式石灰石-石膏法脫硫工藝所產(chǎn)生的固體廢棄物經(jīng)碾磨、烘干后形成的粉末，比表面積為380~420m2/kg，；所述硅灰比表面積大于16000m2/kg，二氧化硅含量大于90%以上；所述粉煤灰為f類i級粉煤灰。
4.如權(quán)利要求1所述的一種綠色低碳伸縮縫快速修復(fù)材...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳鑫，楊鑫，廖洪波，石大為，余波，杜曉博，張永遠，
申請(專利權(quán))人：貴州高速公路實業(yè)有限公司貴陽分公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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