CN109867499A - 一种沥青路面用保水降温灌注砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明采用了一种沥青路面用保水降温灌注砂浆，包括水泥、硅藻土助滤剂、水，所述水泥、硅藻土助滤剂质量比为1:0.4‑0.5，且所述水粉比为1.1‑1.2。本发明设计的砂浆配方，配比原材料简单易得，同时该砂浆灌注形成的保水沥青路面降温比传统砂浆保水降温效果好，吸水率更高，能更好的服务于海绵城市的建设，也便于推广。

Description

一种沥青路面用保水降温灌注砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青路面灌注砂浆技术领域，具体涉及一种沥青路面用保水降温灌注砂浆及其制备方法。

背景技术

近年来，城市化进程和工业建设的快速发展，加剧了城市热岛现象，尤其是沥青路面是加剧城市热岛现象的原因之一。因此，改善城市热岛效应，减少对生态的影响，节约水资源的保水降温沥青路面成为未来的发展趋势。

上述保水降温沥青路面是在大孔隙沥青路面中灌注保水砂浆形成的，对于沥青混凝土路面水分是不能进入的，对于OGFC等大孔隙沥青路面，水能够进入但是留存在内部的水分很少，在下雨后很快就会变干，达不到保水降温的目的。为了使沥青路面能够留存水分，在大孔隙沥青路面中灌注保水砂浆，通过保水砂浆达到吸水降温的目的，保水砂浆的保水性能和强度性能将直接影响保水降温沥青路面的使用性能。

现有技术中，国内外对保水砂浆的成分配比均有研究；如：沙爱民等采用矿渣、粉煤灰和石灰掺水拌制保水砂浆，该保水砂浆需使用石灰，而现在大量采购石灰困难，且砂浆强度形成较慢；凌天清等采用水泥、细砂、矿粉、保水剂B和保水剂C掺水拌制保水砂浆，该保水砂浆的保水率偏小；陈怡宏等采用矿渣、粉煤灰、硅藻土、水泥、减水剂和微硅粉掺水拌制保水砂浆，采用这种配比所需原材料较多，不便于推广。

综上，现有必要提供一种新型保水砂浆，以克服目前保水砂浆存在的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种沥青路面用保水降温灌注砂浆及其制备方法，该砂浆配方成分简单易得，能有对沥青路面起到保水降温的效果，适用范围广。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种沥青路面用保水降温灌注砂浆，包括水泥、硅藻土助滤剂、水，所述水泥、硅藻土助滤剂质量比为1:0.4-0.5，且所述水粉比为1.1-1.2。

还提出一种沥青路面用保水降温灌注砂浆的制备方法，具体包括如下步骤：

1)按照所述质量比称取各组分；

2)将步骤1)中的硅藻土助滤剂与水混合，低速搅拌搅拌60s形成初混物；

3)将步骤2)中的初混物与步骤1)中的水泥或其与剩余组分进行混合，低速搅拌15s 后再高速搅拌45s得到灌注砂浆。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明设计的砂浆配方，配比原材料简单易得，同时该砂浆灌注形成的保水沥青路面降温比传统砂浆保水降温效果好，吸水率更高，能更好的服务于海绵城市的建设，也便于推广。

2、本发明将硅藻土助滤剂与水先进行混合搅拌之后再加入水泥进行混合搅拌，避免传统方法先混合粉状物之后再与水混合造成的硅藻土在灌注砂浆成型时容易上浮的问题。

3、本发明设计的砂浆配方相比传统砂浆配方做了减法，在保证砂浆各方面性能均合格的同时，减少了砂浆配方原材料种类，降低了砂浆的生产成本；并且，由于砂浆配方原料简单，使砂浆的生产工艺步骤也更加简单，进而缩短保水沥青路面的成型时间，施工效率更高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例所表示的范围。

一种沥青路面用保水降温灌注砂浆，包括水泥、硅藻土助滤剂、水，所述水泥、硅藻土助滤剂质量比为1:0.4-0.5，且所述水粉比为1.1-1.2。

还包括微硅粉，所述微硅粉与水泥的质量比为0.05-0.1:1。

一种沥青路面用保水降温灌注砂浆的制备方法，具体包括如下步骤：

1)按照所述质量比值称取各组分；

2)将步骤1)中的硅藻土助滤剂与水混合，低速搅拌搅拌60s形成初混物；

3)将步骤2)中的初混物与步骤1)中的水泥或其与剩余组分进行混合，低速搅拌15s 后再高速搅拌45s得到灌注砂浆。

本发明以硅藻土助滤剂掺量(以下简称硅藻土掺量)、微硅粉掺量及水粉比为变量作为设计因素，其中硅藻土掺量指的是1份量的水泥中加入的硅藻土的量；微硅粉掺量指的是1份量的水泥中加入的微硅粉的量；水粉比指的是水质量：水泥加硅藻土助滤剂总质量的比值或水质量：水泥加硅藻土加微硅粉总质量的比值。

试验所使用的原材料如下，均满足相应材料性能要求。

①水泥：P·O.42.5R普通硅酸盐水泥。

②硅藻土助滤剂：颜色为白色。吸水率可达347％，孔隙率68％。

③微硅粉：微硅粉PH平均值为中性。

④试验用水为自来水。

实施例1

1组：按照硅藻土掺量为0.4称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.05称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.0称取所需水；将称取的硅藻土助滤剂与水混合，低速搅拌搅拌60s形成初混物，在初混物加入称取好的水泥与微硅粉进行混合，低速搅拌15s 后再高速搅拌45s得到灌注砂浆。

2组：按照硅藻土掺量为0.4称取水泥与硅藻土助滤剂，并且按照水粉比为1.1称取所需水；将称取的硅藻土助滤剂与水混合，低速搅拌搅拌60s形成初混物，在初混物加入称取好的水泥进行混合，低速搅拌15s后再高速搅拌45s得到灌注砂浆。

3组：按照硅藻土掺量为0.4称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.1称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.15称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

4组：按照硅藻土掺量为0.4称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.075称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.2称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

实施例2

5组：按照硅藻土掺量为0.45称取水泥与硅藻土助滤剂，并且按照水粉比为1.0称取所需水；并按照2组中的制备方法制得灌注砂浆。

6组：按照硅藻土掺量为0.45称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.1称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.1称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

7组：按照硅藻土掺量为0.45称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.075称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.15称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

8组：按照硅藻土掺量为0.45称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.05称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.2称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

实施例3

9组：按照硅藻土掺量为0.5称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.1称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.0称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

10组：按照硅藻土掺量为0.5称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.075称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.1称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

11组：按照硅藻土掺量为0.5称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.05称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.15称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

12组：按照硅藻土掺量为0.5称取水泥与硅藻土助滤剂，并且按照水粉比为1.2称取所需水；并按照2组中的制备方法制得灌注砂浆。

实施例4

13组：按照硅藻土掺量为0.6称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.075称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.0称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

14组：按照硅藻土掺量为0.6称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.05称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.1称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

15组：按照硅藻土掺量为0.6称取水泥与硅藻土助滤剂，并且按照水粉比为1.15称取所需水；并按照2组中的制备方法制得灌注砂浆。

16组：按照硅藻土掺量为0.6称取水泥与硅藻土助滤剂，按照微硅粉掺量为0.1称取所需微硅粉，并且按照水粉比为1.2称取所需水；并按照1组中的制备方法制得灌注砂浆。

1-16组的保水砂浆配合比如表1所示

表1

对比实验1

按照质量比称取如表2所示的各组分：

表2

将表2中称取的各组分按照先混合固体再将水与混合之后固体混合搅拌的方法制备灌注砂浆。

其中表2中：河沙采用较小直径的河沙，具体性能测试结果如表3所示：

表3

矿粉选用普通石灰石矿粉，主要指标参见表4：

表4

对比实验2

按照如表5所示的参数称取各组分，按照先混合固体再将水与混合之后固体混合搅拌的方法制备灌注砂浆。

表5

保水降温沥青路面用水泥砂浆需考虑强度、吸水性和可施工性，具体有流动度、抗折强度、抗压强度和保水率等性能指标，其要求见表6。

表6保水砂浆性能目标值

抗折强度和抗压强度时，先将制备好的灌注砂浆用倒锥法测流动度，然后将砂浆倒入 40×40×160mm的试模，养生7天后测抗折强度和抗压强度。在水中放置24小时称取表干吸水质量m₁，再放入60℃烘箱中烘48小时，测量烘干质量m₂和体积V，采用式1计算 24h保水率k。

式中：m₁—试件浸水24h后的表干质量(g)；m₂—试件的干重(g)；

V—试件的体积(cm3)；γ_W—测量时水的密度(g/cm³)。

砂浆流动度、抗折强度和抗压强度按文献《Industrial Standards ofthePeople's Republic of China.Test Methods of Cement and Concrete for HighwayEngineering(JTG E30-2005)[S]. Beijing:Chinacommunicationpress,2005.7:28-39》中记载的方法进行测量，按照表1、表2、表5中各组分制得的灌浆砂浆测试结果如表7所示：

表7

1、从表7中实施例1至实施例4对应的多组砂浆检测结果可看出在硅藻土掺量在0.4-0.5、水粉比在1.1-1.2之间时，制备的保水砂浆均是满足保水砂浆性能目标值的；减少了砂浆配方原材料种类，降低了砂浆的生产成本。

2、从表7中实施例1或实施例2或实施3中的多组试件测试结果各自对比可看出，在添加微硅粉之后砂浆的强度明显有所增加，所以在不考虑成本的情况下，可适当添加微硅粉以增加砂浆强度。

3、从表7中实施例1、2、3与对比例1、对比例2中的数据进行对比可看出，本发明设计的砂浆配方相比传统砂浆配方做了减法，在保证砂浆各方面性能均合格的同时，减少了砂浆配方原材料种类，降低了砂浆的生产成本；并且，由于砂浆配方原料简单，使砂浆的生产工艺步骤也更加简单，进而缩短保水沥青路面的成型时间，施工效率更高，并且制得的砂浆保水率更优，形成的保水降温半柔性路面的保水效果更好，更有有利于减轻海绵城市的热岛效应。

4、本发明在制备砂浆过程中，先将硅藻土助滤剂与水混合搅拌均匀后再添加其他组分进行搅拌混合，最后形成保湿砂浆，硅藻土助滤剂与水先充分进行混合之后能避免硅藻土助滤剂在砂浆固化过程中上浮，影响砂浆整体性能。

为获取最优性能指标的砂浆配方，对表格7中的检测数据做进一步分析。

砂浆流动度主要受水粉比的影响，水粉比越大，流动性越好。从流动度考虑最好水粉比为1.2，硅藻土的掺量和水粉比对砂浆的抗折强度有非常显著的影响，硅藻土的掺量和水粉比越大，抗折强度越小；微硅粉掺量对抗折强度影响小。

从抗折强度考虑，硅藻土的掺量应选0.4，水粉比应选1.0硅藻土的掺量对砂浆的抗压强度有极显著的影响，硅藻土掺量越大，抗压强度越小；微硅粉掺量对抗压强度有一定的影响，微硅粉掺量越大，抗压强度越大。

从吸水率角度考虑，硅藻土助滤剂掺量应选0.6，水粉比应选1.2，其抗折强度0.4MPa，仍然不满足要求。再补做第14组实验，但是其砂浆的流动度太大，也不满足要求，当组合的流动度将会更大，舍弃。

因此，综合考虑砂浆的吸水率、抗折强度以及流动度，采用硅藻土掺量为0.5，考虑水粉比大，吸水率大，则水粉比取1.2，确定了非常显著指标，再看微硅粉掺量，微硅粉掺量为0时即为12组方案，此时的强度指标分别是抗折强度0.6MPa，抗压强度3.0MPa，满足性能指标要求，以确定12组方案的各组分配备为满足砂浆各个性能指标要求的最佳配比，其质量比为水泥：硅藻土助滤剂：水＝1：0.5:1.8。由于微硅粉的添加不影响砂浆的保水效果，而微硅粉直接影响砂浆的抗压强度，所以可直接推断出具有较高抗压强度的最佳砂浆配比为：水泥：硅藻土助滤剂：水：微硅粉＝1：0.5:1.92：0.1。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明保护的范围内。

Claims (5)

1.一种沥青路面用保水降温灌注砂浆，其特征在于：包括水泥、硅藻土助滤剂、水，所述水泥、硅藻土助滤剂质量比为1:0.4-0.5，且所述水粉比为1.1-1.2。

2.根据权利要求1所述的一种沥青路面用保水降温灌注砂浆，其特征在于：还包括微硅粉，所述微硅粉与水泥的质量比为0.05-0.1:1。

3.根据权利要求1所述的一种沥青路面用保水降温灌注砂浆，其特征在于：所述水泥、硅藻土助滤剂及水的质量比为1：0.5：1.8。

4.根据权利要求2所述的一种沥青路面用保水降温灌注砂浆，其特征在于：所述水泥、硅藻土助滤剂、水及微硅粉的质量比为1：0.5：1.92：0.1。

5.制备权利要求1～4任意一项所述的一种沥青路面用保水降温灌注砂浆的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

1)按照所述质量比称取各组分；

2)将步骤1)中的硅藻土助滤剂与水混合，低速搅拌搅拌60s形成初混物；

3)将步骤2)中的初混物与步骤1)中的水泥或其与剩余组分进行混合，低速搅拌15s后再高速搅拌45s得到灌注砂浆。