CN106587835B - 一种冷拌式水泥乳化沥青混凝土及其铺装方法 - Google Patents

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本发明提供了一种冷拌式水泥乳化沥青混凝土及其铺装方法。是将水泥、乳化沥青、级配碎石、矿粉和水等多种材料在常温下按配合比计量、拌合、运输、摊铺、碾压和养护,形成水泥乳化沥青混凝土路面。该冷拌式水泥乳化沥青混凝土动稳定度达19000次/mm,冻融劈裂强度比大于95%,弹性模量3000Mpa,其路用性能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ F40‑2004)相关指标的要求。本发明不需要对沥青和集料加热再拌合,可在常温下进行生产和施工,铺装后形成的水泥乳化沥青混凝土路面,兼具水泥混凝土刚性和沥青混合料柔性,具有高模量、高承载和高车辙的优良性能,可大幅提高混合料的路用性能,路面结构全寿命周期成本低。

Description

一种冷拌式水泥乳化沥青混凝土及其铺装方法
技术领域
本发明涉及一种用于道路面层的混凝土材料,具体涉及一种冷拌式水泥乳化沥青混凝土及其铺装方法,属于建筑材料技术领域。
背景技术
热拌沥青混合料是经人工组配的矿料与沥青在专门设备中加热拌和而成,用保温运输工具运至施工现场,在热态下进行摊铺和压实的混合料。通常将热拌热铺沥青混合料简称为“热拌沥青混合料”。冷拌沥青混合料就是通过一定的技术措施降低沥青的粘度从而使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工同时保持其不低于热拌沥青混合料使用性能的沥青混合料技术。
热拌泥青混凝土具有时间长,路面不易控制,使用寿命短等情况制约其广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷拌式水泥乳化沥青混凝土,具体是将水泥、乳化沥青、级配碎石和水等多种材料经冷拌、冷铺和碾压后形成,该材料由于沥青的粘结和水泥的凝固共同作用构成的复合力,形成一种兼具水泥混凝土刚性和沥青混合料柔性的新型路面材料,具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性,能够延长道路使用寿命。
本发明提供一种冷拌式水泥乳化沥青混凝土及其铺装方法。水泥乳化沥青混凝土具有水泥混凝土的刚性和沥青混合料的柔性,作为路面材料具有高模量、高承载和高车辙的优良性能。可在常温下生产和施工,低碳节能,减少污染。
技术方案
本发明提供的冷拌式水泥乳化沥青混凝土,是按下述步骤实现的:
一种冷拌式水泥乳化沥青混凝土,它主要由乳化沥青、水泥、集料、磷石膏和水组成。水泥与集料的质量比为5~15:85~95,乳化沥青占集料质量的5~10%,水占乳化沥青、水泥和集料总质量的2-4%,磷石膏占水泥质量的0.5-1%。
进一步优选为其原料为乳化沥青、水泥、集料、磷石膏和水组成;水泥与集料的质量比为6:94,乳化沥青占集料质量的7%,集料采用质量比为矿粉(石灰岩碱性矿粉,改善集料级配,增加集料与沥青的粘聚力,提高混合料密实度):碎石=4:96的混合料;水占乳化沥青、水泥和集料总质量的2.8%;磷石膏占水泥质量的0.8%。
上述的乳化沥青,采用慢裂快凝型阴离子改性乳化沥青,该乳化沥青破乳时间较慢,与碱性集料粘附性良好。根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)进行有关检测,其各项性能指标满足要求。
上述的水泥,采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥,根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTJ E30-2005)进行相关检测,其各项性能指标满足要求。
上述的集料包含碎石和矿粉,碎石采用连续级配(粒径0-26.5mm)石灰岩碎石,根据《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)对集料进行相关检测,检验结果满足《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)对集料的要求。所采用的矿粉种类为石灰岩,粒径小于0.6mm。
上述的水为拌合水,清洁、透明,以饮用水为佳,不含有泥砂、油圬、酸、碱等物质。符合《混凝土用水标准》(JGJ63-2006)规定的要求。
上述的磷石膏,为工业副产品,应松散,不得有结块现象。
实施流程:(1)施工准备→(2)原材料拌合→(3)混合料运输→(4)混合料摊铺→(5)混合料碾压→(6)混凝土养护。
有益效果
本专利提供的一种冷拌式水泥乳化沥青混凝土及其铺装方法,不需要对沥青和集料加热再拌合,生产和施工可在常温下进行,铺装后形成的水泥乳化沥青混凝土路面,具有高模量、高承载和高车辙的优良性能,可大幅提高混合料的路用性能,路面结构全寿命周期成本低。在节能降耗、低碳环保和减少城市交通影响方面具有优势。有利于发展资源节约和环境友好型公路。
水泥遇水发生水化反应产生纤维状结构,填充在混合料内的毛细空间,与集料牢固结合,同时与乳化沥青薄膜通过物理吸附和化学吸附交织在一起;乳化沥青因摊铺和碾压破乳分解,形成连续的沥青薄膜,黏附在集料表面。水泥和乳化沥青两种胶凝材料发生协同作用,将集料紧紧结合在一起。由于水泥水化产物的凝结力、水泥与乳化沥青的结合力以及沥青的粘聚力,形成一种具有骨架结构的密实系统。
磷石膏作为一种调节材料,主要抑制水泥中的活性氧化钙过快水化反应,减缓水化反应速度,使水泥水化产物的凝结力与沥青的粘聚力协同产生,同时能提高混凝土后期强度,减少混凝土的收缩。
与传统的热拌沥青混凝土和水泥混凝土相比,冷拌式水泥乳化沥青混凝土具有以下优点:(1)采用冷拌、冷铺的施工工艺,可降低能耗,减少环境污染,有利于安全、文明和环保施工。(2)具有柔性路面特点,具有良好的抗疲劳性,能够延长路面使用寿命。(3)采用碾压成型,不需振捣和切缝处理,降低了作业强度,提高了道路的平整度和行车舒适度。(4)可有效降低路面结构层厚度,节约工程成本。
附图说明
图1为拌合式水泥沥青混凝土路用性能检验报告。
图2为宜昌市城区合益路(K1+560~K1+660)试验段检验报告。
具体实施方式
本发明所用原料为乳化沥青、水泥、集料、磷石膏和水组成;水泥与集料的质量比为6:94,乳化沥青占集料质量的7%,集料采用质量比为石灰岩碱性矿粉:碎石=4:96的混合料;水占乳化沥青、水泥和集料总质量的2.8%;磷石膏占水泥质量的0.8%。
乳化沥青采用宜昌砼富工贸有限公司提供的慢裂快凝型阴离子改性乳化沥青,其有关性能指标检测结果如下:与集料粘附性>80%,水泥适应性即20s内流出的样品量100ml,残留物含量60.8%,25℃、100g、5s/0.1mm下针入度78,软化点46℃,溶解度(三氯乙烯)99.5%,延度(25℃、5cm/min)126cm,延度(5℃、5cm/min)35cm,常温贮存稳定性(1d)0.7%,常温贮存稳定性(5d)3.6%,筛上剩余物(1.18mm)0.04%。
水泥采用湖北华新水泥厂生产的P.O 42.5普通硅酸盐水泥,其有关性能指标检测结果如下:比表面积为310m2/kg,初凝时间134min,终凝时间380min,抗压强度(3d)19.7MPa,抗压强度(28d)44.5MPa,抗折强度(3d)4.4MPa,抗折强度(28d)7.8MPa。
集料采用宜昌本地生产的连续级配石灰岩碎石,连续级配碎石采用1#骨料粒径0~5mm、2#骨料粒径5~10mm和3#骨料粒径10~15mm三种骨料组成;1#骨料︰2#骨料︰3#骨料=26%︰28%︰46%;其有关性能指标检测结果如下:表观密度2.75 g/cm3,吸水率2.5%,针片状3.2%,压碎值12%,液限30%,塑性指数10,均匀系数13。所采用的矿粉为石灰岩矿粉,经严格筛分,粒径小于0.6mm。
磷石膏采用宜化集团提供的工业磷石膏,应松散,不得有结块现象。其二水硫酸钙质量分数为86.5~90.8%,含水率12-14%。
实施例1:
水泥乳化沥青生产配合比按照水泥与集料的质量比为6:94,乳化沥青占集料质量的7%,集料采用质量比为矿粉:碎石=4:96的混合料。水占乳化沥青、水泥和集料总质量的2.8%。磷石膏占水泥质量的0.8%。
实施流程:(1)施工准备→(2)原材料拌合→(3)混合料运输→(4)混合料摊铺→(5)混合料碾压→(6)混凝土养护。
(1)施工准备包含铺装现场的准备、拌合现场的准备和机械设备的准备。
(2)原材料拌合采用强制式混凝土拌合楼集中拌合,各原料不需要加温,采取现场冷拌的方式。先将原材料分别承重计量,待集料拌合均匀后,加入水泥和磷石膏拌合,再加入乳化沥青拌合均匀,形成水泥乳化沥青混合料。严格控制拌合顺序和时间,在乳化沥青破乳前完成混合料的拌合。
(3)水泥乳化沥青混合料采用自卸汽车运输,各运输车辆应清理干净。拌合楼向运输车辆放料时,先装运输车两侧再装中间,且每卸完一斗混合料后运输车应挪动一段距离,减少混合料离析。现场指挥根据摊铺机的工作情况安排运输车辆的停靠、倒车和卸料等。
(4)混合料摊铺,根据路幅宽度选择一台或多台摊铺机作业的方式。
作业前在摊铺机前进方向划线,确定摊铺机行驶控制线路;根据摊铺厚度将找平梁支座调整到规定的高度,安置好铝合金梁。调整摊铺机熨平板,转动拱度调节器,将熨平板调节至路面设计拱度,高度为各层厚度乘以各层的松铺系数;调节完成后在熨平板全宽范围内垫木板,使熨平板平稳。固定摊铺机工作仰角为30°。摊铺速度控制在3-4米/分钟。摊铺机不得任意变速,提高振幅与振频使初始压实度达到85%以上,且振幅与振频不能互为倍数,以免产生共振。在摊铺前采用钢板对窨井进行覆盖,摊铺碾压完毕后取出钢板,恢复井口。及时检测水泥乳化沥青混凝土松铺厚度、横坡度、高程及平整度,作好记录和反馈,摊铺作业人员根据情况进行调整。
(5)混合料碾压按初压、复压和终压顺序完成。初压采用双钢轮压路机静压2遍,行驶速度控制在2km/h内,初压后,及时检查平整度、路拱及有无集料离析现象,不符合要求的,及时修整。复压采用重型轮胎震动压路机碾压2~3遍,直到达到要求的压实度,并无显著轮迹。终压采用双钢轮压路机,一般2~3遍为宜,以充分消除碾压轮迹为止。碾压时所采用的压路机均从动轮在前,主动轮在后。
(6)养护是水泥乳化沥青混凝土强度形成的关键环节。水泥乳化沥青混凝土碾压完毕应及时进行养护,使水泥乳化沥青混凝土中拌合料有良好的水化、水解强度发育条件,以及防止产生收缩裂缝。
养护采用铺盖养生法。可采用麻袋或草垫,或者20~30mm厚的湿砂覆盖于水泥乳化沥青混凝土表面以及水泥乳化沥青混凝土板边侧。养护时间一般为7~15d。在养护期间前,禁止车辆通行,在达到设计强度的40%后,方可允许行人通行。
本发明制得的冷拌式水泥乳化沥青混凝土,动稳定度达19000次/mm,冻融劈裂强度比大于95%,弹性模量3000Mpa,符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ F40-2004)相关指标的要求。经检测,道路弯沉值为0.136mm、摩擦系数为70BPN、构造深度为1.1mm、渗水系数为30.5ml/min、平整度为0.9mm,符合《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)及相关设计要求。

Claims (6)

1.一种冷拌式水泥乳化沥青混凝土的铺装方法,其特征在于,包括如下步骤:
实施流程:(1)施工准备→(2)原材料拌合→(3)混合料运输→(4)混合料摊铺→(5)混合料碾压→(6)混凝土养护;
(1)施工准备包含铺装现场的准备、拌合现场的准备和机械设备的准备;
(2)原材料拌合采用强制式混凝土拌合楼集中拌合,各原料不需要加温,采取现场冷拌的方式,先将原材料分别称重计量,将集料拌合20~30s,加入水泥和磷石膏拌合20~30s,再加入乳化沥青拌合50~80s,形成水泥乳化沥青混合料,该过程严格控制拌合顺序和时间,全过程搅拌时间为100~120s,在乳化沥青破乳前完成混合料的拌合;
(3)水泥乳化沥青混合料采用自卸汽车运输,拌合楼向运输车辆放料时,先装运输车两侧再装中间,且每卸完一斗混合料后运输车应挪动一段距离,减少混合料离析;
(4)混合料摊铺,根据路幅宽度选择一台或多台摊铺机作业的方式,
A作业前在摊铺机前进方向划线,确定摊铺机行驶控制线路;B调整摊铺机熨平板,转动拱度调节器,将熨平板调节至路面设计拱度,高度为各层厚度乘以各层的松铺系数;调节完成后在熨平板全宽范围内垫木板,使熨平板平稳,C固定摊铺机工作仰角为30°,D摊铺速度控制在3-4米/分钟,摊铺机不得任意变速,提高振幅与振频使初始压实度达到85%以上,且振幅与振频不能互为倍数,以免产生共振,E在摊铺前采用钢板对窨井进行覆盖,摊铺碾压完毕后取出钢板,恢复井口,F及时检测水泥乳化沥青混凝土松铺系数1.1~1.3、横坡度1.2~1.8%、高程允许偏差±15mm及平整度≤1.2mm,作好记录和反馈,摊铺作业人员根据情况进行调整;
(5)混合料碾压按初压、复压和终压顺序完成,初压采用双钢轮压路机静压2遍,行驶速度控制在2km/h内,初压后,及时检查平整度、路拱及有无集料离析现象,不符合要求的,及时修整,复压采用重型轮胎震动压路机碾压2~3遍,直到达到要求的压实度,并无显著轮迹,终压采用双钢轮压路机,压2~3遍,以充分消除碾压轮迹为止,碾压时所采用的压路机均从动轮在前,主动轮在后;
(6)养护是水泥乳化沥青混凝土强度形成的关键环节,水泥乳化沥青混凝土碾压完毕应及时进行养护,使水泥乳化沥青混凝土中拌合料有良好的水化、水解强度发育条件,以及防止产生收缩裂缝;
上述方案中原料为乳化沥青、水泥、集料、磷石膏和水组成;水泥与集料的质量比为5~15:85~95;乳化沥青占集料质量的5~10%;水占乳化沥青、水泥和集料总质量的2-4%;磷石膏占水泥质量的0.5-1%,所述的乳化沥青为阴离子改性乳化沥青,其有关性能指标检测结果如下:与集料粘附性>80%,水泥适应性即20s内流出的样品量100ml,残留物含量60.8%,25℃、100g、5s/0.1mm下针入度78,软化点46℃,三氯乙烯的溶解度99.5%,25℃、5cm/min下的延度为126cm,5℃、5cm/min下的延度为35cm,常温贮存1d的稳定性0.7%,常温贮存5d的稳定性3.6%,1.18mm的筛上剩余物为0.04%。
2.根据权利要求1所述的冷拌式水泥乳化沥青混凝土的铺装方法,其特征在于,其原料为乳化沥青、水泥、集料、磷石膏和水组成;水泥与集料的质量比为6:94,乳化沥青占集料质量的7%;集料采用质量比为石灰岩碱性矿粉:碎石=4:96的混合料;水占乳化沥青、水泥和集料总质量的2.8%;磷石膏占水泥质量的0.8%。
3.权利要求1或2所述的冷拌式水泥乳化沥青混凝土的铺装方法,其特征在于,所述的水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥,其有关性能指标检测结果如下:比表面积为310m2/kg,初凝时间134min,终凝时间380min,3d抗压强度为19.7MPa,28d抗压强度为44.5MPa,3d抗折强度为4.4MPa,28d抗折强度为7.8MPa。
4.权利要求1或2所述的冷拌式水泥乳化沥青混凝土的铺装方法,其特征在于,所述的集料连续级配石灰岩碎石,连续级配碎石采用1#骨料粒径0~5mm、2#骨料粒径5~10mm和3#骨料粒径10~15mm三种骨料组成;1#骨料︰2#骨料︰3#骨料=26%︰28%︰46%;其有关性能指标检测结果如下:表观密度2.75 g/cm3,吸水率2.5%,针片状3.2%,压碎值12%,液限30%,塑性指数10,均匀系数13,所采用的矿粉为石灰岩矿粉,经严格筛分,粒径小于0.6mm。
5.权利要求1或2所述的冷拌式水泥乳化沥青混凝土的铺装方法,其特征在于,所述的磷石膏为工业磷石膏,其二水硫酸钙质量分数为86.5~90.8%,含水率12-14%。
6.权利要求1所述的冷拌式水泥乳化沥青混凝土的铺装方法,其特征在于,养护采用铺盖养生法,即采用麻袋或草垫,或者20~30mm厚的湿砂覆盖于水泥乳化沥青混凝土表面以及水泥乳化沥青混凝土板边侧,养护时间为7~15d,在养护期间前,禁止车辆通行,在达到设计强度的40%后,方可允许行人通行。
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