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混凝土路面在长期使用后会受到破坏,尤其是混凝土路面薄层常会出现麻面、脱皮、裂缝等微小的病害,这些病害会影响道路交通的正常运行和路面的美观。为了消除这些病害,需要在混凝土路面进行薄层修补,在表面铺一层新材料使新旧材料粘结成一个整体。普通的水泥基修补材料虽然广泛使用,但是存在界面粘结性能一般和养护周期较长等不足,需要研制一种早强快硬、粘结性能优异、收缩小的修补材料,以满足快速开放交通的需求。本文开展了一种偏高岭土-矿粉复合地质聚合物砂浆的制备与性能研究,通过试验发现该地质聚合物砂浆具有早期强度高、凝结硬化快、新旧界面材料粘结性能和耐久性能好等特点,可为快速修补、需要提前开放交通的混凝土路面修补提供参考和指导。首先,以偏高岭土为原材料,NaOH与水玻璃为复合激发剂,制备偏高岭土地质聚合物,研究激发剂模数、碱当量、液固比以及矿粉掺量对地质聚合物净浆早期强度和凝结时间的影响规律。试验结果表明:当激发剂模数为1.0,碱当量为11%,液固比为0.31时,偏高岭土地质聚合物性能最佳,1d抗压强度达到38.4MPa;偏高岭土地质聚合物净浆的凝结时间与水玻璃模数、碱当量、液固比和矿粉掺量存在影响关系;水玻璃模数和液固比增大,凝结时间延长;碱当量增大,凝结时间缩短;矿粉掺量增大,凝结时间显著缩短。其次,以碱当量、液固比和矿粉掺量作为变量来设计正交试验,研究这些因素对地质聚合物砂浆的抗折强度和抗压强度影响规律,得出这些因素的显著性、主次关系以及最优水平。试验结果表明:当矿粉掺量为20%、碱当量为13%、液固比为0.42时,偏高岭土-矿粉复合地质聚合物砂浆的强度最大,28d龄期的抗折强度为12.7MPa,抗压强度为65.0MPa。再次,在正交试验的基础上采用最佳配比,研究地质聚合物砂浆的粘结强度、收缩性和耐久性等性能是否满足路面修补材料的规范要求。试验结果表明:20%矿粉掺量的修补砂浆同时满足粘结强度和收缩率的要求,1d的粘结强度为2.8MPa,28d的收缩率为0.018%。此外,地质聚合物砂浆耐硫酸盐腐蚀,不耐盐酸腐蚀。最后,通过XRD试验与SEM试验对地质聚合物砂浆进行表征分析,探究地质聚合物砂浆的反应物相和微观结构,以揭示其强度增强的机理。XRD试验表明:掺入矿粉后,偏高岭土地质聚合物砂浆出现新的物相,其他物相基本一致。SEM试验表明:20%矿粉掺量时的地质聚合物砂浆的结构最为致密,并且偏高岭土参与反应的更加彻底。本文所得结论可为偏高岭土地质聚合物修补砂浆提供依据,也可为研制出性能更加优异的地质聚合物修补材料提供参考。