CN103232218A

CN103232218A - 一种高性能混凝土露石剂及其制备和施用方法

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Publication number: CN103232218A
Application number: CN2013101739389A
Authority: CN
Inventors: 陈伟; 申培亮
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-05-10
Also published as: CN103232218B

Abstract

一种高性能混凝土露石剂及其制备和施用方法，露石剂包括A组分和B组分，A组分由水，羟基羧酸盐，有机膦，氟硅酸盐，渗透剂，稳定剂，表面活性剂及颜料，经分步混合搅拌而成，其总固含量lOwt%-3Owt％;B组分由水、工业水玻璃、氢氧化钠和改性剂组成。施用方法是在混凝土成型抹面之后，放置到表面无明显水分残留，将A组分喷洒混凝土表面，等待5-2Omin，将B组分喷洒在混凝土表面，养护12-72小时后，使用自来水冲刷表面砂浆进行刷除处理。本露石剂具有露石和养护双重作用，不需覆膜养护过程，提高了施工效率，降低施工成本。该露石剂的露石效果稳定，露石时间可调整，具有用量少，露石深度易控、露石深度平整和均匀特点。

Description

一种高性能混凝土露石剂及其制备和施用方法

技术领域

本发明涉及混凝土表面露石和露石水泥混凝土路面的施工与制备，具体涉及一种高性能混凝土露石剂及其制备和施用方法，属于水泥混凝土建筑材料领域。

背景技术

露石水泥混凝土路面是一种将粗集料颗粒部分裸露于表面的水泥混凝土路面形式，与传统的水泥混凝土路面相比，具有了更丰富的表面微观构造和宏观深度。由英国、比利时、丹麦等于20世纪80年代末90年代初研究和应用，并于1976由丹麦率先铺筑露石水泥混凝土路面试验段，1992年奥地利公开了一种低噪音水泥混凝土路面铺筑方法，该路面主要采用了一种新型的路面外露集料表面。接着比利时、英国等在高速路上建设露石水泥混凝土路面试验段。大量研究表明，露石路面比刻糟路面的抗滑性能好且维持时间长，降噪功能明显，因此逐渐在西欧得到应用。德国、法国、比利时等发达国家对该混凝土路面的研究和发展处于世界前列，并且其他很多国家都积极开展露石水泥混凝土的研发和推广工作。国际道路会议常设委员会(Permanent International Association Of Road Congresses)用未来20-30年道路路面特性的发展眼光去研究路面，把露石水泥混凝土路路面作为其中一个重要目标。因此，露石水泥混凝土路面无疑是今后路面发展的重要方向之一。现有的研究表明，露石水泥混凝土既保持普通水泥混凝土路面强度高、使用寿命长、养护费用低等特点，也具有抗滑、耐磨、降噪、夏季不炫目、排水能力强等特点，相比于沥青混凝土路面耐久性好，可以节省大量日常养护费用，具有广泛的应用推广前景。

露石剂主要用于露石混凝土制备过程，在面层水泥混凝土抹面成型后，需要在表面喷洒露石剂并养生，期间通过露石剂的作用对水泥混凝土表面层进行化学处理，延缓表层水泥砂浆的凝结，但不影响主体混凝土的正常凝结硬化。当主体达到一定强度后对其表面进行刷除处理，进而得到露石水泥混凝土路面，也称为低噪声水泥混凝土路面，其中从成型到表面刷除处理的时间间隔为露石时间，表面粗集料裸露深度为露石深度，一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度为构造深度，单位面积刷除的砂浆质量为砂浆刷除量，可以通过砂浆刷除量和构造深度反应混凝土的露石深度。

目前国内露石混凝土的专利主要有:重庆交通大学2008年公开了一种曲面拟合法确定露石混凝土表面构造深度的方法(专利申请号:200810070365.6)。该方法将数字图像技术用于露石水泥混凝土表面结构深度的测量技术中，使露石水泥混凝土表面构造的测量变得简单和方便。长安大学发明了一种路面纹理和露石深度测定仪(申请号:200620078496.5)，主要用于快速测定露石深度。专利(专利申请号:20102010195.5)公开了一种具有表面露石的透水混凝土地坪的制备方法，国内露石水泥混凝土的专利很少，大多局限于测试露石深度等，基本没有关于露石剂的相关专利。国外Aoyama等公开了一种制备露石水泥混凝土的方法(美国专利号:4205040)，PonaldD.Shaw也发明一种制备露石水泥混凝土路面的方法(美国令利号:4748788)，两种方法类似，那是将露石剂简单的描绘为某种水泥缓凝剂，并且需要覆盖薄膜养护。由于水泥缓凝剂种类繁多、状态各异，同时受温度、水泥品种等影响较大，因此不具有适用性和推广性。Lonnie G.Fox发明了一种去除硬化混凝土表面砂浆制备露石型水泥混凝土的机械装置(美国专利号:4360333)，该方法能耗大、成本高，不适宜大规模施工。

露石剂作为制备露石混凝土的重要原料，露石剂的成分及施工方法是制备露石混凝土的关键，由于现场施工中存在温度变化、湿度变化等影响露石剂的适用性，为得到最佳渗透深度和最佳的露石效果，制备高效、高渗透、喷洒易控的露石剂是必要的。目前露石剂主要有粉状露石剂和液态露石剂，其中粉状露石剂因难以撒布均匀，因而较少使用。文献《露石水泥混凝土路面研究》使用了一种HS液态露石剂，同样《露石混凝土桥面板应用及层间抗剪切性能研究》中也使用了HS液态露石剂，并简单列出固体含量、细度、粘度、密度等技术指标，但是存在固含量高，需要覆膜养护，施工工艺复杂等缺点。在国内的文献《低噪声水泥路面的应用前景展望》只是简单喷洒缓凝剂(L5X糖溶液)，文献《介绍一种新型的水泥混凝土路面》中提到直接用1.5%的糖溶液进行露石处理，由于成分的不稳定性，用量偏大，露石效果不尽理想。其他国内外文献资料很多使用单一缓凝剂做混凝土露石剂，存在渗透效果不好、露石时间不稳定、喷洒效果不好等问题。

综上所述，大量的文献和专利调研发现，国内外研究主要集中于露石混凝土的制备工艺、表征手段、力学性和耐久性等，对组分稳定、高渗透性、露石时间可控的高效露石剂的专利及报道较少，文献中所述的单一组分的露石剂或缓凝剂对表层砂浆的缓凝效果易受用量、温度、水泥品种等影响，作用深度有限，且露石混凝土制备过程需要覆膜养生，施工工艺复杂。

传统的露石混凝土施工工艺为:1)铺筑面层水泥混凝土;2)喷洒露石剂;3)覆盖聚乙烯薄膜养生;4)刷除表面砂浆;助再养护。本发明针对露石混凝土路面施工中存在需要覆膜养护和混凝土表面水分易蒸发的问题。复合多种延缓水泥砂浆凝结的组分，并配合多种助剂制备得到一种高性能混凝土露石剂，简化了露石水泥混凝土的施工工艺，喷洒本发明露石剂后，经过一段时间静置，可以直接刷除表面砂浆，且具有用量少，粘度低、渗透深度大，露石效果好，表面强度高，免覆膜养护的特点。

发明内容

本发明目的旨在提供一种高性能混凝土露石剂及其制备和施用方法。

本发明目的采用下述技术方案来实现:

本发明的高性能混凝土露石剂包括A组分和B组分，其中A组分主要起表面渗透和表层砂浆缓凝的作用，B组分可以与露石混凝土表面发生反应堵塞孔隙，阻止混凝土水分的蒸发，起到养护的作用，可免除传统露石混凝土制备过程中覆膜养护过程。

本发明露石剂A组分包括水、助剂、颜料、羟基羧酸盐、有机膦及氟硅酸盐，关键在于其助剂包括，稳定剂，渗透剂，表面活性剂，颜料;B组分包括水、工业水玻璃、氢氧化钠、助剂等，其关键在于运用工业级水玻璃溶液，所述的助剂主要有作为改性剂的聚丙烯酰胺。

本发明的一种高性能混凝土露石剂包括A组分和B组分，二组分配合使用，其中A组分按下述质量百分组成制成:30%-90%水，5%-30%羟基羧酸盐，1%-10%有机膦，1%-7%氟硅酸盐，0.5%-3%渗透剂，0.1%-2%稳定剂，0.1%-1%表面活性剂，0.2%-1.5%颜料，经分步混合搅拌而成，其总固含量为lOwt%-3Owt％;所述B组分质量百分组成为:30%-60%水，30%-50%工业水玻璃，1%-6%氢氧化钠，0.01%-0.5%改性剂。

其中，所述的羟基羧酸盐选自柠檬酸钠、苹果酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钠或酒石酸钾;所述的有机膦为膦丁烷三羧酸或者乙二胺四甲叉膦酸钠;所述的氟硅酸盐为氟硅酸钠或氟硅酸镁;所述的渗透剂为尿素;所述的稳定剂选自聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种，或者它们中两种的混合物;所述的表面活性剂为十二烷基硫酸盐;所述的颜料为酞菁颜料;所述的改性剂为聚丙烯酰胺。

所述的A组分的制备是按所述的质量百分组成，将水加热到40℃，然后依次加入羟基羧酸盐，有机磷，氟硅酸盐，渗透剂，表面活性剂，颜料，混合搅拌溶解，静置2h冷却至室温，加入稳定剂调节粘度，制备得到A组分。

本发明的一种高性能混凝土露石剂的施用方法，其中所述的A组分使用时，按露石剂A组分:水为1:5-25的质量比例稀释搅拌后使用，使用量为100-400g/m²，20℃恩式粘度为20-60s，pH值为8-11，颜色为蓝色，通过喷洒时表面颜色深浅判断露石剂A组分的喷洒量;所述的B组分使用量为100-50Og/m²，20℃恩式粘度为20-60s，pH值为9-12。

本发明的高性能混凝土露石剂的施用方法为，混凝土成型抹面之后，静置30-9Omin到表面无明显水分残留，将稀释后得到的露石剂A组分利用喷雾装置喷洒混凝土表面，等待5-2Omin，将露石剂B组分均匀喷洒在混凝土表面，养护12-72小时后使用自来水冲刷的方式对其表面砂浆进行刷除处理。将该露石剂的A、B组分配合使用，制备露石混凝土时，混凝土板的保水奉达80%以上，无需覆膜养护，露石深度为0.7-3mm。

本发明与现有技术相比有如下优点:

本发明露石剂具有露石和养护双重作用，将该露石剂的A组分和B组分配合使用，露石混凝土的保水率高，养护效果好，可以免除传统露石混凝土制备过程中覆膜养护过程，提高施工效率，降低施工成本。

本发明的露石剂能与水泥混凝土起到良好的缓凝作用，露石混凝土露石时间范围大，可达12一70小时，不影响露石混凝土强度，露石深度易控(0.7-3mm)，表面砂浆去除后底层混凝土己硬化且强度高。

复合多种缓凝组分和助剂，不同的缓凝组分作用于不同水化时间，受温度、水泥品种等影响较小，具有高渗透性，无毒无味、储存时间长、无污染、用量少、露石深度平整、均匀的特点。

利用该露石剂制备的露石混凝土表面刷除方式可采用人工冲洗、机械冲洗等多种冲洗方式。露石剂加入颜料后可以根据喷洒后的颜色深浅判断露石剂的喷洒量。

附图说明

图1实施例1制备高性能混凝土露石剂露石效果照片;

图2实施例1制备的露石混凝土露石深度测试照片;

图3露石剂A组分喷洒量对砂浆刷除量的影响曲线;

图4露石剂A组分喷洒量对构造深度的影响曲线;

图5不同刷除时间的构造深度;

图6不同刷除时间的砂浆刷除量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述:

实施例1

采用华新P.0.42.5硅酸盐水泥，粒径分布为4.75-15mm碎石，细度模数为2.3的巴河黄砂制备水泥混凝土，配合比如表1所示。

表1露石混凝土配合比

按质量份数，将70份水加热至40℃，然后依次加入10份柠檬酸钠、5份膦丁烷三羧酸、2份氟硅酸钠、2份尿素、0.3份表面活性剂、0.5份酞菁颜料在反应釜中搅拌混合均匀，并充分溶解。静置2h冷却至室温，利用0.5份羧甲基纤维素钠调节该溶液的恩式粘度为50s，pH值为10，制得A组分。将50份水，30份工业水玻璃，3份氢氧化钠，0.1份聚丙烯酰胺混合均匀制备得到恩式粘度为58S，pH值为12的露石剂B组分。

将露石剂A组分用水稀释6倍(体积)，混凝土成型抹面之后，放置到表面无明显水分残留(30-9Omin)，在按表1配合比制备的混凝土表面喷洒露石剂A组分20Og/m²，静置lOmin后喷洒露石剂B组分15Og/m²。在20℃条件下养护，24小时后使用自来水冲刷的方式对其表面砂浆进行刷除处理，混凝土露石效果显著，露石深度为2.35mm，构造深度(按T0961-1995标准方法进行)为0.83mm，混凝土板保水系为82%，养护作用明显。所制备的高性能混凝土露石剂露石效果见图1，制备的露石混凝土露石深度测试图见图2。

实施例2

使用表1中配合比制备混凝土，采用实施例1中露石剂，混凝土成型抹面之后，放置到表面无明显水分残留(30-9Omin)喷洒稀释6倍的露石剂A组分，喷洒量分别为:10Og/m²、15Og/m²、20Og/m²、250g/m²、300g/m²、350g/m²，静置lOmin后喷洒露石剂B组分15Og/m²，在20℃条件下养护，24小时后使用自来水冲刷的方式对其表面砂浆进行刷除处理，测定表面砂浆的刷除量和露石混凝土板的构造深度(按T0961-1995标准方法进行)，测试结果见图3和图4。

实施例3

使用表1中配合比制备混凝土，采用实施例1中制备的露石剂，混凝土成型抹面之后，放置到表面无明显水分残留(30-9Omin)，喷洒稀释6倍的露石剂A组分，喷洒量为250g/m²，静置lOmin后喷洒露石剂B组分15Og/m²，在20℃条件下养护，分别在14小时、20小时、26小时、32小时、38小时、44小时和56小时使用自来水冲刷的方式对其表面砂浆进行刷除处理，测定露石混凝土的构造深度(按T0961-1995标准方法进行)和表面砂浆刷除量，测试结果见图5和图6。

实施例4

分别采用P.0.42.5水泥和P.I52.5硅酸盐水泥按表1中配合比制备水泥混凝土，采用实施例1中制备的露石剂，混凝土成型抹面之后，放置到表面无明显水分残留(30-9Omin)，喷洒稀释6倍后的露石剂A组分，喷洒量为250g/m²，静置lOmin后喷洒露石剂B组分15Og/m²，在20℃条件下养护，24小时后使用自来水冲刷的方式对其表面砂浆进行刷除处理，分别测定其适宜的露石时间和构造深度(按T0961-1995标准方法进行)，测试结果见表2。

表2水泥品种对露石时间的影响

Claims

1.一种高性能混凝土露石剂，其特征在于:所述的露石剂包括A组分和B组分，二组分配合使用，其中A组分按下述质量百分组成制成:30%-90%水，5%-30%羟基羧酸盐，1%-10%有机膦，1%-7%氟硅酸盐，0.5%-3%渗透剂，0.1%-2%稳定剂，0.1%-1%表面活性剂，0.2%-1.5%颜料，经分步混合搅拌而成，其总固含量为lOwt%-3Owt%;所述B组分质量百分组成为:30%-60%水，30%-50%工业水玻璃，1%-6%氢氧化钠，0.01%-0.5%改性剂。

2.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土露石剂，其特征在于:所述的羟基羧酸盐选自柠檬酸钠、苹果酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钠或酒石酸钾;所述的有机膦为膦丁烷三羧酸或者乙二胺四甲叉膦酸钠;所述的氟硅酸盐为氟硅酸钠或氟硅酸镁;所述的渗透剂为尿素;所述的稳定剂选自聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种，或者它们中两种的混合物;所述的表面活性剂为十二烷基硫酸盐;所述的颜料为酞菁颜料;所述的改性剂为聚丙烯酰胺。

3.根据权利要求1或2所述的一种高性能混凝土露石剂，其特征在于:A组分的制备足按所述的质量百分组成，将水加热到40℃，然后依次加入羟基羧酸盐，有机磷，氟硅酸盐，渗透剂，表面活性剂，颜料，混合搅拌溶解，静置2h冷却至室温，加入稳定剂调节粘度，制备得到A组分。

4.权利要求1所述的一种高性能混凝土露石剂的施用方法，其中所述的A组分使用时，按露石剂A组分:水为1:5-25的质量比例稀释搅拌后使用，使用量为100-400g/m²，20℃恩式粘度为20-60s，pH值为8-11，颜色为蓝色，通过喷洒时表面颜色深浅判断露石剂A组分的喷洒量;所述的B组分使用量为100-50Og/m²，20℃恩式粘度为20-60s，pH值为9-12。

5.根据权利要求4所述的一种高性能混凝土露石剂的施用万法，其特征在于:所述的施用方法为，混凝土成型抹面之后，静置30-9Omin到表面无明显水分残留，将稀释后得到的露石剂A组分利用喷雾装置喷洒混凝土表面，等待5-2Omin，将露石剂B组分均匀喷洒在混凝土表面，养护12-72小时后使用自来水冲刷的方式对其表面砂浆进行刷除处理。

6.根据权利要求4或5所述的一种高性能混凝土露石剂的施用方法，其特征在于:将该露石剂的A组分和B组分配合使用，制备露石混凝土时，混凝土板的保水率达80%以上，无需覆膜养护，露石深度为0.7-3mm。