CN107857500A - 一种免振压水稳添加剂及其制备与应用 - Google Patents

一种免振压水稳添加剂及其制备与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种免振压水稳添加剂及其制备与应用，本发明将包括减水剂和膨胀剂，所述减水剂为水泥用量的1.5‑2.5％，所述膨胀剂为水泥用量的7.5‑9.5％，本发明制成的免振压水稳添加剂，具有良好的免振压压实作用，用于最大干密度测试实验中，可以提高实验的效率和准确性，而在实际应用中可以大大减小工程建设施工扰民的程度，作为一种针对特殊环境的半刚性基层施工技术，满足国家建设环境友好型社会的要求。

Description

一种免振压水稳添加剂及其制备与应用
技术领域
本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种免振压水稳添加剂及其制备与应用。
背景技术
在2006年，中央正式将环境友好型社会确定为国民经济与社会发展中长期规划的一项战略任务。环境友好型社会，就是全社会都采取有利于环境保护的生产方式、生活方式、消费方式，建立人与环境良性互动的关系。
从环境友好型社会的要求出发，在水泥稳定碎石的施工中，也要遵守“环境友好”这一原则。水泥稳定碎石铺筑过程中普遍采用振动压路机进行振动压实，随着振动压路机吨位的提高，其激振力也越来越高。激振力产生的机械波对附近建筑的危害是很大的，机械波的能量使附近建筑有跟着一起振动的趋势，甚至能使建筑产生裂缝。
免振压水泥稳定碎石是一种借鉴自密实混凝土技术原理，通过添加免振压外掺剂实现不振动压实情况下达到规定压实度的水稳技术。在居民区、商铺或者老旧建筑区等特殊场合应用免振压水泥稳定碎石技术，能够较好地遵守了环境友好的原则，大大减小了工程建设施工扰民的程度。满足国家建设环境友好型社会的要求，能提升建设单位的形象。提出一种水稳免振压添加剂制备及最大干密度测定方法将对免振压水泥稳定碎石技术的应用推广提供技术支撑。
专利复掺外加剂结合抗裂性级配水泥稳定碎石基层及制备方法(公告号CN105399379A)公开了复掺外加剂结合抗裂性级配水泥稳定碎石基层，通过将混合料拌合、运输、摊铺、碾压、边部整形、养生而成，所述水泥稳定碎石基层原料包括水泥，膨胀剂，减缩剂，水和水泥稳定碎石级配集料。该发明通过在水泥稳定碎石基层中加入膨胀剂和减缩剂可以起到良好的辅助压实作用，但是减缩剂和膨胀剂相对加入的量过大，辅助的同时也会减少了水泥和集料的相对质量，降低了水泥稳定碎石的强度。
而现有的最大干密度测试方法用轻型击实方法，或某种击实仪在一定击实次数下，测定土的含水量与密度的关系，从而确定该土的最优含水量与相应的最大干密度，该测试过程缓慢，效率低。
根据现有技术中存在的问题，本发明提供一种免振压水稳添加剂，使其用于水泥碎石基层中，增加基层的强度，使水泥稳定碎石基层在建造过程中不需振动仅靠静力压实就能满足设计要求；此外将本发明提供的免振压水稳添加剂应用在最大干密度测试实验中，可以提高测试效率。
发明内容
本发明提供了如下的技术方案：
一种水稳免振压添加剂，包括减水剂和膨胀剂，所述减水剂为水泥用量的1.5-2.5％，所述膨胀剂为水泥用量的7.5-9.5％。
一种水稳免振压添加剂，包括减水剂和膨胀剂，所述减水剂为水泥用量的2％，所述膨胀剂为水泥用量的8％。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述膨胀剂为U型高效膨胀剂，简称UEA-H。
一种制备免振压水稳剂的制备方法：将所述减水剂和所述膨胀剂按照配比在室温混合均匀。
一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法：
S1：烘干：将集料放置在烘箱内，烘干4-6小时至集料的重量恒定不变；
S2：制备试料：将所述S1中烘干的集料、水泥、水和免振压水稳添加剂按照比例200～250:9～10:10～12.5:1进行混合，制备得到免振压水泥稳定碎石试料，烘干；
S3：制备干混合料：取烘干后的所述试料6000±200克，掺加m2克水泥充分拌和，得到均匀的干混合料，所述m2＝m1*0.01*p；
S4：制备湿混合料：将所述S3干混合料与水充分拌和，所述水的重量w＝(m1+m2)*wi克的得到测试混合料，然后将所述测试混合料等分成4份，所述wi为不同的含水量；
S5：装模：将各份所述测试混合料依次加入试模中，所述试模为《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中规定的静压成型法成型的圆柱形免振压水稳试模；
S6：压模：将下压头放在试模下部，并外露1.5-2.5cm，然后将上压头放入填有所述测试混合料的试模中，最后将装好上、下压头的试模放置在压力机上，然后压实；
S7：取样：将压制好的测试混合料从所述试模中在所述压模后静置2-6小时，然后通过脱模器小心推出试模内的混合料，得到试样，所述试样高度控制在150±10mm；
S8：计算：ρd＝(m/v)*(1/1+0.01*w)
式中：ρd为试样的干密度，单位：g/cm3；m为混合料湿的总质量，单位：g；v为混合料试样的体积，单位：cm3，所述w代表含水量；
S9：重复试验：将步骤S1-S8重复5～6次，并且每次重复时改变w的量，最后得到5～6组相互对应的ρd与w，绘制ρd-w关系曲线，由绘制曲线可得所述测试混合料的最大干密度ρdmax和最佳含水量W0。
优选的，所述S1中所述烘箱内的烘干温度应控制在105±5℃。
优选的，所述S2中，将集料、水泥、水和免振压水稳添加剂按照比例250:10:12.5:1进行混合的过程中，将所述免振压水稳添加剂预先溶解，配置成浓度为15～20％的免振压剂溶液，然后将免振压剂溶液同水一起与所述集料和水泥混合。
优选的，所述S3中，所述m2＝m1*0.01*p中p为预计使用水泥的使用剂量(百分)。
优选的，所述S4中是按照四分法将所述测试混合料评分，然后按照对角线原则依次放入试模中。
优选的，所述S4中，每放入所述试模中一份测试混合料后，使用铁棒将所述试模中的测试混合料捣匀，所述铁棒的直径为1cm。
优选的，所述S6中所述压力机的压速率为1kN/s，最大压力值为400kN，且维持所述最大压力值稳压2分钟。
优选的，所述S9的重复实验中控制每次设置的w依次相差0.5％，且确保其中至少有两个wi处于最佳含水量以上，同时其中至少两个wi处于最佳含水量以下。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的免振压水稳添加剂的工作原理为：减水剂具有定向吸附作用，因此减水剂在水泥和水之间可以组成单分子层或者多分子层的吸附膜，使得水泥颗粒表面带有同种电荷，分解水泥的絮状结构，使水泥和水处于一种相对暂时稳定的悬浮状态；膨胀剂中含有的金属可以与碱性水泥产生化学反应，生成氢气，从而使水泥体积膨胀，使水泥强度提高，即水泥膨胀剂膨胀的实质；综上减水剂和膨胀共同作用使水泥稳定碎石混合料在施工时不需要振动压实仅靠静压就可以达到要求的密实度和强度；
2、此外，掺加减水剂后，不仅可以减少水的使用量，而且可以改善混凝土的施工和易性，同时，大幅降低混凝土的水灰比，从而减少水泥混凝土内部的孔隙，明显提高混凝土的抗压强度，减水剂还可以影响到水泥的水化速度和凝结时间，本发明加入的减水剂根据实验确认本发明加入的减水剂和膨胀剂的量能够使水泥碎石混合料更加容易被压实；
3、因此，本发明提供的水稳免振压添加剂在水泥稳定碎石混合料的施工时使用，可以使水泥稳定碎石混合料不需要振动压实仅靠静压就可以达到要求的密实度和强度，大大减小了工程建设施工扰民的程度，作为一种针对特殊环境的半刚性基层施工技术，满足国家建设环境友好型社会的要求；
4、而本发明首次将水稳免振压添加剂应用于最大干密度测试实验中可以，可以提高实验的效率和测试的准确性，减少实验过程中的噪音污染。
附图说明
图1是实施例1的含水量与干密度曲线图，
图2是实施例2的含水量与干密度曲线图，
图3是实施例3的含水量与干密度曲线图。
具体实施方式
一种水稳免振压添加剂，包括减水剂和膨胀剂，所述减水剂为水泥用量的1.5-2.5％，所述膨胀剂为水泥用量的7.5-9.5％。
一种水稳免振压添加剂，包括减水剂和膨胀剂，所述减水剂为水泥用量的2％，所述膨胀剂为水泥用量的8％。
通过实验证明：
实验内容：水泥用量为4.0％，含水率为5.0％，在现行规范的基础上考虑抗裂性优化得到的悬浮密实型级配，并通过掺外加剂进一步改善其收缩性能的水泥稳定碎石；膨胀剂的推荐掺量为6～10％，故选用6％、8％、10％三种掺量；减水剂的推荐掺量为2～6％，故选用2％、4％、6％三种掺量；以上外加剂掺量均为水泥质量的百分比，且为外掺。最后将各配合比制得的免振压水泥稳定碎石进行编号和测试其最佳含水量与最大干密度。其中：
表1为各配合比的免振压水泥稳定碎石对应的代号；
表2免振压水泥稳定碎石最佳含水量和最大干密度试验结果。
表1
表2
结果分析：通过表1和表2试验数据分析，减水剂剂量为水泥剂量为2％；膨胀剂剂量为水泥剂量的8％，时效果最佳，且此时故免振压剂剂量为水泥剂量的10％。
实施例1
一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法：
S1：烘干：将浙江湖州石灰岩与浙江茅迪玄武岩混合的集料放置在温度为105℃的烘箱内，烘干5小时至集料的重量恒定不变；
S2：制备试料：将所述S1中烘干的集料、水泥、水和免振压水稳添加剂(减水剂：膨胀剂＝1.5:7.5)按照比例246.9:11.1:12.3:1进行混合，制备得到免振压水泥稳定碎石试料，烘干；
S3：制备干混合料：取烘干后的所述试料m1克，m1＝ρdmax×2680×(1-0.01×P)，掺加m2克水泥充分拌和，得到均匀的干混合料，所述m2＝m1*0.01*p，其中：
ρdmax为静压压实确定的混合料最大干密度(g/cm3)，
P为预设水泥剂量(％)；
S4：制备湿混合料：将所述S3干混合料与水充分拌和，所述水的重量w＝(m1+m2)*w0克的得到测试混合料，然后将所述测试混合料等分成4份，所述w0为最佳含水量；
S5：装模：将各份所述测试混合料依次加入试模中，所述试模为《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中规定的静压成型法成型的圆柱形免振压水稳试模，每加入一份用捣棒均匀捣实；
S6：压模：将下压头放在试模下部，病外露2cm，然后将上压头放入填有所述测试混合料的试模中，最后将装好上、下压头的试模放置在压力机上，以1mm/min的加载速率加载，直到上下垫块都压入试模为止，维持压力2min；
S7：取样：将试模取下，过4小时后用脱模器小心推出试模内的混合料，即可得到圆柱体试样，所述试样的高度控制在150±10mm；
S8：计算：ρd＝(m/v)*(1/1+0.01*w)
式中：
ρd为试样的干密度，单位：g/cm3；
m为混合料湿的总质量，单位：g；
v为混合料试样的体积，单位：cm3；
所述w代表含水量；
S9：重复试验：将步骤S1-S8重复5～6次，并且每次重复时改变w的量，最后得到5～6组相互对应的ρd与w，绘制ρd-w关系曲线，由绘制曲线可得所述测试混合料的最大干密度ρdmax和最佳含水量W，最终如图1显示：
免振压水稳的最大干密度ρdmax＝2.418g/cm3，
最佳含水量w0＝5.2％。
实施例2
一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法：
S1：烘干：将三种规格：31.5～16mm，16～5mm，5～0mm石灰岩集料放置在温度为108℃的烘箱内，烘干6小时至集料的重量恒定不变；
S2：制备试料：将所述S1中烘干的集料、水泥、水和免振压水稳添加剂(减水剂：膨胀剂＝2.5:8.5)按照比例202:9.1:10.1:1进行混合，制备得到免振压水泥稳定碎石试料，烘干；
S3：制备干混合料：取烘干后的所述试料m1克，m1＝ρdmax×2650.72×(1-0.01×P)，掺加m2克水泥充分拌和，得到均匀的干混合料，所述m2＝m1*0.01*p，其中：
ρdmax为静压压实确定的混合料最大干密度(g/cm3)，
P为预设水泥剂量(％)；
S4：制备湿混合料：将所述S3中的干混合料与水充分拌和，所述水的重量w＝(m1+m2)*w0克的得到测试混合料，然后将所述测试混合料等分成4份，所述w0为最佳含水量；
S5：装模：将各份所述测试混合料依次加入试模中，所述试模为《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中规定的静压成型法成型的圆柱形免振压水稳试模，每加入一份用捣棒均匀捣实；
S6：压模：将下压头放在试模下部，病外露2cm，然后将上压头放入填有所述测试混合料的试模中，最后将装好上、下压头的试模放置在压力机上，以1mm/min的加载速率加载，直到上下垫块都压入试模为止，维持压力2min；
S7：取样：将试模取下，过4小时后用脱模器小心推出试模内的混合料，即可得到圆柱体试样，所述试样的高度控制在150±10mm；
S8：计算：ρd＝(m/v)*(1/1+0.01*w)
式中：
ρd为试样的干密度，单位：g/cm3；
m为混合料湿的总质量，单位：g；
v为混合料试样的体积，单位：cm3；
所述w代表含水量；
S9：重复试验：将步骤S1-S8重复5～6次，并且每次重复时改变w的量，最后得到5～6组相互对应的ρd与w，绘制ρd-w关系曲线，由绘制曲线可得所述测试混合料的最大干密度ρdmax和最佳含水量W，最终如图1显示：
免振压水稳的最大干密度ρdmax＝2.402g/cm3，
最佳含水量w0＝5.3％。
实施例3
一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法：
S1：烘干：将三种规格：31.5～16mm，16～5mm，5～0mm石灰岩集料放置在温度为108℃的烘箱内，烘干6小时至集料的重量恒定不变；
S2：制备试料：将所述S1中烘干的集料、水泥、水和免振压水稳添加剂按照比例进行混合，制备得到免振压水泥稳定碎石试料，烘干；
S3：制备干混合料：取烘干后的所述试料m1克，m1＝ρdmax×2667.5×(1-0.01×P)，掺加m2克水泥充分拌和，得到均匀的干混合料，所述m2＝m1*0.01*p，其中：
ρdmax为静压压实确定的混合料最大干密度(g/cm3)，
P为预设水泥剂量(％)；
S4：制备湿混合料：将所述干混合料与水充分拌和，所述水的重量w＝(m1+m2)*w0克的得到测试混合料，然后将所述测试混合料等分成4份，所述w0为最佳含水量；
S5：装模：将各份所述测试混合料依次加入试模中，所述试模为《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中规定的静压成型法成型的圆柱形免振压水稳试模，每加入一份用捣棒均匀捣实；
S6：压模：将下压头放在试模下部，病外露2cm，然后将上压头放入填有所述测试混合料的试模中，最后将装好上、下压头的试模放置在压力机上，以1mm/min的加载速率加载，直到上下垫块都压入试模为止，维持压力2min；
S7：取样：将试模取下，过4小时后用脱模器小心推出试模内的混合料，即可得到圆柱体试样，所述试样的高度控制在150±10mm；
S8：计算：ρd＝(m/v)*(1/1+0.01*w)
式中：
ρd为试样的干密度，单位：g/cm3；
m为混合料湿的总质量，单位：g；
v为混合料试样的体积，单位：cm3；
所述w代表含水量；
S9：重复试验：将步骤S1-S8重复5～6次，并且每次重复时改变w的量，最后得到5～6组相互对应的ρd与w，绘制ρd-w关系曲线，由绘制曲线可得所述测试混合料的最大干密度ρdmax和最佳含水量W，最终如图1显示：
免振压水稳的最大干密度ρdmax＝2.410g/cm3，
最佳含水量w0＝5.3％。
根据上述实验数据可知本发明提供的轻质自洁保温外墙砖的重量较轻，导热率低保温效果好，强度高，能与墙体牢牢粘合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水稳免振压添加剂，其特征在于，包括减水剂和膨胀剂，所述减水剂为水泥用量的1.5-2.5％，所述膨胀剂为水泥用量的7.5-9.5％。
2.根据权利要求1所述的一种水稳免振压添加剂，其特征在于，包括减水剂和膨胀剂，所述减水剂为水泥用量的2％，所述膨胀剂为水泥用量的8％。
3.根据权利要求1所述的一种水稳免振压添加剂，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述膨胀剂为U型高效膨胀剂，简称UEA-H。
4.一种制备免振压水稳剂的制备方法：其特征在于，将所述减水剂和所述膨胀剂按照配比在室温混合均匀。
5.一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法：其特征在于，
S1：烘干：将集料放置在烘箱内，烘干4-6小时至集料的重量恒定不变；
S2：制备试料：将所述S1中烘干的集料、水泥、水和免振压水稳添加剂按照比例200～250：9～10：10～12.5：1进行混合，制备得到免振压水泥稳定碎石试料，烘干；
S3：制备干混合料：取烘干后的所述试料6000±200克，掺加m2克水泥充分拌和，得到均匀的干混合料，所述m2＝m1*0.01*p；
S4：制备湿混合料：将所述S3中的干混合料与水充分拌和，所述水的重量w＝(m1+m2)*wi克的得到测试混合料，然后将所述测试混合料等分成4份，所述wi为不同的含水量；
S5：装模：将各份所述测试混合料依次加入试模中，所述试模为《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中规定的静压成型法成型的圆柱形免振压水稳试模；
S6：压模：将下压头放在试模下部，并外露1.5-2.5cm，然后将上压头放入填有所述测试混合料的试模中，最后将装好上、下压头的试模放置在压力机上，然后压实；
S7：取样：将压制好的测试混合料从所述试模中在所述压模后静置2-6小时，然后通过脱模器小心推出试模内的混合料，得到试样，所述试样高度控制在150±10mm；
S8：计算：ρd＝(m/v)*(1/1+0.01*w)
式中：ρd为试样的干密度，单位：g/cm3；m为混合料湿的总质量，单位：g；v为混合料试样的体积，单位：cm3，所述w代表含水量；
S9：重复试验：将步骤S1-S8重复5～6次，并且每次重复时改变w的量，最后得到5～6组相互对应的ρd与w，绘制ρd-w关系曲线，由绘制曲线可得所述测试混合料的最大干密度ρdmax和最佳含水量W0。
6.根据权利要求5所述的一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法，其特征在于，所述S1中所述烘箱内的烘干温度应控制在105±5℃。
7.根据权利要求5所述的一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法，其特征在于，所述S2中，将集料、水泥、水和免振压水稳添加剂按照比例200:8:10:1进行混合的过程中，将所述免振压水稳添加剂预先溶解，配置成浓度为15～20％的免振压剂溶液，然后将免振压剂溶液同水一起与所述集料和水泥混合。
8.根据权利要求5所述的一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法，其特征在于，所述S3中，所述m2＝m1*0.01*p中p为预计使用水泥的使用剂量。
9.根据权利要求5所述的一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法，其特征在于，所述S4中是按照四分法将所述测试混合料评分，然后按照对角线原则依次放入试模中；并且，每放入所述试模中一份测试混合料后，使用铁棒将所述试模中的测试混合料捣匀，所述铁棒的直径为1cm。
10.根据权利要求5所述的一种使用免振压水稳添加剂测量最大干密度的方法，其特征在于，所述S6中所述压力机的压速率为1kN/s，最大压力值为400kN，且维持所述最大压力值稳压2分钟，所述S9的重复实验中控制每次设置的w依次相差0.5％，且确保其中至少有两个wi处于最佳含水量以上，同时其中至少两个wi处于最佳含水量以下。
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