CN101348353A - 碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料及其路面面层的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明目的是利用一种工作性良好、物理力学性能和耐久性优异的碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料，由以下重量份的原料混合搅拌后碾压而成：玄武岩纤维3－5份、水泥180－400份、水泥基渗透结晶材料3－5份、矿物掺合料120－180份、减水剂0－5份、砂石材料1750－1850份、水100－180份；采用上述材料作为路面混凝土，不仅可提高混凝土路面的抗拉强度、抗渗、抗裂、抗冲击、抗变形、抗冻、抗疲劳等性能，并且施工容易、价格适当，适宜于推广应用。本发明还提供一种利用上述碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料作为路面面层的施工方法。

Description

碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料及其路面面层的施工方法
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种水泥混凝土材料及其作为路面面层的施工方法。
背景技术
在公路工程中，水泥混凝土由于具有材料来源广泛、施工简单、强度高、稳定好、耐久性优异等优点得到广泛应用，水泥混凝土路面已经成为最重要的路面结构形式之一。然而，作为路面材料，水泥混凝土材料本身固有的缺点也非常明显，特别体现在两个方面，一是抗弯拉强度低，一般只有其抗压强度的1/7-1/6；二是脆性大，适应变形能力差，易开裂。因此，在施工过程中水泥混凝土路面需要设置伸缩缝，在使用过程中水泥混凝土路面易于开裂，这些接缝或裂缝的存在不但增加施工和养护的复杂性，而且影响行车的舒适性，极易造成路面的水毁坏，是影响水泥混凝土路面使用性能和寿命的关键问题。
长期以来，对水泥混凝土材料增强、阻裂、增韧的研究一直都备受关注。纤维增强混凝土就是其中最重要的技术途径之一，并由于其所具有的优异性能在结构工程、路面和桥面工程中得到应用。目前，在路面材料中应用的主要是钢纤维水泥混凝土和柔性纤维混凝土，例如：中国专利《早强微膨胀钢纤维道路混凝土》(专利号ZL00610027169.1)。然而，采用高模量的钢纤维，显著降低混凝土的工作性，拌和和施工不方便，并且由于纤维掺量大，价格昂贵，同时在混凝土开裂后钢纤维极易锈蚀，导致性能劣化，另外普通的钢纤维混凝土路面每隔15～20m仍需设置缩缝；而低弹模纤维(有机纤维、尼龙、聚丙烯、聚乙烯等)，则只能提高混凝土韧性、抗冲击性能等与韧性有关的物理性能。采用混杂纤维混凝土作为路面材料，则不仅施工工艺复杂，更进一步提高了材料成本，限制了其推广应用。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种工作性良好、物理力学性能和耐久性优异的水泥混凝土材料，适宜作为路面面层。
本发明的目的是这样实现的：碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料，由以下重量份的原料混合搅拌后碾压而成：
玄武岩纤维3-5份、水泥180-400份、水泥基渗透结晶材料3-5份、矿物掺合料120-180份、减水剂0-5份、砂石材料1750-1850份、水100-180份。
进一步，所述玄武岩纤维是单丝纤维。
进一步，所述水泥基渗透结晶材料为粉末散状材料。
进一步，所述矿物掺合料为火山灰质材料、石灰石粉或火山灰质材料与石灰石粉的混合物。
本发明还提供一种以碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料路面面层的施工方法，包括如下步骤：
1)根据以下配比称取原料：
玄武岩纤维3-5份、水泥180-400份、水泥基渗透结晶材料3-5份、矿物掺合料120-180份、减水剂0-5份、砂石材料1750-1850份、水100-180份；
2)将玄武岩纤维与砂石材料干拌均匀；
3)向步骤2)所得混合物中加入水泥、矿物掺合料和水泥基渗透结晶材料拌和均匀；
4)向步骤3)所得混合物中加入水和外加剂进行湿拌拌和均匀；
5)将步骤4)所得混合物均匀摊铺在路面基层上；
6)采用碾压工艺，对步骤5)中摊铺后的混合物进行碾压，压实度大于98％，形成玄武岩纤维水泥混凝土路面。
进一步，还包括如下步骤：
7)在玄武岩纤维水泥混凝土路面上铺设沥青混凝土磨耗层。
进一步，步骤5)中，摊铺厚度15-25cm。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)相对于沥青混凝土路面而言，本发明碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料制得的路面具有常规的水泥混凝土技术的优点：能消除路面车辙问题；只要建造时满足结构设计要求，能保证很长的路面使用寿命。
(2)相对普通水泥混凝土路面或碾压混凝土路面而言，本发明碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料制得的路面具有更好的力学性能和高的延展性。由于乱向分布的玄武岩纤维的存在，混凝土的抗拉强度、弯曲强度以及剪切强度明显提高；抗裂性增强，提高抵抗裂缝能力；在产生微裂缝后纤维能继续抵抗外力的拉拔作用，使材料的韧性增强，抗冲击能力提高；同时混凝土抗冻性、耐疲劳性能等也得到改善。因此，本发明碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料制得的路面具有更加优良的路用性能和耐久性，并可适当减薄混凝土路面厚度。
(3)相对碾压混凝土路面而言，本发明碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料制得的路面最突出的优点是可最大限度的实现无接缝连续路面。玄武岩纤维的存在使得混凝土内裂纹分散、减少并减小，从而可仅设置胀缝和施工缝，获得可不设横缝的混凝土面层。
(4)相对于碾压钢纤维混凝土路面而言，由于玄武岩纤维是典型的硅酸盐纤维，用它与水泥混凝土和砂浆混合时很容易分散，新拌玄武岩纤维混凝土的体积稳定、和易性好；并且由于玄武岩纤维具有很高的化学稳定性，不锈蚀，耐久性好；另外，由于玄武岩纤维用量少，成本低廉。因此，本发明碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料制得的路面施工方便、耐久、价格适当。
(5)相对于碾压柔性纤维混凝土路面而言，高模量的玄武岩纤维不仅提高混凝土的韧性，还能使混凝土的抗拉强度和刚性有较大提高。
(6)相对普通钢纤维混凝土路面而言，本发明碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料制得的路面由于含水率和水泥用量不大，其收缩率小；早期强度发展快，养护时间短，开发交通快；另外，由于采用碾压工艺，不需模板，施工简单、方便、速度快。
(7)进一步的技术方案中，可在碾压玄武岩纤维水泥混凝土路面面层上粘附沥青混凝土磨耗层，公路长期使用造成的磨损，仅需要定期更新沥青磨耗层即可解决，从而减少护养费用。
(8)进一步的技术方案中，采用了水泥基渗透结晶材料，该材料以其特有的活性化学物质，利用混凝土本身固有的化学性及多孔性，以水为载体，借助水的渗作用与混凝土内的化学物质生成反应，顺着或逆着水压方向产生作用，在混凝土微孔及毛细管中传输、充盈、催化混凝土内未完全水化的成份再次发生化学作用，形成不溶性的枝蔓状结晶并与混凝土结合为整体，使任何方向来的水及其他液体被堵塞，从而提高了混凝土路面的抗渗性。因此，本发明碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料制得的路面避免了由于水渗入路面基层导致的水毁坏。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料由以下重量份的原料混合搅拌后碾压而成：
玄武岩纤维3-5份、水泥180-400份、水泥基渗透结晶材料3-5份、矿物掺合料120-180份、减水剂0-5份、砂石材料1750-1850份、水100-180份；
所述玄武岩纤维是单丝纤维；
减水剂最佳为萘系或多羧酸系高效减水剂；
所述水泥基渗透结晶材料为粉末散状材料；
所述水泥最佳为等级42.5及以上硅酸盐水泥；
所述矿物掺合料可以是火山灰质材料、石灰石粉等矿物原料及其混合物。
实施例1
本实施例中原料重量配比如下：
玄武岩纤维3份、等级42.5水泥180份、作为水泥基渗透结晶材料的XYPEX掺合剂C-1000NF 3份、矿物掺合料180份(其中II级粉煤灰70份、磨细矿渣80份、石灰石粉30份)、FDN高效减水剂3份、砂石材料1850份、水125份。
测定本实施例混凝土的强度发展情况，3d抗压强度28.5MPa，3d抗折强度4.3MPa，28d抗压强度49.4MPa，28d抗折强度6.5MPa。
实施例2
本实施例中原料重量配比如下：
玄武岩纤维5份、等级42.5水泥400份、作为水泥基渗透结晶材料的凯顿百森KIM 5份、II级粉煤灰150份、砂石材料1750份、水180份。
测定本实施例混凝土的强度发展情况，7d抗压强度32.6MPa，7d抗折强度5.3MPa，28d抗压强度40.8MPa，28d抗折强度6.1MPa。
实施例3
本实施例中原料重量配比如下：
玄武岩纤维4份、等级42.5水泥300份、作为水泥基渗透结晶材料的凯顿百森KIM 4份、II级粉煤灰120份、多羧酸系高效减水剂5份、砂石材料1810份、水100份。
测定本实施例混凝土的强度发展情况，3d抗压强度33.5MPa，3d抗折强度4.9MPa，28d抗压强度45.8MPa，28d抗折强度6.3MPa。
本发明还提供一种碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料作为路面面层的施工方法，包括如下步骤：
1)根据以下配比称取原料：
玄武岩纤维3-5份、水泥180-400份、水泥基渗透结晶材料3-5份、矿物掺合料120-180份、减水剂0-5份、砂石材料1750-1850份、水100-180份；
2)将玄武岩纤维与砂石材料干拌均匀；
3)向步骤2)所得混合物中加入水泥、矿物掺合料和水泥基渗透结晶材料拌和均匀；
4)向步骤3)所得混合物中加入水和外加剂进行湿拌拌和均匀；
5)将步骤4)所得混合物均匀摊铺在路面基层上，摊铺厚度15-25cm；
6)采用碾压工艺，对步骤5)中摊铺后的混合物进行碾压，压实度大于98％，形成玄武岩纤维水泥混凝土路面；
7)在玄武岩纤维水泥混凝土路面上铺设沥青混凝土磨耗层。

Claims (7)

1.碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料，其特征在于：由以下重量份的原料混合搅拌后碾压而成：
玄武岩纤维3-5份、水泥180-400份、水泥基渗透结晶材料3-5份、矿物掺合料120-180份、减水剂0-5份、砂石材料1750-1850份、水100-180份。
2.根据权利要求1所述的碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料，其特征在于：所述玄武岩纤维是单丝纤维。
3.根据权利要求1所述的碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料，其特征在于：所述水泥基渗透结晶材料为粉末散状材料。
4.根据权利要求1所述的碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料，其特征在于：所述矿物掺合料为火山灰质材料、石灰石粉或火山灰质材料与石灰石粉的混合物。
5.如权利要求1所述的碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料路面面层的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)根据权利要求1所述的配比称取原料；
2)将玄武岩纤维与砂石材料干拌均匀；
3)向步骤2)所得混合物中加入水泥、矿物掺合料和水泥基渗透结晶材料拌和均匀；
4)向步骤3)所得混合物中加入水和外加剂进行湿拌拌和均匀；
5)将步骤4)所得混合物均匀摊铺在路面基层上；
6)采用碾压工艺，对步骤5)中摊铺后的混合物进行碾压，压实度大于98％，形成玄武岩纤维水泥混凝土路面。
6.根据权利要求5所述的碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料路面面层的施工方法，其特征在于：还包括如下步骤：
7)在玄武岩纤维水泥混凝土路面上铺设沥青混凝土磨耗层。
7.根据权利要求5所述的碾压玄武岩纤维水泥混凝土材料路面面层的施工方法，其特征在于：步骤5)中，摊铺厚度15-25cm。
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