路用水泥基修补材料的制备及性能研究

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2026.0163

摘要/Abstract

摘要：

为保障现代道路使用寿命及行车安全，用高性能修补材料对破损道路进行快速修补是一种高效便捷且低碳环保的手段。本文采用硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复配成胶凝体系，掺加废弃轮胎橡胶粉（RP）与可分散乳胶粉的同时引入氧化石墨烯制备出纳米材料/聚合物/橡胶三元改性水泥基复合材料（NPRM），用正交优化方法对NPRM各项修补性能综合量化分析。经极差与方差分析优化出NPRM最优配合比，相应最优配合比下NPRM流动扩展度、终凝时间、28 d折压比、28 d弯拉粘结强度、90 d干燥收缩分别为194 mm、115 min、0.319、5.35 MPa、93.57×10^-6，相比于传统修补砂浆拥有更优异的综合修补性能。同时RP的掺入可显著减少行车荷载产生的冲击与噪声，在NPRM修补劣化城市道路的同时实现了耗能吸声效能。

关键词: 道路修补, 废弃轮胎橡胶, 聚合物改性砂浆, 纳米增强, 粘结强度, 收缩性能, 吸声性能

Abstract:

To ensure the service life of modern roads and driving safety， fast repairing damaged roads with high-performance repair materials is an efficient and environmentally friendly approach. In this paper， Portland cement and sulfur-aluminate cement were combined to form a compound cementitious system. Recycled tire rubber powder （RP） and dispersible latex powder were added simultaneously， and graphene oxide was further introduced to prepare a nanomaterials/polymer/rubber ternary modified cement-based composites （NPRM）. The orthogonal optimization method was used to comprehensively and quantitatively analyze the various repair properties of NPRM. After conducting the analysis of variance， the optimal ratio of NPRM is determined. The flowability， final setting time， 28 d flexible/compressive strength ratio， 28 d flexural tensile bond strength， and 90 d drying shrinkage of NPRM with the optimal ratio are 194 mm， 115 min， 0.319， 5.35 MPa， and 93.57×10^-6， whose comprehensive repair performances are superior to those of traditional repair mortar. Moreover， the incorporation of RP can significantly reduce the impact and noise generated by vehicle loads， hereafter achieves energy absorption and sound absorption effect when use NPRM to repair deteriorated urban roads.

Key words: road repair, recycled tire rubber, polymer modified mortar, nano-enhancing, bond strength, shrinkage performance, sound absorption performance

中图分类号:

TU528

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图/表 32

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Cement	Mass fraction/%
Cement	SiO₂	CaO	MgO	Al₂O₃	Fe₂O₃	R₂O	SO₃	Loss
OPC	24.99	51.42	3.71	8.26	4.03	1.73	2.51	3.35
SAC	18.33	41.97	5.34	16.63	1.00	0.78	14.97	0.98

Cement	Mass fraction/%
Cement	SiO₂	CaO	MgO	Al₂O₃	Fe₂O₃	R₂O	SO₃	Loss
OPC	24.99	51.42	3.71	8.26	4.03	1.73	2.51	3.35
SAC	18.33	41.97	5.34	16.63	1.00	0.78	14.97	0.98

Factor level	A	B	C
1	2	0	0
2	4	5	0.03
3	6	10	0.05

Factor level	A	B	C
1	2	0	0
2	4	5	0.03
3	6	10	0.05

No.	OPC	SAC	FA	QS	EVA	RP	GO	W	Sup
NPRM1	720	180	112.5	1 080	18	0	0	303.75	16.2
NPRM2	720	180	112.5	1 026	18	54	0.45	303.75	16.2
NPRM3	720	180	112.5	972	18	108	0.27	303.75	16.2
NPRM4	720	180	112.5	1 080	36	0	0.45	303.75	16.2
NPRM5	720	180	112.5	1 026	36	54	0.27	303.75	16.2
NPRM6	720	180	112.5	972	36	108	0	303.75	16.2
NPRM7	720	180	112.5	1 080	54	0	0.27	303.75	16.2
NPRM8	720	180	112.5	1 026	54	54	0	303.75	16.2
NPRM9	720	180	112.5	972	54	108	0.45	303.75	16.2