CN108863190A - 一种半刚性半柔性沥青路面基层修补材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，包括砂浆和/或粗骨料；当砂浆和粗骨料复配使用时，砂浆的质量百分比为15％～25％，粗骨料的质量百分比为80％～85％；其中，砂浆由以下质量百分比的各原料混匀而成：微膨胀水泥15％～25％，粉煤灰3％～6％，矿粉2％～4％，废旧胶粉和/或废旧乳液2％～3.5％，含纤维类物质0.2％～5.5％，废旧橡胶颗粒2％～8％，细骨料50％～60％，外加剂0.01％～0.5％；上述修补材料以水泥基为主，与原半刚性基层力学性能相近，同时与原沥青面层柔性差距减弱，减少了由于面层和基层柔性差距大而引发的路面裂缝问题。
Description
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种半刚性半柔性沥青路面基层修补材料。
背景技术
据统计，截止2016年底，中国公路总里程已达469.63万km，其中高速公路里程13.1万公里，由于沥青路面韧性好、风噪声小、维护费用低等优点，我国85％的高速公路均采用沥青路面。但自沥青路面通车使用以来，屡屡出现裂缝、坑槽等路面病害，维护频率和维护费用远超过预期。分析其原因，主要归咎于我国90％以上高等级沥青路面的基层均采用水泥稳定碎石等半刚性材料，这种半刚性基层材料和结构特性较易造成基层开裂，进而在沥青面层形成反射裂缝，从而导致或加速路面的破坏。据统计，2014～2016年我国道路维修养护费用高达2418亿元，维修养护费用年增长率高达30％～40％。
目前常用的道路基层修复材料以沥青稳定碎石为主，但存在成本高、与原半刚性基层强度差距大等问题。与此同时，需要修复的道路面积一般以3～5m2最为常见，碾压工艺适应性差，且常存在道路边缘碾压不到位等，易造成与原界面粘结性差、同一修复路段反复产生同一病害等问题。因此，开发一种“刚柔并济”的道路基层修补材料迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种流动性好、力学性能与原半刚性基层相差不大且具有一定柔性的半刚性半柔性基层修补材料。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
第一方面，一种半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，包括砂浆和/或粗骨料；当所述砂浆和所述粗骨料复配使用时，所述砂浆的质量百分比为15％～25％，所述粗骨料的质量百分比为80％～85％；其中：
所述砂浆由以下质量百分比的各原料混匀而成：
微膨胀水泥15％～25％，
粉煤灰3％～6％，
矿粉2％～4％，
废旧胶粉和/或废旧乳液2％～3.5％，
含纤维类物质0.2％～5.5％，
废旧橡胶颗粒2％～8％，
细骨料50％～60％，
外加剂0.01％～0.5％。
在某些实施方案中，所述微膨胀水泥为具有微膨胀性能的水泥，包括硅酸盐膨胀水泥、硫铝酸盐水泥、高铝水泥中的一种或几种；传统普通硅酸盐水泥在硬化过程中会产生干缩，易造成基层开裂进而导致沥青路面出现反射裂缝。
在某些实施方案中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，所述矿粉为S95矿粉；由于粉煤灰和矿粉均为固体废弃物，可以降低生产成本，另外Ⅰ级粉煤灰需水量比小于95％，可改善体系流动度。
在某些实施方案中，所述细骨料为连续级配的天然砂、机制砂或采矿选矿废渣中的一种或几种；连续级配的细骨料一方面有助于流动度的提高，另一方面基于骨料紧密堆积理论有利于强度的提升。在某些优选的方式中，所述细骨料采用机制砂和采矿选矿废渣混掺，其中，所述机制砂和所述采矿选矿废渣的质量百分比分别为30～50％和70％～50％，采矿选矿废渣作为废弃资源在一定程度上降低生产成果，提升产品绿色度。
在某些实施方案中，当基层修复面积较大时，采取所述砂浆复配粗骨料，所述粗骨料为建筑垃圾再生骨料，将所述砂浆和所述建筑垃圾再生骨料按照质量百分比分别为15％～25％和80％～85％进行混匀复配而成，适当降低砂浆中细骨料的比重增加废旧橡胶颗粒比重。
在某些实施方案中，所述外加剂为粉状高效减水剂，所述粉状高效减水剂为高效聚羧酸减水剂，可在保持相同水胶比的情况下提升体系流动度。
在某些实施方案中，所述废旧胶粉或废旧乳液用于增加体系的柔韧性。所述废旧胶粉为弹性胶粉，包括废旧橡胶粉和/或废旧树脂胶粉；所述废旧乳液为涂料等生产过程中产生的废旧弹性乳液，包括废旧EVA乳液、废旧苯丙乳液和废旧丙烯酸弹性乳液中的一种。在某些优选的方式中，可采用所述废旧胶粉和所述废旧乳液互掺，优选为废旧橡胶粉和废旧EVA乳液，且所述废旧橡胶粉和所述废旧EVA乳液的质量百分比分别为25％～60％：40％～75％。
在某些实施方案中，所述含纤维物质为林业三剩物或造纸污泥；其中，所述林业三剩物包括树皮、树叶、刨花板等，经破碎至长度为12mm，用于提高体系的抗裂、抗拉性能，作用等同于各类纤维，但价格较纤维类原材料便宜，实现废弃物的再利用。
在某些实施方案中，所述废旧橡胶颗粒的平均粒径为3～4mm和/或5～6mm；在某些优选的方式中，可以选择上述两种平均粒径的废旧橡胶颗粒互掺，其中，平均粒径为3～4mm和5～6mm的废旧橡胶颗粒体积比为1：4～2：3，所述废旧橡胶颗粒取代部分细骨料，一方面可改善体系流动度，又可增加体系的柔性，另一方面利用废弃资源替代天然资源，变废为宝。
采用上述技术方案得到的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料具有以下特征：(1)体系中废旧橡胶颗粒等可改善流动度，体系流动度大于300mm，可实现无碾压施工；(2)体系中三剩物为木质纤维素，造纸污泥也含有各类木质纤维成分，其作用相当钢纤维等，可有效改善体系的开裂，增加体系弯拉强度等；(3)所述修补材料以水泥基为主，其力学性能与原半刚性基层基本相当，减少了因与原基层材料变形相差大引发过渡区开裂的可能性；(4)所述修补材料除水泥外，还添加粉煤灰、矿粉、废旧胶粉、废旧乳液、废旧橡胶颗粒、三剩物、造纸污泥等固体废弃物，在保持体系基本力学性能不变的前提下，一方面可提升体系的流动度和柔性，另一方面实现了废弃物的资源化利用。
第二方面，一种水泥胶砂包括上述半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，还包括拌合水；其中，所述半刚性半柔性沥青路面基层修补材料和所述拌合水的质量比为0.35～0.41:1，优选为0.35～0.38:1和0.38～0.41:1。
与现有技术相比，本发明的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料实现了原材料的废弃物化，并具有流动度好、抗压强度、弯拉强度、弯拉应变等满足使用要求等特点，为沥青路面半刚性基层修复提供新的途径。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例作进一步详细描述。为进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方式进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特性和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
按照以下的原料配比称取各组分：膨胀水泥24％，粉煤灰5.3％，矿粉2.7％，废旧橡胶粉2％，粉状聚羧酸减水剂0.3％，河砂57％，废旧橡胶颗粒(3～4mm)5％，刨花锯末3.7％，然后将上述各组分的材料混合均匀得砂浆；按照水浆比0.38～0.41：1加入拌和水搅拌3min后得水泥胶砂。测试水泥胶砂性能，其中，拉弯应变采用沥青小梁弯曲试验，具体性能情况如表1所示。
表1
实施例2
按照以下的原料配比称取各组分：膨胀水泥22％，粉煤灰3％，矿粉3％，废旧橡胶粉1.4％，废旧EVA乳液2％，粉状聚羧酸减水剂0.2％，河砂60％，废旧橡胶颗粒(3～4mm)2.4％，废旧橡胶颗粒(5～6mm)4％，造纸污泥2％，然后将上述各组分的材料混合均匀得砂浆；按照水浆比0.38～0.41:1加入拌和水搅拌3min后得水泥胶砂。测试水泥胶砂性能，其中拉弯应变采用沥青小梁弯曲试验，具体性能情况如表2所示。
表2
实施例3
按照以下的原料配比称取各组分：膨胀水泥25％，粉煤灰5％，矿粉3.5％，废旧橡胶粉1.2％，废旧EVA乳液2％，粉状聚羧酸减水剂0.2％，河砂23％，采矿选矿碎屑28％，废旧橡胶颗粒(3～4mm)2.8％，废旧橡胶颗粒(5～6mm)5％，刨花锯末1.3％，造纸污泥3％，然后将上述各组分的材料混合均匀得砂浆；将上述砂浆和建筑垃圾粗骨料(5mm～31.5mm连续级配)按质量比分别为22％和78％混合均匀后，按照水浆比0.35～0.38：1加入拌和水，搅拌时间约3min后，浇筑至待修补基层，采用手持式振动棒将其振动搅拌，待凝结后测试基层弯沉，如表3所示。
然后取砂浆现场测试流动度和凝结时间，将砂浆制备成250mm×250mm×50mm弯曲试验试件1条，取全部拌合物制备尺寸为的圆柱体无侧限抗压强度试6个，终凝后拆模后在标准养护室中养护，分别测试7d抗弯拉强度、最大弯拉应变和7d无侧限抗压强度，如表4所示。
表3：注浆前后路面承载能力路面弯沉值测点值
表4：材料性能
从表1-4的材料性能测试数据可以看出，本发明的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料流动度好，且抗压强度、弯拉强度、弯拉应变等满足使用要求，同时实现了原材料的废弃物化，降低生产成本，节约资源。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，其特征在于，包括砂浆和/或粗骨料，当所述砂浆和所述粗骨料复配使用时，所述砂浆的质量百分比为15％～25％，所述粗骨料的质量百分比为80％～85％；其中，
所述砂浆由以下质量百分比的各原料混匀而成：
微膨胀水泥15％～25％，
粉煤灰3％～6％，
矿粉2％～4％，
废旧胶粉和/或废旧乳液2％～3.5％，
含纤维类物质0.2％～5.5％，
废旧橡胶颗粒2％～8％，
细骨料50％～60％，
外加剂0.01％～0.5％。
2.根据权利要求1所述的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，其特征在于，
所述微膨胀水泥包括硅酸盐膨胀水泥、硫铝酸盐水泥、高铝水泥中的一种或两种以上组合；
所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；
所述矿粉为S95矿粉。
3.根据权利要求1所述的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，其特征在于，所述细骨料包括连续级配的人工砂、机制砂或采矿选矿废渣中的一种或几种。
4.根据权利要求1或3所述的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，其特征在于，所述细骨料为所述机制砂和所述采矿选矿废渣的混合物，其中，
所述机制砂的质量百分比为30％～50％，所述采矿选矿废渣的质量百分比为50％～70％。
5.根据权利要求1所述的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，其特征在于，所述外加剂为粉状高效减水剂。
6.根据权利要求1或5所述的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，其特征在于，所述高效减水剂为高效聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1所述的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，其特征在于，
所述废旧胶粉为弹性胶粉，包括废旧橡胶粉和/或废旧树脂胶粉；
所述废旧乳液为涂料生产过程中产生的废旧弹性乳液，包括废旧EVA乳液、废旧苯丙乳液和废旧丙烯酸弹性乳液中的一种。
8.根据权利要求1或7所述的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，其特征在于，所述废旧胶粉和废旧乳液为废旧橡胶粉和废旧EVA乳液的混合物，且所述废旧橡胶粉和所述废旧EVA乳液的质量百分比分别为25％～60％：40％～75％。
9.根据权利要求1所述的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，其特征在于，
所述含纤维类物质包括林业三剩物和/或造纸污泥；
所述废旧橡胶颗粒的平均粒径为3～4mm和/或5～6mm；
所述粗骨料为建筑垃圾再生骨料。
10.一种水泥胶砂，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的半刚性半柔性沥青路面基层修补材料，还包括拌合水；其中，
所述半刚性半柔性沥青路面基层修补材料和所述拌合水的质量比为0.35～0.41:1。
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