CN100369853C - 水泥乳浆外加剂组合物 - Google Patents
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Abstract
一种水泥乳浆外加剂组合物，由润湿剂或渗透剂2.5～5.0、微沫剂或减水剂0.6～1.2原料及其重量份配比制成。上述的润湿剂为低泡润湿分散剂RFCF-10或JSCF-10低泡润湿分散剂，渗透剂为快速渗透剂T或JFC渗透剂或渗透剂JFC或GPG快速渗透剂，微沫剂为B-2型微沫剂或天韵微沫剂，减水剂为混凝土外加剂-YF早强高效减水剂或GX-1缓凝超塑高性能减水剂或RH-A高浓萘系高效减水剂或RH-2早强高效减水剂。本发明经实验室以及现场试验表明，本发明能降低水泥乳浆的析水率，提高水泥乳浆的稳定性，明显改善水泥乳浆的流动性，增加水泥乳浆的渗透性和早期强度，提高水泥乳浆的后期强度，可作为水泥乳浆的外加剂用于处治沥青路面的离析病害。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及到修复沥青路面离析病害所用的材料。
背景技术
目前，随着沥青路面结构在高等级公路中的广泛应用，其耐久性和路面结构的早期破坏问题已日益突出，调查发现许多高速公路通车一至两年，有的甚至不到一年，或多或少存在其沥青面层出现了大量麻面、松散、掉粒、唧浆、坑槽、网裂等破坏现象，这些早期病害或多或少都与水有关，而水破坏多数是由于路面离析，水分很容易渗入沥青路面内部空隙中。沥青路面离析是指混合料级配、沥青的用量、空隙率及压实度等与设计发生偏离。沥青路面产生离析的原因很多，主要原因为沥青混合料的拌和均匀性，如粗集料集中、细集料较少、空隙率较大，其次有沥青混合料的装卸、运输方式、摊铺以及碾压等。
沥青路面离析可以导致很多早期路面病害的发生，在粗集料集中的区域，空隙率较大、沥青含量低，沥青路面容易被水损害使耐久性降低，沥青路面出现疲劳裂缝、坑洞以及剥落等病害。在细集料集中的区域，空隙率较小、沥青含量较大，容易产生车辙、泛油等病害。这些病害的出现不仅降低了路面平整度和使用功能，而且影响了路面的美观及车辆的行使安全。研究表明，严重离析的沥青路面使用寿命降低50％以上。
目前，在沥青路面技术领域国内外专家学者非常关注沥青路面离析的技术问题，对沥青混合料的配比设计和施工工艺进行了大量的研究试验，如何预防沥青路面离析提出了很多方法和措施，已取得了一些研究成果。主要措施包括：延长沥青混合料拌和时间，使混合料分布均匀，卸料时应分别向运输车的前、中、后三处堆装，使大骨料和小骨料可以再次混合；在运输过程中采取平整通道、降低行使速度、尽量减少颠簸；倾倒时应将车厢大角度、快速升起，使混合料整体下滑。这些预防措施在一定程度上减少了离析病害的出现。由于施工设备、沥青混合料配比中原料的质量、自然条件、施工人员的业务水平等问题，沥青路面离析的技术问题始终没有得到彻底解决。
目前，在沥青路面出现离析病害时，如果离析病害不是很严重，在施工过程中通常采用的处治方法是人工细筛石屑料，筛出的细石屑料与沥青混合，铺撒到沥青路面的离析病害区域，用压路机及时碾压，这种处治方法只能缓解沥青路面的表面离析病害，对于沥青道路深层出现的离析病害不能得到处治。如果离析病害很严重，所采用的处治方法是划定离析病害区域并铲除，重新铺沥青混合料，这种方法不仅浪费人力、物力，而且还延长了工期。沥青路面离析病害的另外一种处治方法是采用普通的水泥乳浆喷洒到沥青路面离析病害区域的外表面，水泥乳浆很难渗透到沥青道路内部离析的病害部位，车辆碾压后，仍然出现离析病害。
本发明的发明人发明了一种处治沥青路面局部离析病害的方法，采用灌注的技术方案将水泥乳浆灌注到离析病害区域内，当前迫切需要解决的技术问题是在水泥乳浆中添加一种外加剂使水泥乳浆能渗透、扩散到沥青路面局部离析病害空隙与沥青混合料结合，形成均匀、致密的结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述处治沥青路面离析病害方法的缺点，提供一种使用方便、成本低、高渗透性、稳定性、均匀分散性能好、强度指标高的水泥乳浆外加剂组合物。
解决上述技术问题所采用的技术方案它是由下述的原料及其重量份配比制成：
润湿剂或渗透剂 2.5份～5.0份
微沫剂或减水剂 0.6份～1.2份。
上述的润湿剂为低泡润湿分散剂RFCF-10或JSCF-10低泡润湿分散剂，渗透剂为快速渗透剂T或JFC渗透剂或渗透剂JFC或GPG快速渗透剂，微沫剂为B-2型微沫剂或天韵微沫剂，减水剂为混凝土外加剂-YF早强高效减水剂或GX-1缓凝超塑高性能减水剂或RH-A高浓萘系高效减水剂或RH-2早强高效减水剂。
上述的低泡润湿分散剂RFCF-10由上海如发化工科技有限公司生产；JSCF-10低泡润湿分散剂、快速渗透剂T，由上海锦山化工有限公司生产；JFC渗透剂，由上海如发化工科技有限公司生产；渗透剂JFC由泰兴市恒源化学厂生产；GPG快速渗透剂，由东莞市德能化工有限公司生产；B-2型微沫剂，由山西运城市宝井化建有限公司生产；天韵微沫剂，由成都双流天韵建材有限公司生产；混凝土外加剂-YF早强高效减水剂由成都世纪阳光建材有限公司生产；GX-1缓凝超塑高性能减水剂、RH-A高浓萘系高效减水剂、RH-2早强高效减水剂，由山西万荣县高星新型建材有限公司生产。
制备本发明的优选重量份配比为：
润湿剂或渗透剂 2.5份～4.0份
微沫剂或减水剂 0.6份～0.9份。
制备本发明的最佳重量份配比为：
润湿剂或渗透剂 3.6份
微沫剂或减水剂 0.6份。
上述水泥乳浆外加剂组合物的制备方法如下：
按照本发明的重量比称取润湿剂或渗透剂、微沫剂或减水剂装入容器内，在常温常压下，用搅拌机搅拌2～5分钟使其充分混合，制成本发明水泥乳浆外加剂组合物，分装。
本发明经过大量的实验室研究试验以及现场施工试验，试验结果表明，本发明能够降低水泥乳浆的析水率，提高水泥乳浆的稳定性，明显改善水泥乳浆的流动性，增加水泥乳浆的渗透性，增加水泥乳浆的早期强度，提高乳浆的后期强度，添加本发明的水泥乳浆制作的试件比普通水泥乳浆制作的试件重量增加29.5g。本发明可作为水泥乳浆的外加剂用于处治沥青路面的离析病害。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其重量配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 85.71kg
B-2型微沫剂 14.29kg
上述两种原料的重量份配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 3.6份
B-2型微沫剂 0.6份
其制备方法如下：
将按上述配比称取JSCF-10低泡湿润分散剂、B-2型微沫剂装入不锈钢桶中，用搅拌机搅拌2～5分钟使其充分混合，制成本发明水泥乳浆外加剂组合物，分装。
实施例2
以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其重量配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 80.65kg
B-2型微沫剂 19.35kg
上述两种原料的重量份配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 2.5份
B-2型微沫剂 0.6份
其制备方法与实施例1相同。
实施例3
以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其重量配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 80.65kg
B-2型微沫剂 19.35kg
上述两种原料的重量份配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 5.0份
B-2型微沫剂 1.2份
其制备方法与实施例1相同。
实施例4
以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其重量配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 67.57kg
B-2型微沫剂 32.43kg
上述两种原料的重量份配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 2.5份
B-2型微沫剂 1.2份
其制备方法与实施例1相同。
实施例5
以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其重量配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 89.29kg
B-2型微沫剂 10.71kg
上述两种原料的重量份配比为：
JSCF-10低泡润湿分散剂 5.0份
B-2型微沫剂 0.6份
其制备方法与实施例1相同。
实施例6
以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其重量配比为：
在以上的实施例1～5中的JSCF-10低泡润湿分散剂用低泡润湿分散剂RFCF-10或快速渗透剂T或JFC渗透剂或渗透剂JFC或GPG快速渗透剂替换，用量与实施例1～5中的JSCF-10低泡润湿分散剂相同。其制备方法与实施例1相同。
实施例7
以生产本发明产品100kg为例所用的原料及其重量配比为：
在以上的实施例146中的B-2型微沫剂用天韵微沫剂或混凝土外加剂-YF早强高效减水剂或GX-1缓凝超塑高性能减水剂或RH-A高浓萘系高效减水剂或RH-2早强高效减水剂替换，用量与实施例146中的B-2型微沫剂相同。其制备方法与实施例1相同。
为了验证本发明的有益效果，发明人采用本发明实施例1制备的水泥乳浆外加剂组合物(试验时名称为水泥乳浆外加剂，简称外加剂)与水泥、水制备成水泥乳浆进行了实验室和施工现场试验，各种试验如下：
1、确定本发明的配比
为了确定本发明的最佳配比，发明人采用本发明实施例1的原料不同的配比与水泥制备成水泥乳浆，水泥采用陕西秦岭水泥股份有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥。设计正交试验L9。正交试验1设计见表1。
表1 本发明配比正交试验1设计表
| 参数水平 | 水灰比 | JSCF-10低泡润湿分散剂掺量(份数) | B-2微沫剂掺量(份数) |
| 水平1水平2水平3 | 0.500.550.60 | 1.53.05.0 | 1.02.03.0 |
分别进行了水泥乳浆稠度试验、析水率试验及凝聚力试验，其中：用稠度试验和凝聚力试验检测外加剂对水泥乳浆的流动度的影响，水泥乳浆稠度值越大，流动度越小，凝聚力值越大，流动度越小，反之，稠度值越小，流动度越大，凝聚力值越小，流动度越大；用水泥乳浆析水率试验检测外加剂对水泥乳浆稳定性的影响，析水率值越大，水泥乳浆的稳定性越差，反之，析水率值越小，水泥乳浆越稳定。水泥乳浆稠度试验和析水率试验按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》.JTGE30-2005中规定的方法进行。凝聚力试验用平板式凝聚力计(双面粗糙的100mm×100mm的钢板，板厚1.5mm)来测定，试验时按配比制备水泥乳浆，将钢板完全浸没在水泥乳浆中10秒钟，然后将钢板从水泥乳浆中提出，测定浸入前、浸入后钢板的重量，钢板的重量差除以钢板两面的面积之和为凝聚力值。试验结果见表2。
表2 本发明正交试验1试验结果
| 实验 | 水灰比 | JSCF-10低泡润湿分散剂掺量(份数) | B-2型微沫剂掺量(份数) | 稠度(S) | 凝聚力(N/m<sup>2</sup>) | 析水率(％) |
| 123456789 | 0.500.500.500.550.550.550.600.600.60 | 1.53.05.01.53.05.01.53.05.0 | 1.02.03.02.03.01.03.01.02.0 | 93.912.111.814.610.015.28.713.08.9 | 11.63.62.93.92.84.12.63.92.9 | 0.06750.10400.10680.04950.22090.03750.10290.02380.0692 |
由表2可见，在试验7的条件下，即水泥乳浆的水灰比为0.60、JSCF-10低泡润湿分散剂掺量为1.5份、B-2型微沫剂掺量为3.0份时，水泥乳浆的稠度为8.7S，凝聚力为2.6N/m2；在试验8的条件下，即水泥乳浆的水灰比为0.60、JSCF-10低泡润湿分散剂掺量为3.0份、B-2型微沫剂掺量为1.0份时，水泥乳浆的析水率为0.0238％。
渗透性是水泥乳浆外加剂的一个重要性能，而流动度是水泥乳浆具有良好渗透性能的前提。由以上正交试验1可以看出，水泥乳浆的水灰比越大，乳浆的流动性越好，为了得到本发明的最佳配比，有必要将水灰比进一步增大，进行相关试验，水泥乳浆水灰比确定为0.62、0.65和0.68。JSCF-10低泡润湿分散剂的掺量越大对水泥乳浆的性能越好，将其掺量增加为2.5、3.6和5.0。B-2型微沫剂的掺量越小，对水泥乳浆性能越好，掺量适当降低为0.6、0.9和1.2，由这三个水平构成正交试验2矩阵表L9，正交试验2见表3。正交试验2试验结果见表4。
表3 本发明配比正交试验2设计表
| 参数 | 水灰比 | JSCF-10低泡湿润分散剂掺量(份数) | B-2型微沫剂掺量(份数) |
| 水平1水平2水平3 | 0.620.650.68 | 2.53.65.0 | 0.60.91.2 |
表4 本发明配比正交试验2试验结果
| 实验 | 水灰比 | JSCF-10低泡湿润分散剂掺量份 | B-2型微沫剂掺量份 | 稠度(S) | 凝聚力(N/m<sup>2</sup>) | 析水率(％) |
| 123456789 | 0.620.620.620.650.650.650.680.680.68 | 2.53.65.02.53.65.02.53.65.0 | 0.60.91.20.91.20.61.20.60.9 | 9.38.89.59.08.98.78.58.18.2 | 1.41.31.41.91.41.51.21.01.3 | 0.02700.03820.07590.08200.07050.02530.08040.02510.0545 |
由表4可见，在试验8的条件下，即水泥乳浆的水灰比为0.68、JSCF-10低泡润湿分散剂掺量为3.6份和B-2型微沫剂掺量为0.6份时，水泥乳浆的稠度值为8.1S，凝聚力值为1.0N/m2，析水率值为0.0251％，说明在试验8的条件下，外加剂的配比对水泥乳浆的效果最好。
从正交试验1和正交试验2结果可以看出，本发明外加剂中JSCF-10低泡润湿分散剂的掺量范围为2.5份～5.0份，B-2型微沫剂掺量为0.6份～1.2份，其中JSCF-10低泡润湿分散剂掺量为3.6份，B-2型微沫剂掺量为0.6份时为本发明的最佳配比。
4、稳定性试验
试验方法：将本发明加入到水、水泥中制备成水泥乳浆，水泥采用陕西秦岭水泥股份有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥。按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005规定的试验方法进行试验。试验结果见表5
表5 本发明对降低水泥乳浆析水率的对比试验结果
| 实验 | 水灰比 | 本发明掺量(份数) | 析水率(％) |
| 12345678910 | 0.600.600.620.620.640.640.660.660.680.68 | 4.204.204.204.204.20 | 0.02760.08230.03140.11330.03710.12640.04580.13570.06240.1542 |
由表5可见，水泥乳浆水灰比0.60～0.68范围内时，未添加本发明的水泥乳浆的析水率平均值比添加的增加了3.1倍，说明本发明可以显著的降低水泥乳浆析水率，即明显改善了水泥乳浆的稳定性。
5、测试流动度
测试方法：将本发明加入到水、水泥中制备成水泥乳浆，水泥采用陕西秦岭水泥股份有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥。按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005中规定的方法进行了水泥乳浆稠度和凝聚力对比试验。
对比试验结果见表7。
表6 添加本发明的水泥乳浆稠度和凝聚力的对比试验结果
| 实验 | 水灰比 | 本发明掺量(份数) | 稠度(s) | 凝聚力(N/m<sup>2</sup>) |
| 12345678910 | 0.600.600.620.620.640.640.660.660.680.68 | 4.204.204.204.204.20 | 1018.29.516.79.415.39.213.98.712.5 | 0.200.310.150.260.130.220.180.200.100.15 |
由表6看出，未添加本发明的水泥乳浆稠度平均值比添加了本发明的大1.6倍，未添加本发明的水泥乳浆凝聚力平均值比添加了本发明的大1.5倍，说明本发明可以明显的改善水泥乳浆的流动性。
6、渗透性试验
试验设备：电烘箱，型号为PGF-4A，由天津市泰斯特仪器有限公司生产；拌和设备，型号为2JB-20C，由今谷神箭测控技术研究所研制；恒温水箱，型号为GYHY6，由河南省高远公路养护设备有限公司生产；马歇尔试件自动击实仪，型为DZG-3，由西安公路研究所研制。
测试方法：试验中沥青采用SBS(1-C)改性沥青，集料来源于西汉高速公路第九标段，设计AC-25C型级配，空隙率为10～12％。马歇尔试件成型按照交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中的T0702-2000要求成型，试件温度降低到20～25℃时，分别灌注普通水泥乳浆和添加了本发明的水泥乳浆，水、水泥制备成普通水泥乳浆，水泥采用陕西秦岭水泥股份有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥。按交通部部颁标准《公路沥青路面技术规范》(JTJ F-40)的要求，对掺加本发明的马歇尔试件进行充填试验检测。
测试结果：测试结果见表7。
表7 本发明改善水泥乳浆渗透效果对比试验结果
| 实验 | 水灰比 | 外加剂掺量(份数) | 试件空隙率(％) | 试件重量(g) |
| 12345678910 | 0.600.600.620.620.640.640.660.660.680.68 | 04.204.204.204.204.2 | 4.34.34.14.14.24.24.04.04.44.4 | 1206.61239.71206.91236.61207.21236.11207.81235.61206.31234.2 |
由表7可见，灌注添加了本发明的水泥乳浆的试件重量比灌注普通水泥乳浆的平均增加了29.5g，即添加了本发明的水泥乳浆可以充分渗透到试件的内部空隙中，说明本发明能够明显的改善水泥乳浆的渗透性。
7、测试水泥乳浆强度
试验仪器：深圳市新三思材料检测有限公司研制的CMT5504微型机控制电子万能试验机，型号为CMT5504。
测试方法：将本发明加入到水、水泥中制备成水泥乳浆，水泥采用陕西秦岭水泥股份有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥。按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005的规定成型试件并试验，分别测试养护7天和28天试件的抗压强度和抗折强度。
测试结果：水泥乳浆抗压强度试验结果见表8。
表8 本发明改善水泥乳浆抗压强度对比试验结果
| 实验 | 水灰比 | 外加剂掺量(份数) | 7天抗压强度(MPa) | 28天抗压强度(MPa) |
| 12345678910 | 0.600.600.620.620.640.640.660.660.680.68 | 4.204.204.204.204.20 | 15.37.014.96.814.26.313.26.112.65.7 | 23.618.323.218.022.717.822.217.421.517.0 |
从表8看出，在不同的水灰比下，添加了本发明的水泥乳浆所制备的试件养护7天的抗压强度平均值比普通水泥乳浆的抗压强度平均值增加了2.2倍，试件养护28天的抗压强度平均值比普通水泥乳浆的抗压强度平均值增加了1.3倍，说明本发明能够明显的增加水泥乳浆的早期抗压强度，对后期的抗压强度也具有改善作用。
水泥乳浆抗折强度试验结果见表9。
表9 本发明改善水泥乳浆抗折强度对比试验结果
| 实验 | 水灰比 | 本发明掺量(份数) | 7天抗折强度(MPa) | 28天抗折强度(MPa) |
| 12345678910 | 0.600.600.620.620.640.640.660.660.680.68 | 4.204.204.204.204.20 | 3.52.63.12.43.02.12.92.32.82.1 | 6.45.76.15.15.94.85.54.75.34.5 |
由表9可见，在不同的水灰比下，添加了本发明的水泥乳浆所制备的试件养护7天的抗折强度平均值比普通水泥乳浆的抗折强度平均值增加了1.3倍，试件养护28天的抗折强度平均值比普通水泥乳浆的抗折强度平均值增加了1.2倍，说明本发明能够明显的增加水泥乳浆的早期抗折强度，对后期的抗折强度也具有改善作用。
发明人采用本发明实施例1的原料及其配比制备的水泥乳浆外加剂组合物，在河南省新乡-长垣公路沥青路面的K11+500～K11+800段进行了现场施工试验，水泥采用陕西秦岭水泥股份有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥，用本发明与水泥和水的重量比为4.2∶100∶68制备成水泥乳浆，对该段沥青路面的8处离析病害进行了处治，处治后测试渗水系数和平整度。测试结果见表10。
表10 渗水系数和平整度测试结果
| 试验点 | 渗水系数(ml/s) | 平整度 | ||||
| 量验尺数 | 最大值/mm | 最小值/mm | 平均值/mm | 标准差 | ||
| 1 | 0 | 10 | 3 | 1 | 1.7 | 0.82 |
| 2 | 0 | 10 | 3 | 1 | 1.9 | 0.88 |
| 3 | 0 | 10 | 6 | 3 | 4.3 | 1.70 |
| 4 | 0 | 10 | 3 | 1 | 1.8 | 0.79 |
| 5 | 0 | 10 | 7 | 2 | 4.3 | 1.7 |
| 6 | 0 | 10 | 11 | 2 | 4.2 | 2.6 |
| 7 | 0 | 10 | 5 | 2 | 3.9 | 1.2 |
| 8 | 0 | 10 | 10 | 2 | 4.6 | 2.1 |
由表10可见，采用实施例1的原材料及其配比配制备的水泥乳浆外加剂组合物，添加到水泥乳浆中，处治沥青路面离析病害效果明显，处治后的沥青路面不渗水，改善了沥青路面平整度，抑制了沥青路面离析水破坏的发生。
9、试验结论
试验结果表明，本发明能够降低水泥乳浆的析水率，提高水泥乳浆的稳定性，明显改善水泥乳浆的流动性，增加水泥乳浆的渗透性，增加水泥乳浆的早期强度，提高乳浆的后期强度，添加本发明的水泥乳浆制作的试件比普通水泥乳浆制作的试件重量平均增加了29.5g。
Claims (3)
1.一种水泥乳浆外加剂组合物，其特征在于它是由下述的原料及其重量份配比制成：
润湿剂或渗透剂 2.5份～5.0份
微沫剂或减水剂 0.6份～1.2份
上述的润湿剂为低泡润湿分散剂RFCF-10或JSCF-10低泡润湿分散剂，渗透剂为快速渗透剂T或JFC渗透剂或渗透剂JFC或GPG快速渗透剂，微沫剂为B-2型微沫剂或天韵微沫剂，减水剂为混凝土外加剂-YF早强高效减水剂或GX-1缓凝超塑高性能减水剂或RH-A高浓萘系高效减水剂或RH-2早强高效减水剂。
2.按照权利要求1所述的水泥乳浆外加剂组合物，其特征在于其中由下述原料及其重量份配比制成：
润湿剂或渗透剂 2.5份～4.0份
微沫剂或减水剂 0.6份～0.9份。
3.按照权利要求1或2所述的水泥乳浆外加剂组合物，其特征在于其中由下述原料及其重量份配比制成：
润湿剂或渗透剂 3.6份
微沫剂或减水剂 0.6份。
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| 改性剂对水泥乳浆性能的影响. 岳学军，沈树兵，郭锋伟.公路，第6期. 2006 * |
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