高速公路路基表面硬面地坪保护砂浆
技术领域
本发明涉及一种硬面地坪保护砂浆。
背景技术
随着国家经济的高速发展,我国的高速公路和隧道建设,尤其是大城市的高速公路地铁工程也在蓬勃发展,目前已居世界前列。在公路与隧道的大发展中,也存在着一些有待解决的技术难题,如路基表面的开裂问题,路基的抗形变能,路面的耐磨损问题严寒地区的冻融问题等等。
最近几年硬面地坪在国内被越来越重视,已广泛应用于公路和隧道建设中,作为一个新型材料有非常好的前景。但硬面地坪到目前为止,还没有真正解决路基表面的开裂问题,尤其是与路基主体混凝土的匹配问题和整体抗形变能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速公路路基表面硬面地坪保护砂浆,以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明所述的高速公路路基表面硬面地坪保护砂浆,包括如下重量份的组分:
普通硅酸盐水泥 40~50份
石英砂 20~30份
金刚砂 30~50份
沸石接枝可再分散乳胶粉 2~4份
黄原胶 0.1~0.3份;
优选的,还包括:
硬脂酸钙粉 1~3份
沸石粉 5~10份
硬石膏 10~20份
黑铁粉 1~3份
铝粉 0.5~1份
沸石接枝可再分散乳胶粉是由下列重量份数的原料制成:
沸石接枝可再分散乳胶粉用的原料乳液 100份
聚乙烯醇 4~20份
改性轻质碳酸钙 3~20份
所说的沸石接枝可再分散乳胶粉用的原料乳液的制备方法,包括以下步骤:
a)将5~10重量份粒径为0.5~1um的沸石粉,加入到30~40重量份水中,加入酸溶液调节pH为4~5,升温至50~60℃,再加入1~3重量份羟乙基乙基纤维素和0.5~3份重均分子量为3000~10000的聚乙烯吡咯烷酮2重量份甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷,获得釜底液;
b)将10~30重量份(甲基)丙烯酸酯、10~30重量份(甲基)苯乙烯和10~20重量份叔碳酸乙烯酯混合,上述三组分合计50重量份;再加入1~2重量份分子量调节剂、0.2~1重量份反应性乳化剂、0.2~1重量份引发剂和10~20重量份水,获得混合液61.4~74份;
c)将步骤b)的5~10重量份混合液、0.1~1重量份反应性乳化剂、0.1~1重量份引发剂,加入到步骤a)的制成的釜底液中,在75℃~90℃条件下反应30~60分钟;
重量份数配比如下:
步骤a)的产物38.5~58份,步骤b)混合液5~10份,反应性乳化剂0.1~1份,引发剂0.1~1份;
d)再加入步骤b)的混合液,优选在2~3小时内滴加完毕,反应60~120分钟,加入碱溶液调节pH至6~7.5,得到沸石接枝可再分散乳胶粉用的原料乳液;
所说的分子量调节剂选自巯基乙酸乙酯、巯基乙酸丁酯、巯基乙醇、2-巯基乙醇或叔十二硫醇中的至少一种;
所说的引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种;
所说的(甲基)丙烯酸酯选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯或甲基丙烯酸-2-羟丙酯;
所说的反应性乳化剂选自烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙基聚氧乙烯醚或乙烯基聚氧乙烯醚中的至少一种;
所说的聚乙烯醇的醇解度为88~90摩尔%,重均分子量为3500~5000;
所述改性轻质碳酸钙是由硬脂酸改性的轻质碳酸钙,其制备方法包括如下步骤:在90℃条件下将溶融的硬脂酸喷雾在轻质碳酸钙干粉中,在粉体搅拌机内搅拌60分钟;硬脂酸和轻质碳酸钙的重量比为1∶50;
所述沸石接枝可再分散乳胶粉的制备方法,步骤如下:
将沸石接枝可再分散乳胶粉用的原料乳液、聚乙烯醇和改性轻质碳酸钙混合,获得待喷雾乳液,然后进行干燥,如可采用喷雾干燥,即可获得产品。
所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5,采用市售产品如上海水泥厂的象牌水泥;
所述石英砂的粒径为40~140目,所述金刚砂的粒径为10~60目;
所述的黄原胶采用市售产品如淄博海澜化工有限公司的产品;
所述的硬脂酸钙为C16~C22的饱和脂肪酸钙,优选C17饱和脂肪酸钙,可采用市售产口,如溧阳综合化工厂产品;
所述的黑铁粉粒径选用0.3~0.6mm,优选0.4mm,
所述的铝粉粒径选用0.2~0.4mm,优选0.3mm;
其他产品选自常规市售产品;
本发明的高速公路路基表面硬面地坪保护砂浆采用本领域常规方法制备,例如(但不限于)采用如下制备方法:70℃时,将普通硅酸盐水泥加入到搅拌锅中,边搅拌边依次加入石英砂、金刚砂、硬石膏、沸石接枝混合乳胶粉、黄原胶、硬脂酸钙粉、沸石粉、黑铁粉、铝粉、制成干粉,然后装袋包装。
本发明的一种高速公路路基表面硬面地坪保护砂浆采用了沸石接枝可再分散乳胶粉,利用沸石内孔吸附的原理,通过聚合反应的接枝使有机聚合物覆包沸石表面,在水泥砂浆中覆包沸石表面的有机聚合物再分散成乳液,沸石均匀地分散砂浆中,固体沸石与接枝沸石内外交联,在水泥水化过程中,硬石膏、交联沸石的紧密掺杂改变了水泥的晶格,同时铁铝粉的加入使砂浆后期强度稳定,提高了高速公路路基表面的耐磨性和抗收缩性,沸石接枝可再分散乳胶粉与黄原胶交联的形成了复合聚合物,柔韧性的增加,提高了路基表面的抗形变力。硬脂肪酸酸钙吸附表面的后的提高了路基表面的憎水性,砂浆与水泥路基体混凝土配合使用提高了路基表面硬度、耐磨性和抗收缩性、抗形变力,延长了公路使用寿命。
具体实施方式
实施例中,所述份数,如无特别说明,组分均为重量份。
实施例1
沸石接枝可再分散乳胶粉的制备:
a)按重量计算,将5份沸石粉(粒径为0.5um),加入到40份水中,加入重量百分比浓度10%的醋酸水溶液(下同)调节PH至4,升温至50℃,再加入1份羟乙基乙基纤维素和0.5份重均分子量为3000的聚乙烯吡咯烷酮,和2份甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷制成釜底液;
b)将10份甲基丙烯酸酯甲酯、20份(甲基)苯乙烯、20份叔碳酸乙烯酯,1份巯基乙酸丁酯混合制成混合单体,再加入0.2份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、0.2份过硫酸钾和10份水中,配成混合液;
c)取5份混合液、0.1份烯丙基聚氧乙烯醚硫酸铵、0.1份过硫酸钾,加入到a)步骤制成的釜底液中,在75℃条件下反应30分钟;
d)再加入余下的56.4份的混合液,2小时内滴加完毕,再反应1小时,加入重量百分比浓度10%的氢氧化钠水溶液(下同)调节pH至7.5,得到沸石接枝乳液,乳液的固含量为48.3%,粘度220cps,pH为6.3。粘度测试使用NDJ-1旋转粘度计,2#转子,下同。
聚乙烯醇溶液:将50克聚乙烯醇加入250克水中,升温至90℃溶解,冷却备用;将250g沸石接枝乳液、16g聚乙烯醇溶液和13g改性轻质碳酸钙搅拌10分钟,制成待喷雾乳液,采用江苏范群干燥设备厂提供的LPG-5高速离心喷雾干燥机对待喷雾乳液进行干燥。干燥后所得的粉末通过100目筛网过滤,即可获得沸石接枝可再分散乳胶粉。
实施例2
沸石接枝可再分散乳胶粉的制备:
a)按重量计算,将10份沸石粉(粒径为1um),加入到40份水中,加入重量浓度为10%的醋酸水溶液调节PH至5,升温至50℃,再加入1份羟乙基乙基纤维素和0.5重均分子量为5000的聚乙烯吡咯烷酮,和2份甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷;
b)将10份甲基丙烯酸乙酯、20份甲基苯乙烯、20份叔碳酸乙烯酯和1份分子量调节剂巯基乙醇混合制成混合单体,取50份所述混合单体加入0.2份烯丙基聚氧乙烯醚、0.2份过硫酸钠和10份水中,配成混合液;
c)取5份混合液、0.1份烯丙基聚氧乙烯醚和0.1份过硫酸钠,加入到a)步骤制成的釜底液中,在75℃条件下反应30分钟;
d)再加入余下56.4份的混合液,2小时内滴加完毕,再反应1小时,加入氢氧化钠水溶液调节pH至6,得到沸石接枝乳液,乳液的固含量为48.7%,粘度248cps,pH为7.1。
地坪砂浆用可再分散乳胶粉的制备:
聚乙烯醇溶液:将50克聚乙烯醇加入150克水中,升温至90℃溶解后,冷却备用;
将167g沸石接枝乳液、40g聚乙烯醇溶液和5g改性轻质碳酸钙混合,搅拌20分钟制成待喷雾乳液,然后按照实施例1的方法进行制备,获得沸石接枝可再分散乳胶粉。
实施例3
将普通硅酸盐水泥(上海象牌(42.5))40份、石英砂(40~140目)20份、金刚砂(10~60目)20份、硬石膏5份、实施例1的沸石接枝可再分散乳胶粉2份、黄原胶(淄博海澜化工)0.1份、硬脂酸钙粉(400目)(溧阳化工)1份、沸石粉5份、黑铁粉(粒径0.4mm)1份和铝粉(粒径0.3mm)0.5份搅拌混合,即可获得产品。
实施例4
将普通硅酸盐水泥(上海象牌(42.5))30份、石英砂(40~140目)25份、金刚砂(10~60目)30份、硬石膏10份、实施例2的沸石接枝可再分散乳胶粉4份、黄原胶(淄博海澜化工)0.3份、硬脂酸钙粉(400目)(溧阳化工)1.5份、沸石粉10份、黑铁粉(粒径0.4mm)2份和铝粉(粒径0.3mm)1份搅拌混合,即可获得产品。
实施例3
将普通硅酸盐水泥(上海象牌(42.5))50份、石英砂(40~140目)30份、金刚砂(10~60目)40份、硬石膏7.5份、实施例2的沸石接枝可再分散乳胶粉4份、黄原胶(淄博海澜化工)0.25份、硬脂酸钙粉(400目)(溧阳化工)2份、沸石粉7.5份、黑铁粉(粒径0.4mm)3份、铝粉(粒径0.3mm)1.5份搅拌混合,即可获得产品。
实施例5
普通硅酸盐水泥(上海象牌(42.5))35份、石英砂(40~140目)25份、金刚砂(10~60目)25份、硬石膏6份、实施例1的沸石接枝可再分散乳胶粉3.5份、黄原胶(淄博海澜化工)0.2份、硬脂酸钙粉(400目)(溧阳化工)2.5份、沸石粉6份、黑铁粉(粒径0.4mm)2.5份、铝粉(粒径0.3mm)1.2份搅拌混合,即可获得产品。
实施例6
普通硅酸盐水泥(上海象牌(42.5))45份、石英砂(40~140目)30份、金刚砂(10~60目)35份、硬石膏8份、实施例1的沸石接枝可再分散乳胶粉4份、黄原胶(淄博海澜化工)0.15份、硬脂酸钙粉(400目)(溧阳化工)3份、沸石粉8份、黑铁粉(粒径0.4mm)3份、铝粉(粒径0.3mm)1.5份搅拌混合,即可获得产品。
实施例7
普通硅酸盐水泥(上海象牌(42.5))45份、石英砂(40~140目)25份、金刚砂(10~60目)35份、硬石膏8份、实施例2的沸石接枝可再分散乳胶粉4份、黄原胶(淄博海澜化工)0.3份、硬脂酸钙粉(400目)(溧阳化工)3份、沸石粉8份、黑铁粉(粒径0.4mm)3份、铝粉(粒径0.3mm)1.5份搅拌混合,即可获得产品。
实施例8
对比样品:上海典跃建材科技有限公司的产品:硬面地坪砂浆产品
将上述实施例按照中华人民共和国建材行业标准JC/T985-2005地面用水泥基自流坪砂浆、GB/T 1768漆膜耐磨性测定法、JC/T547-2005陶瓷墙地砖胶粘剂、GB/T 17671水泥胶砂强度检验方法。
测试设备:
1.压力强度用TYP-300型压力试验机测定;
2.测定抗折强度用TYE-6型水泥胶砂抗折强度试验机;
3.测定与水泥基粘接原强度用ZQS6-2000A型粘接强度测定仪;
4.耐磨试验用Taber型磨耗试验机。
5.其他测试设备均采用符合国家标准或行业标准的专用设备。
检测结果见下表。
从测定数据可以认为本发明的高速公路路基表面硬面地坪保护砂浆,后期强度稳定,而对比样品的后期强度下降非常大,本发明的高速公路路基表面硬面地坪保护砂浆,耐磨损强度高,长期自然养护后,表面不泛白,不脱砂。而对比样品长期自然养护后表面开裂,耐磨损强度低。