一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土的制作方法

    专利查询2025-03-25  56

    本发明属于混凝土领域,特别涉及一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土。


    背景技术:

    1、城市管道检查井是城市基础设施的重要部分,由于井周路面材料强度不足或施工不当,井周路面往往会出现裂缝、坑洼等损坏现象,严重影响路面的平整度和行车安全。造成这种现象的原因主要包括:

    2、材料问题:井周路面的材料质量不合格或强度不足,导致路面裂缝、塌陷等问题。

    3、施工问题:施工不当,如井周路面施工厚度不均匀,导致路面不平整,或者路面与井壁之间连接不紧密,导致路面下沉等问题。

    4、车辆压力:由于车辆长期行驶在检查井周围,井周路面承受着较大的压力,特别是重载车辆对井周路面的损坏更加严重。

    5、检查井周边路面破坏修复常规做法是先破除损坏的路面后用砂浆恢复,再进行更换安装井盖。因砂浆强度低耐久性差,更换井盖区域又成为路面区域的薄弱点,造成反复经常性的维修,浪费人力增加投资。采用快硬防渗混凝土替代砂浆后能够确保维修区域强度不低于路面强度,且能够快速恢复路面交通。因通常井盖周边的混凝土数量不大,不可能委托搅拌站生产混凝土,现有的修复材料多为普通水泥混凝土,固化时间较长,且抗渗性能一般,易在短时间内再次损坏。因此,研发一种能够快速硬化、具有优良抗渗性能的细石混凝土,成为解决上述问题的关键。


    技术实现思路

    1、针对现有技术存在的不足,本发明目的是提供一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,解决上述背景技术中提出的问题。

    2、本发明通过以下的技术方案实现:一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,包括以下原料:硫铝酸盐水泥,硅酸盐水泥,石英砂,氯化钙,碳酸锂,羟丙基甲基纤维素,聚羧酸减水剂,纤维增强剂,瓜米石,砂,水。

    3、作为一优选的实施方式,所述瓜米石为一种粒径在16-31.5mm之间的碎石。

    4、作为一优选的实施方式,还包括以下原料:纳米硅粉、硫酸镁、碳纳米管;

    5、其中:

    6、将纯度在99.99%以上的硅材料粉碎至微米级颗粒,然后,将这些硅颗粒置于超临界二氧化碳反应釜中,控制二氧化碳的温度和压力,使其温度在31.1℃以上,压力在7.38mpa以上,在超临界条件下,二氧化碳的溶解能力可溶解硅颗粒表面的氧化物层,此过程持续2小时,使二氧化碳充分渗透并均匀溶解硅表面的氧化物层,在反应釜中引入氢气,在400℃至600℃的温度下,进行还原反应,形成纳米级硅粉末,通过快速冷却和气体喷射,将硅粉从反应釜中回收,并进行超声波分散处理,获得原料中的纳米硅粉,采用超临界二氧化碳法制备的纳米硅粉具有极高的纯度和细小的粒径。其表面无氧化物层,能够更均匀地分散在水泥基体中,形成更致密的微观结构。纳米硅粉的高表面积促进了与水泥水化产物的反应,生成更多的硅酸钙水合物(c-s-h),从而显著提高了混凝土的抗压强度和抗渗性能。此外,纳米硅粉还可以填充混凝土中的微细孔隙,降低混凝土的孔隙率,提高其耐久性和抗冻性;

    7、选择纯度99%以上的氧化镁和稀硫酸作为原材料,将氧化镁溶解在稀硫酸中,形成硫酸镁溶液,将该溶液置于电解槽中,通过控制电解槽中的电流密度和电压,使硫酸镁溶液发生电解反应,生成高纯度的硫酸镁沉淀,电解时间在3小时以上,反应完成后,通过过滤和干燥,并在干燥过程中加入硅胶,以防止其在空气中吸湿结块,获得原料中的硫酸镁粉末,在混凝土中,硫酸镁能够与水泥中的钙离子发生反应,生成不溶性硫酸钙和镁钙化合物,这些产物可以在混凝土中形成坚硬致密的结构,提高混凝土的抗压强度和抗化学侵蚀能力。特别是在含盐环境中,硫酸镁能够有效抑制混凝土中氯离子的扩散,减少钢筋的腐蚀风险。此外,硫酸镁的加入还能调节混凝土的早期强度增长,缩短养护时间;

    8、在石墨电极表面涂覆一层纳米镍催化剂,通过800℃至900℃高温退火处理,使催化剂颗粒均匀分布在电极表面,将电极置于pecvd反应器中,通入高纯度的甲烷作为碳源气体,并同时通入氢气作为还原气体,在射频电源的作用下,形成高密度等离子体,使甲烷分解并在纳米镍颗粒表面沉积碳原子,此过程在600℃至700℃的温度下进行,持续时间为1小时,生长结束后,通过冷却和超声波清洗,去除未反应的碳源和催化剂残留,最终获得原料中的碳纳米管,碳纳米管在混凝土中形成了一个三维网络结构,极大地提升了混凝土的力学性能。具体来说,碳纳米管能够桥接混凝土中的微裂纹,防止裂纹扩展,从而显著提高混凝土的抗拉强度和抗折强度。由于碳纳米管具有良好的导电性能,它们还能增强混凝土的自感应能力,使混凝土在智能监测和结构健康监测方面具有广泛的应用潜力。此外,碳纳米管还能够提高混凝土的抗冲击和抗疲劳性能,延长结构的使用寿命。

    9、作为一优选的实施方式,由以下原料按重量份数配比组成:

    10、硫铝酸盐水泥:8000g;

    11、硅酸盐水泥:1000g;

    12、石英砂:1500g;

    13、氯化钙:100g;

    14、碳酸锂:40g;

    15、羟丙基甲基纤维素:60g;

    16、聚羧酸减水剂:50g;

    17、1-3石:6000g;

    18、砂:4340g;

    19、水:4500g;

    20、纳米硅粉:100g;

    21、纤维增强剂:150g;

    22、硫酸镁:30g;

    23、碳纳米管:20g。

    24、作为一优选的实施方式,所述纤维增强剂为一种用于改善混凝土性能的添加剂,由聚丙烯数值、抗氧化剂、紫外线稳定剂、增韧剂以及色母粒制成;

    25、纤维增强剂由以下步骤制备:配料比例:

    26、聚丙烯树脂颗粒:100重量份

    27、抗氧化剂:0.5重量份

    28、紫外线稳定剂:0.2重量份

    29、增韧剂:1.0重量份

    30、色母粒:0.5重量份

    31、将所有配料加入混合机中,在80℃至100℃的温度下进行均匀混合,混合时间为30至60分钟,以确保所有助剂均匀分布在聚丙烯树脂中;

    32、将混合均匀的原料送入熔融挤出机中,在180℃至220℃的高温下进行熔融,挤出过程持续1至2小时,熔融后的物料通过喷丝板挤出成纤维形状;挤出的纤维在拉伸机上进行拉伸,拉伸倍率5倍;拉伸后的纤维经过冷却槽进行冷却,冷却水的温度控制在10℃至20℃,拉伸过程持续10至20分钟;

    33、冷却后的纤维通过切割机切割成指定长度;对切割后的纤维进行表面处理,即利用等离子体处理或涂覆粘结剂进行处理。

    34、一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,由以下步骤制备:

    35、原材料准备:按所述配方要求准备原材料;

    36、原材料的预处理:对纳米硅粉、纤维增强剂、碳纳米管进行进一步研磨,并对纤维增强剂进行切割;

    37、干料混合:将硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、石英砂、纳米硅粉、纤维增强剂、碳纳米管、氯化钙、碳酸锂、羟丙基甲基纤维素和硫酸镁按比例加入搅拌机中进行干混合;

    38、液体添加剂混合:将聚羧酸减水剂溶解在部分水中,并加入搅拌机中与干料混合;

    39、加水湿拌:在搅拌过程中逐步加入剩余的水,并继续搅拌以确保均匀混合;

    40、骨料添加:将1-3石和砂逐步加入搅拌机中,与混凝土浆体充分混合;

    41、搅拌:将所有材料在搅拌机中以中速搅拌至均匀状态。

    42、采用了上述技术方案后,本发明的有益效果是:在短时间内即可实现高强度,显著提高施工效率,减少道路封闭时间;同时,增强的抗渗和耐久性,延长了使用寿命,减少了市政维护成本,纤维增强剂的添加起到增强和抗裂的作用,在混凝土中,纤维增强剂以随机或定向方式分布。当混凝土硬化后,这些纤维会以多方向交错的形式存在于混凝土基体中,形成一个连续的三维网络。这种分布特性使得纤维在混凝土内部形成“桥接”效果,增加了混凝土的整体结构强度。


    技术特征:

    1.一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,其特征在于,包括以下原料:硫铝酸盐水泥,硅酸盐水泥,石英砂,氯化钙,碳酸锂,羟丙基甲基纤维素,聚羧酸减水剂,纤维增强剂,瓜米石,砂,水。

    2.如权利要求1所述的一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,其特征在于:所述瓜米石为一种粒径在16-31.5mm之间的碎石。

    3.如权利要求1所述的一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,其特征在于:还包括以下原料:纳米硅粉、硫酸镁、碳纳米管;

    4.如权利要求3所述的一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,其特征在于:由以下原料按重量份数配比组成:

    5.如权利要求4所述的一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,其特征在于:所述纤维增强剂为一种用于改善混凝土性能的添加剂,由聚丙烯数值、抗氧化剂、紫外线稳定剂、增韧剂以及色母粒制成。

    6.如权利要求5所述的一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,其特征在于:所述纤维增强剂由以下步骤制备:配料比例:

    7.如权利要求5所述的一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,其特征在于:由以下步骤制备:


    技术总结
    本发明提供一种市政路井盖周边快硬抗渗细石混凝土,包括以下原料:硫铝酸盐水泥,硅酸盐水泥,石英砂,氯化钙,碳酸锂,羟丙基甲基纤维素,聚羧酸减水剂,瓜米石,砂,水,与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:在短时间内即可实现高强度,显著提高施工效率,减少道路封闭时间;同时,增强的抗渗和耐久性,延长了使用寿命,减少了市政维护成本,纤维增强剂的添加起到增强和抗裂的作用,在混凝土中,纤维增强剂以随机或定向方式分布。当混凝土硬化后,这些纤维会以多方向交错的形式存在于混凝土基体中,形成一个连续的三维网络。这种分布特性使得纤维在混凝土内部形成“桥接”效果,增加了混凝土的整体结构强度。

    技术研发人员:王磊,唐胜利,郑晖,魏毅,唐叶清,林丹德,覃荣,黄河清
    受保护的技术使用者:广州南沙城市排水有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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