[发明专利]一种大掺量钢渣固废的高韧性超早强道路快速修复材料

说明书

本发明公开了一种大掺量钢渣固废的高韧性超早强道路快速修复材料，原料按重量份计包括：水泥300‑400份，砂400‑500份，辅助胶凝材料50‑150份，增韧剂0‑40份，减水剂1‑3份，促凝剂0.1‑0.75份，缓凝剂1‑5份，膨胀剂10‑30份，保水增稠剂0‑0.5份，水80‑140份，水胶比为0.20‑0.26，称取原料混合均匀制成干物料，加水搅拌至料浆状态均匀，得到快速修复材料，凝结速率快、早期强度高且韧性和施工性能好，用于市政路面快速修复实现道路局部或大面积破损的快速修复，克服现有修复材料施工性能、力学性能及经济性不能兼顾的问题，采用大掺量钢渣固废作为细骨料开辟钢渣资源化利用新途径。

技术领域

本发明涉及道路修补材料领域，具体地说，涉及一种大掺量钢渣固废的高韧性超早强道路快速修复材料。

背景技术

近年来，随经济发展、土地利用开发，城市交通量、交通强度逐渐增大，导致部分道路出现不同程度的破损，“开膛破肚”的大修大补方式碳排放量大，交通管制时间长，对建材、交通业节能减排、城市道路安全正常运行、群众顺畅出行和市容市貌存在较大影响。因此，优先考虑采用不开挖的修复方式对道路进行维修，以减少施工时间，降低对道路交通的影响，对修复用材料提出较高的要求，不仅需要其能够在较短时间内开放交通，同时还要保证具有良好的性能，保障修复效果，且经济性良好，可考虑采用附加值较高、成本较低的原材料。

目前常采用的普通硅酸盐水泥(OPC)常因较大的自收缩应力而导致界面破坏，新旧混凝土粘结力差。磷酸镁水泥(MPC)具有干收缩低、凝结时间短、相容性好、与混凝土基层粘结强度高的特点。然而，由于MPC对环境温度异常敏感，其水化过程受温度影响较大，导致凝结时间不易控制。聚合物水泥砂浆存在耐老化性能差，材料存放困难，现场配制对施工人员的技术要求较高，与生产成本和施工成本较高等缺点。相比较而言，特种水泥在应用于道路修补材料上，具有一定优势，同时可以利用辅助胶凝材料替代特种水泥，在满足快硬、早强的基础上保证后期强度不倒缩。另一方面，利用无机晶须或纤维等增韧材料，提高修补材料的力学韧性。同时掺入合适的外加剂，保证其15-20min的施工性能和1h的力学性能，解决目前市场上所用修补材料存在的与基层粘结力不足、凝结时间不易控制、易二次开裂、耐久性能差等问题。另外，通过使用固废代替天然砂，降低材料碳排放水平。

本发明考虑将钢渣等固废代替天然砂作为修复材料细骨料。钢渣具有强度高、硬度大、耐磨性好等优势，可考虑代替建设用砂作为细骨料应用于水泥基材料。2021年我国钢渣产生量超过1.2亿吨，社会积存的钢渣已达8亿吨以上，钢渣处置不当将对环境、土壤、水质造成严重影响，目前国内钢渣一般的处理方式为企业内部回收循环、用于路基材料、制作钢渣砖、处理废水等低附加值利用，处理效率较低，且会造成二次污染。据不完全统计，由于钢渣安定性不良等问题，其实际利用率仅在35％左右，每年的积存量巨大，亟需对其资源化利用进行研究。基于钢渣等固废利用的高韧性超早强道路快速修复材料的研发与应用对提升市政道路品质，促进工业固废钢渣的高附加值利用，推动低碳建材绿色化应用与道路有机更新具有重要意义。

发明内容

基于此，本发明从道路修复用材料需求及固废资源化利用等角度出发，考虑各种影响因素及性能，参考《水泥混凝土路面用钢渣砂应用技术规程》(YB/T4329-2012)及《公路工程水泥混凝土用快速修补材料第1部分:水泥基修补材料》(JT/T 1211.1-2018)中对钢渣砂及修补材料的性能指标要求，提出一种基于钢渣固废大掺量利用的高韧性超早强道路快速修复材料，其具有凝结速率快、早期强度高、韧性好并兼具良好的施工性能等特点，实现道路局部或大面积破损的快速修复，克服现有修复材料施工性能、力学性能及经济性不能兼顾的缺陷，同时利用大掺量钢渣固废的工业固废钢渣作为细骨料，开辟钢渣资源化利用新途径。

其所要解决的问题可以通过以下方案来实施。