CN104446242A - 一种隧道路面用抗滑水泥砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道路面用抗滑水泥砂浆及其制备方法，该抗滑水泥砂浆按质量百分比，由以下成份制成：水泥26～36、砂48～58、聚合物8～18、水3～10、减水剂0.03～0.07、消泡剂0.01～0.04以及稳定剂0.01～0.06。其制备方法包括如下步骤：按抗滑水泥砂浆中各成份的质量百分比，取以下原料：水泥、砂、聚合物、水、减水剂、消泡剂以及稳定剂，备用；将水泥、砂倒入搅拌釜进行预混，集中成堆；将水加入水泥、砂混合物凹坑中，搅拌，再次将拌合物集中成堆；将聚合物乳液加入上述的拌合物凹坑中进行机械搅拌，并将拌合物集中成堆；分别缓慢加入减水剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀，制得抗滑水泥砂浆。本发明制备的抗滑水泥砂浆和易性好、早期强度高、可有效改善隧道路面抗滑性能。

Description

一种隧道路面用抗滑水泥砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路材料技术领域，具体涉及一种隧道路面用抗滑水泥砂浆及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展和综合国力的迅速增强，我国公路隧道建设发展迅速。然而，隧道混凝土路面在行车荷载的作用下，易被磨光、磨平，逐渐失去原有的抗滑性能，导致路面和汽车轮胎之间的摩擦系数急剧降低，一旦遭遇雨雪天气，车辆易发生侧滑甚至碰撞等更为严重的交通事故。不仅给人们生命财产安全造成巨大损失，同时也对车辆和交通设施造成巨大破坏，降低道路的运输效率，给客货运输造成极大不便。

水泥砂浆作为隧道水泥路面的主要养护材料被广泛地用于隧道水泥路面的病害处置和修补。普通水泥砂浆抗压强度高，但存在脆性较大、韧性不足，且抗冲击、耐磨性能差等缺点。聚合物水泥砂浆虽具有良好的抗折、抗压强度以及粘结性能，但用于隧道水泥路面养护和维修时，未考虑隧道潮湿及酸性气体的环境因素对其抗滑性能及其耐久性能的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道路面用抗滑水泥砂浆及其制备方法，该抗滑水泥砂浆和易性好、早期强度高、可有效改善隧道路面抗滑性能。本发明抗滑水泥砂浆特别适合于隧道路面养护工作，可实现快速施工，及时开放交通。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

一种隧道路面用抗滑水泥砂浆，按质量百分比，由以下成份制成：水泥26～36％、砂48～58％、聚合物8～18％、水3～10％、减水剂0.03～0.07％、消泡剂0.01～0.04％以及稳定剂0.01～0.06％。

本发明进一步的改进在于：所述的水泥为42.5R或52.5R硅酸盐水泥中的任意一种。

本发明进一步的改进在于：所述的砂为硬质酸性石料，且为中砂，细度模数为3.0-2.3，其中，硬质酸性石料选用石英岩、花岗岩或砂岩进行破碎的机制砂。其中，砂需要经过水洗，洗去表面的灰尘泥土，并进行充分烘干。

本发明进一步的改进在于：所述的聚合物是丁苯乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、乙烯-醋酸乙烯酯乳液、环氧树脂中的任意一种或两种以上的混合物。

本发明进一步的改进在于：所述的水满足版本为JGJ63-2006的《水泥混凝土路面施工技术规范》中混凝土拌合用水标准。

本发明进一步的改进在于：所述的减水剂为萘系减水剂、脂肪族磺酸盐类减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲基醛系减水剂或聚羧酸系减水剂中的任意一种。

本发明进一步的改进在于：所述的消泡剂为有机硅氧烷、聚醚或硅醚中的任意一种。

本发明进一步的改进在于：所述的稳定剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或CaCl₂中的任意一种或两种以上的混合物。

一种隧道路面用抗滑水泥砂浆的制备方法，包括如下步骤：

1)按质量百分比，取以下原料：水泥26～36％、砂48～58％、聚合物8～18％、水3～10％、减水剂0.03～0.07％、消泡剂0.01～0.04％以及稳定剂0.01～0.06％，备用；

2)将水泥、砂倒入搅拌釜进行预混，集中成堆并在中间挖一凹坑；

3)将水加入水泥、砂混合物凹坑中，搅拌，再次将拌合物集中成堆并在中间挖一凹坑；

4)将聚合物乳液加入步骤3)中的拌合物凹坑中进行搅拌，并将拌合物集中成堆并在中间挖一凹坑；

5)分别缓慢加入减水剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀，制得抗滑水泥砂浆。

本发明进一步的改进在于，搅拌釜选用无锡建仪仪器机械有限公司生产的搅拌釜，其型号为JJ-5。其中，所述的搅拌釜需在实验前清洗干净，并擦拭表面的水。

与现有技术相比，本发明抗滑水泥砂浆具有如下技术特点：

(1)本发明抗滑水泥砂浆在材料组成设计及施工过程中，通过对聚合物水泥砂浆的宏观构造及微观结构分析，选择了有益于抗滑性能的原材料及配比，并对施工工艺进行了优化。因而，本发明抗滑水泥砂浆可以有效地改善了隧道混凝土路面抗滑性能较差的问题，提高了行车安全性能，具有较好的社会效益。

(2)本发明的抗滑水泥砂浆由于聚合物可在砂浆内部形成网状结构的柔性膜，不仅能和旧水泥路面紧密粘结，还能有效地包裹住骨料，并形成特殊的纹理，使固化后的水泥砂浆具有良好的力学强度和摩擦性能。同时由于聚合物柔性可有效地将荷载传递到路面结构层，从而延长了路面的使用寿命，具有较好的经济效益。

(3)本发明抗滑水泥砂浆耐久性良好，可有效抵抗隧道内酸性气体环境及路面积水水、油污的侵蚀。

(4)本发明抗滑水泥砂浆常温下拌合均匀即可使用，能源消耗低、环境污染小。且早期强度高，施工工期短，可在施工4-6小时后开放交通，保证隧道正常通行。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。

实施例1

将28.9份(质量份，以下相同)水泥、55份石英砂(细度模数2.52)倒入搅拌釜中手动预混；将3份水加入水泥、砂混合物中进行机械搅拌60s；将10份苯丙乳液(固含量为38％)倒入搅拌釜，并将剩余的3份水分2次对盛放苯丙乳液的容器进行冲洗后倒入反应釜中进行搅拌120s；分别缓慢地加入0.05份萘系减水剂、0.02份有机硅氧烷和0.03份聚丙烯酰胺，搅拌均匀，即得到一种抗滑水泥砂浆。

依据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)测试砂浆的凝结时间，其初凝时间为285min，终凝时间为515min。考虑到抗滑层厚度较小，施工后与空气接触面积大，完全可以满足施工后4-6小时开放交通的要求。

同样的，依据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)对砂浆成型、养护，测试其力学性能。抗滑水泥砂浆的3d抗折强度为3.7MPa，抗压强度为24.6MPa。

实施例2

将28份水泥、54.88份砂倒入搅拌釜中手动预混；将2.5份水加入水泥、砂混合物中进行机械搅拌60s；将12份聚醋酸乙烯酯乳液(固含量为40％)倒入搅拌釜，并将剩余的2.5份水分2次对盛放聚合物的容器进行冲洗后倒入反应釜中进行搅拌120s；分别缓慢地加入0.04份聚羧酸系减水剂、0.03份有机硅氧烷和0.02份聚乙烯醇，0.03份聚丙烯酰胺，搅拌均匀，即得到一种抗滑水泥砂浆。其初凝时间为265min、终凝时间为500min；3d抗折强度为4.6MPa，抗压强度为27.8MPa。

实施例3

将28.5份水泥、56.39份石英砂倒入搅拌釜中手动预混；将2份水加入水泥、砂混合物中进行机械搅拌90s；将11份乙烯-醋酸乙烯酯乳液(固含量为40％)倒入搅拌釜，并将剩余的2份水分2次对盛放聚合物的容器进行冲洗后倒入反应釜中进行搅拌120s；分别缓慢地加入0.04份聚羧酸系减水剂、0.03份硅醚和0.04份聚丙烯酰胺，搅拌均匀，即得到一种抗滑水泥砂浆。其初凝时间为265min、终凝时间为505min；3d抗折强度为4.9MPa，抗压强度为28.8MPa。

采用万能试验机“8”字模试块对上述砂浆进行拉伸性能测试，按如下步骤进行：

按照实施例1、2、3制备砂浆，采用“8”字型砂浆试模成型，每组成型5个试件。然后在温度为(20士3)℃、相对湿度≥80％的养护室内养护3d。

取出试件后，用布擦去表面粘附的颗粒，测量试件中间部位的尺寸：1.55cm×2.41cm＝3.73cm²。

将试件放置在万能试验机中，并用夹具固定好，开启试验程序。以5mm/min的速度均匀加荷至试件破坏，并及时保存程序生成的试验数据，具体如下表所示。

其中，砂浆可抵抗变形的能力较强，且自身抗拉伸性能良好。

将实施例1、2、3中的抗滑水泥砂浆铺设完成24h后，采用通过摆式仪测试，来表征其抗滑性能。其中实施例1、2、3的抗滑水泥砂浆的摆式值分别为58、62、68。与常规路面，尤其是水泥混凝土路面相比，摆值较大，抗滑性能良好。

采用PosiTest AT-A全自动数字显示拉拔式附着力测试仪对实施例1、2、3中抗滑水泥砂浆的粘结性能进行了测试。按如下步骤进行：1)选择废旧的混凝土试块的平整表面，经过钢刷打毛处理，用水清洗干净表面，擦拭干净表面，保持表面湿润。

2)按实施1、2、3制备抗滑水泥砂浆，并涂抹于上述处理过的混凝土表面。

3)在试验锭子上涂抹足量AB胶，使得砂浆与锭子紧密地粘结在一起。为保证锭子与抗滑水泥砂浆的粘结效果，涂抹后需静置24h。

4)在锭子上套上套筒，锁扣；选择拉拔速度为5mm/min，启动开始键，开始拉拔试验测试。

5)关注测试仪屏幕数据，当读数不再增大，记录屏幕上数据。

经过测试，实施例1、2、3所制得的砂浆粘结强度分别为0.55MPa、0.63MPa、0.65MPa。砂浆粘结强度均较大，说明抗滑水泥砂浆与旧路面粘结紧密。

以上所述，仅是发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术是指对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种隧道路面用抗滑水泥砂浆，其特征在于：按质量百分比，由以下成份制成：水泥26～36％、砂48～58％、聚合物8～18％、水3～10％、减水剂0.03～0.07％、消泡剂0.01～0.04％以及稳定剂0.01～0.06％。

2.根据权利要求1所述的一种隧道路面用抗滑水泥砂浆，其特征在于：所述的水泥为42.5R或52.5R硅酸盐水泥中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种隧道路面用抗滑水泥砂浆，其特征在于：所述的砂为硬质酸性石料，且为中砂，细度模数为3.0-2.3，其中，硬质酸性石料选用石英岩、花岗岩或砂岩进行破碎的机制砂。

4.根据权利要求1所述的一种隧道路面用抗滑水泥砂浆，其特征在于：所述的聚合物是丁苯乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、乙烯-醋酸乙烯酯乳液、环氧树脂中的任意一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种隧道路面用抗滑水泥砂浆，其特征在于：所述的水满足版本为JGJ63-2006的《水泥混凝土路面施工技术规范》中混凝土拌合用水标准。

6.根据权利要求1所述的一种隧道路面用抗滑水泥砂浆，其特征在于：所述的减水剂为萘系减水剂、脂肪族磺酸盐类减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲基醛系减水剂或聚羧酸系减水剂中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种隧道路面用抗滑水泥砂浆，其特征在于：所述的消泡剂为有机硅氧烷、聚醚或硅醚中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种隧道路面用抗滑水泥砂浆，其特征在于：所述的稳定剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或CaCl₂中的任意一种或两种以上的混合物。

9.权利要求1至8中任一项所述的一种隧道路面用抗滑水泥砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按质量百分比，取以下原料：水泥26～36％、砂48～58％、聚合物8～18％、水3～10％、减水剂0.03～0.07％、消泡剂0.01～0.04％以及稳定剂0.01～0.06％，备用；

2)将水泥、砂倒入搅拌釜进行预混，集中成堆并在中间挖一凹坑；

3)将水加入水泥、砂混合物凹坑中，搅拌，再次将拌合物集中成堆并在中间挖一凹坑；

4)将聚合物乳液加入步骤3)中的拌合物凹坑中进行搅拌，并将拌合物集中成堆并在中间挖一凹坑；

5)分别缓慢加入减水剂、消泡剂和稳定剂，搅拌均匀，制得抗滑水泥砂浆。