朱亮
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摘要：混凝土公路是我国最为常见的混凝土建筑，在全国交通中起着至关重要的作用。随着经济的快速发展，私家车数量增多，交通量也大幅度上升，使得混凝土公路不可避免地出现不同程度的损坏，如断板、开裂、脱空、麻面、沉陷等。其中一些路面损坏比较轻微，仅需要对路面进行薄层修补和养护，就能再次投入使用。混凝土公路薄层修复技术跟传统公路修复技术相比有着经济、便捷、省时等优点，但对修补材料有较高的需求。有鉴于此，研究提出一种碱－偏高岭土－矿渣胶凝复合材料作为混凝土公路的薄层修补材料，该复合材料早期强度发挥快，凝固时间较短，同时拥有粘结性强、收缩率和污染性低等优点，是一种较为理想的绿色环保的修补材料。
关键词：碱胶凝材料技术；混凝土；薄层修复；应用
引言
随着全球经济的不断发展，对于水泥的需求日益增多，而在水泥生产过程中需要高温分解石灰石（CaCO3）来产生具有反应活性的硅酸盐相和铝酸盐相，分解过程会产生大量CO2，以至于水泥被认为是CO2排放的第三大来源。这意味着迫切需要可替代的胶凝材料以满足全球住房和基础设施需求，且不能进一步增加CO2排放。碱激发胶凝材料是指具有火山灰活性或潜在水硬性的硅酸盐固体原材料（矿渣、粉煤灰、高岭石等）与碱性激发剂反应生成的一种胶凝材料。与制备普通硅酸盐水泥过程中的“两磨一烧”相比，碱激发胶凝材料的原材料处理方法简单，制备过程具有低能耗、低排放、低成本的特点。
1混凝土专用薄层修复的意义
公路作为重要的公共交通设施，由于道路损坏进行维修过程中的道路封闭时间不宜过长，需要尽快通车以缓解交通压力，因此研究快速修复路面水泥混凝土具有重要的工程意义。我国对于房屋拆迁和道路翻修等而产生的大量废弃混凝土的再生利用效率较低。若能提高废旧水泥混凝土板或其他废弃混凝土破碎、加工用于新的水泥混凝土路面的建设中的利用效率，可有效处理废弃混凝土，缓解天然骨料资源紧缺的问题。
2碱胶凝材料在混凝土薄层修复的应用
2.1矿渣
碱渣作为一种环保材料，正在被许多国家研究开发，被认为是21世纪最具发展潜力的新型胶凝材料。与现有的硅酸盐水泥混凝土相比，碱矿渣水泥混凝土具有强度高、耐久性好、节能、水化热低、抗化学腐蚀能力强、抗冻融性能好等特点。可广泛应用于普通混凝土结构和钢筋混凝土结构的加固改造、水泥混凝土路面修复、工程抢修、防腐混凝土施工、含有毒金属离子废物和放射性废物的处理处置等工程领域。还能有效解决我国特色胶凝材料供应不足的问题，产生良好的技术经济效益。碱渣充分利用了工业废渣和自然资源，是一种很有前途的新型建筑材料。该方法根据碱矿渣混凝土的特点，通过设计碱矿渣混凝土自动配料系统、现场搅拌防尘棚装置和碱溶液循环加热保温系统，形成了碱矿渣混凝土搅拌、振捣、整平、养护等工作性能要求和完整的施工工艺，实现了碱矿渣混凝土现浇结构的施工，解决了碱矿渣混凝土的大批量生产和现场施工的技术难题，为碱矿渣混凝土的推广应用奠定了一定的基础。
2.2偏高岭土
混凝土公路薄层修补材料，在收缩性、抗压强度、物理和化学的稳定性、粘结性、环保性、经济性等方面的性能要求比较高。经验证发现，碱－偏高岭土－矿渣胶凝材料与水泥熟料的混合修补材料的配比为：矿渣45%?偏高岭土45%?水泥熟料10%,水玻璃模数为1时,修补材料的性能最佳,因此研究采用此配比材料进行试验?高岭土的主要的构成物质是氧化铝和氧化硅,在600~900℃的煅烧下会得到无水硅酸铝，利用其分子排列不规则的特点，可以在碱性条件下激发其强度。在碱性条件下，高岭土中的化学物质会与氢氧根离子发生反应，生成氢氧化铝和硅酸，形成混合胶体溶液.作为薄层修补材料，需要材料的收缩率尽可能小，而偏高岭土具有膨胀性，因此偏高岭土的参入能补偿矿渣水泥的收缩。
此外，偏高岭土具有比较理想的体积稳定性，在碱性条件下的水化反应快，水化产物结构致密，化学性能稳定，拥有早、强的特点，因此十分适合作为混凝土路面的薄层修补材料。
2.3赤泥
赤泥是Al2O3工业碱法处理铝土矿后排放的富含硅、铝元素的红色泥状高碱性（pH值在9.2至12.8之间）废渣。根据生产工艺的不同，一般分为烧结法赤泥和拜耳法赤泥。尽管其化学成分和矿物成分因铝土矿来源和生产工艺的不同而有较大差异，但其具有良好的地质聚合物材料生产性能。赤泥作为前体参与地质聚合作用通常是有限的，这是因为其有效铝含量较低；但是，使用含铝量高的赤泥和加入额外的铝源如偏高岭土或粉煤灰，可以增强机械强度的发展。
2.4多组分胶结剂精准添加技术
过渡高效胶结剂由两种材料混合而成，如何按比例实现其混合，即实现胶结剂多组分成分的准确加入，是确定充填体强度的关键。为此，必须优化现有填充站，以实现两种材料按比例均匀混合和顺利添加。因为这些只是过渡措施，优化原则是:尽可能避免对现有充填站进行改造，工艺可靠，工艺简单，投资省，施工周期短。利用现有水泥仓储存输送的矿渣粉，按照混合比要求，在3套充填料浆制备系统中加入2套活化料浆输送系统，每套系统包括1套100t储存成品粉料仓、1套粉料输送计量系统、1台搅拌机、1台用于制备输送的活化料浆的泥浆泵。
3碱激发胶凝材料的应用
碱激发胶凝材料作为一种新型绿色建筑胶凝材料，受到广泛关注。目前，冶金、矿产、城市建设等产生大量废弃物，碱激发胶凝材料在建筑业、工业副产品和废弃物的利用方面具有巨大的潜力。研究粉煤灰基地聚合物作为建筑材料对再生沥青路面的增强作用，结果表明，粉煤灰基地聚合物能提高再生沥青路面的无侧限抗压强度和耐久性。通过改变碱溶液与炉渣的比值来评估混凝土的耐久性，结果发现，改变碱溶液与炉渣的比值使所配置的混凝土具有更高的耐久性。研究碱激发混凝土在预应力铁路轨枕生产中的应用，所制得的轨枕符合铁路标准的要求。此外，还发现碱激发混凝土的生态机械效率超过普通水泥混凝土。对建筑拆除废料作为地聚合物原料进行评估，结果表明，含有40%~60%拆除建筑废料的偏高岭土地聚合物的物理特性和机械特性良好。
结束语
混凝土建筑是我国最常见的建筑，混凝土公路则是其中的代表。混凝土公路经常会产生病害，而一些病害比较微小，仅需要对其进行薄层修复。研究提出一种碱－偏高岭土－矿渣胶凝材料，与水泥熟料结合作为修复材料。实验结果表明，碱－偏高岭土－矿渣胶凝材料的收缩率最低值仅为31%,最高值为37%,比碱-矿渣胶凝材料的收缩率平均低27.75%,比水泥平均低29.5%;碱-偏高岭土-矿渣胶凝材料的抗压强度最高为67.4MPa,比碱-矿渣胶凝材料高5.2MPa,比水泥高12.8MPa;经碱-偏高岭土-矿渣胶凝材料修复后的混凝土公路吸水率在40h后达到了0.13g/cm2,几乎能恢复到开裂之前，修复效果比较理想。以上结果说明，碱－偏高岭土－矿渣胶凝材料能够较好地实现混凝土薄层的修复，为人们的日常出行提供便利。但对该材料的缓凝性尚未进行深入研究，未来需要进一步探索。
参考文献
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