CN110156388A - 一种适用于半柔性路面的大流动度ecc砂浆及其配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆，包括基底砂浆及ECC纤维；基底砂浆的材料添加量的重量配比为：水泥37份、砂29.25份、粉煤灰9.5份、重钙14.5份、胶粉1.5份、减水剂0.4份、减缩剂0.7份、早强剂0.5份、快硬剂6份、稳定剂0.15份、消泡剂0.2份、缓凝剂0.3份；ECC纤维掺量为0.1％份。还涉及一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆的配制方法。本发明得到的大流动度ECC砂浆同时具备优异的路用性能和自愈合特性，能够有效提高半柔性路面的耐久性。

Description

一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆及其配制方法
技术领域
本发明涉及道路工程施工技术领域，具体涉及一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆及其配制方法。
背景技术
随着社会的进步，车辆的大型化以及严重超载，半柔性路面也出现了使用寿命短以及路面早期破坏的现象。与设计年限相比，半柔性路面的现实使用寿命远远低于15年。另外，经过超荷载的反复作用，车辙易对路面造成功能性破坏，出现早期的路面不可恢复性开裂现象。为了解决这个问题，许多国内外专家尝试往水泥砂浆中加入特殊的纤维材料来提高路面的弹性变形能力，避免路面的开裂现象。在水泥中加入PVA纤维(聚乙烯醇纤维)的确能提高路面的力学性能，但另一个问题也随之出现。在加入PVA纤维后，水泥砂浆的流动度明显下降，对水泥灌浆的施工造成很大的困难。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆及其配制方法，所制得的砂浆兼具较好的力学性能和大流动度。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆，包括基底砂浆及ECC纤维(聚乙烯纤维Polyethylene)；
基底砂浆使用高流动性水泥砂浆。基底砂浆的材料添加量的重量配比为：
ECC纤维掺量为0.1％份，即100份的基底砂浆掺入0.1份ECC纤维。
作为一种优选，水灰比为0.23，即需加水的质量为干粉砂浆的总质量*0.23。只有水灰比为0.23的砂浆在掺入适量的纤维后既保持一定的流动度，又能保持一定抗压能力以及抗折能力。
作为一种优选，ECC纤维采用PVA纤维(聚乙烯醇纤维)，比重1.38g/cm3。由于纤维良好的亲水性以及延展性，使其能很好地与砂浆进行混合，在面对集中应力时能更好地发挥桥联作用，阻止裂痕的扩展。
一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆的配制方法，ECC纤维的添加方式为先将ECC纤维放进要加入砂浆的水中浸泡，优选5分钟，充分搅拌，然后跟随水一起加进砂浆中。这样才能使纤维与砂浆更好更均匀地混合在一起。
作为一种优选，砂浆的搅拌方法为：将砂浆放入搅拌机中低速干搅，优选先以搅拌叶片转速76转/min的低速干搅2分钟，使砂浆中各种材料(填料、添加剂等)充分混合，然后缓慢地往砂浆中间倒入部分水，优选干粉砂浆总质量0.153倍的水，然后低速搅拌，优选76转/min的低速搅拌搅1分钟，防止水和砂浆飞溅出来，逐步混合后改为高速搅拌，优选以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌4分钟，接着添加另一部分水，优选干粉砂浆总质量0.077倍的水，继续高速搅拌，优选以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌5分钟，得到的大流动度ECC砂浆。
本发明的原理是：配制一种兼具良好力学性能和大流动度的ECC砂浆，包括使用的基底砂浆种类、水灰比、纤维种类及掺量、添加纤维的方式、搅拌时间、搅拌方法。得到的大流动度ECC砂浆同时具备优异的路用性能和自愈合特性，能够有效提高半柔性路面的耐久性。
本发明的有益效果：大流动度的ECC砂浆具有良好的流动性以达到路面灌浆要求，相对于普通砂浆也应该具有相近甚至更优的抗压强度以及抗折强度。在防止路面开裂方面，由于水泥砂浆添加特殊的PVA纤维，桥联作用能通过细小裂缝去降低路面的开裂系数，具有一定的自愈合功能。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
一种半柔性路面用的大流动性ECC砂浆的最佳水灰比通过以下方法得出。
发明人发现最佳水灰比处于0.20～0.36之间，继而以水灰比为区间分为0.20，0.22，0.24，0.26，0.28，0.30，0.32，0.34，0.36九组试配实验组，料添加量的重量配比为：水泥37份、砂29.25份、粉煤灰9.5份、重钙14.5份、胶粉1.5份、减水剂0.4份、减缩剂0.7份、早强剂0.5份、快硬剂6份、稳定剂0.15份、消泡剂0.2份、缓凝剂0.3份。将砂浆放入搅拌机中先以搅拌叶片转速76转/min的低速干搅2分钟，使砂浆中的填料、添加剂等充分混合，然后缓慢地往砂浆中间倒入干粉砂浆总质量0.153倍的水，然后低速搅拌搅1分钟，防止水和砂浆飞溅出来，逐步混合后改为以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌4分钟，接着添加干粉砂浆总质量0.077倍的水，继续高速搅拌5分钟，得到的大流动度砼砂浆。得到的实验结果如下：
水灰比 流动度(s) 7d抗压强度(Mpa)
0.20 16.1 95.84
0.22 14.2 80.45
0.24 13.7 63.23
0.26 12.3 52.72
0.28 11.7 46.56
0.30 11.0 42.18
0.32 10.7 40.65
0.34 10.3 37.56
0.36 10.2 33.04
根据大流动度ECC砂浆的标准以及比较各组结果可得出最佳区间处于0.22～0.24之间，所以再设置三组比较实验组确定最终最佳的水灰比，三组的水灰比分别为0.22，0.23，0.24。料添加量的重量配比为：水泥37份、砂29.25份、粉煤灰9.5份、重钙14.5份、胶粉1.5份、减水剂0.4份、减缩剂0.7份、早强剂0.5份、快硬剂6份、稳定剂0.15份、消泡剂0.2份、缓凝剂0.3份。将砂浆放入搅拌机中先以搅拌叶片转速76转/min的低速干搅2分钟，使砂浆中的填料、添加剂等充分混合，然后缓慢地往砂浆中间倒入干粉砂浆总质量0.153倍的水，然后低速搅拌搅1分钟，防止水和砂浆飞溅出来，逐步混合后改为以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌4分钟，接着添加干粉砂浆总质量0.077倍的水，继续高速搅拌5分钟，得到的大流动度砼砂浆。得到的实验结果如下：
确定最佳的水灰比确定为0.23。
实施例一
一种半柔性路面用的大流动性ECC砂浆，包括以下重量份数的原料：
其中水灰比为0.23，只有水灰比为0.23的砂浆在掺入适量的纤维后既保持一定的流动度，又能保持一定抗压能力以及抗折能力。
其中纤维为聚乙烯醇纤维(PVA纤维)，比重1.38g/cm3，掺量为0.1％，由于纤维良好的亲水性以及延展性，使其能很好地与砂浆进行混合，在面对集中应力时能更好地发挥桥联作用，阻止裂痕的扩展。
其中添加纤维方式为先将纤维放进要加入砂浆的水中浸泡5分钟，充分搅拌，然后跟随水一起加进砂浆中。
其中砂浆的最佳搅拌的方法为将砂浆放入搅拌机中先以搅拌叶片转速76转/min的低速干搅2分钟，使砂浆中的填料、添加剂等充分混合，然后缓慢地往砂浆中间倒入干粉砂浆总质量0.153倍的水，然后低速搅拌搅1分钟，防止水和砂浆飞溅出来，逐步混合后改为以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌4分钟，接着添加干粉砂浆总质量0.077倍的水，继续高速搅拌5分钟，得到的大流动度ECC砂浆。
在相同的实验条件下，即料添加量的重量配比为：水泥37份、砂29.25份、粉煤灰9.5份、重钙14.5份、胶粉1.5份、减水剂0.4份、减缩剂0.7份、早强剂0.5份、快硬剂6份、稳定剂0.15份、消泡剂0.2份、缓凝剂0.3份、水23份、PVA纤维0.12份。将砂浆放入搅拌机中先以搅拌叶片转速76转/min的低速干搅2分钟，使砂浆中的填料、添加剂等充分混合，然后缓慢地往砂浆中间倒入干粉砂浆总质量0.153倍的水，然后低速搅拌搅1分钟，防止水和砂浆飞溅出来，逐步混合后改为以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌4分钟，接着添加干粉砂浆总质量0.077倍的水，继续高速搅拌5分钟，得到的大流动度ECC砂浆。就本实例的流动度、抗压强度、抗折强度、自愈合性能(本次自愈合试验将通过对养护7d后的试件施加20％的预压应力，产生细微的裂痕，使纤维的发挥桥联作用，再养护7d后逐渐提高自身的抗折能力以及抗压能力，测试其回弹模量)与原有的砂浆基底进行对比，其结果如下所示：
从上表看出：ECC砂浆的干缩率相对于纯砂浆更低，抗开裂性能明显。纤维的亲水性提高了水泥砂浆混合程度，使砂浆更加密实，改善泌水现象。在经过没有裂痕的预压养护后，裂缝中的水泥与纤维能更好地发生水化作用，使水化物填充于裂缝中，达到自愈合的后果。同时ECC砂浆不但在抗压强度上比大流动性水泥砂浆的标准提高了30％，抗折强度更是提高了2～3倍，流动性也比较高，而且在抗开裂和自愈合方面，纤维也发挥了应有的桥联作用，起到明显的提高效果。
实施例二
一种半柔性路面用的大流动性ECC砂浆，包括以下重量份数的原料：
其中水灰比为0.23，只有水灰比为0.23的砂浆在掺入适量的纤维后既保持一定的流动度，又能保持一定抗压能力以及抗折能力。
其中纤维为聚乙烯醇纤维(PVA纤维)，比重1.38g/cm3，掺量为0.1％，由于纤维良好的亲水性以及延展性，使其能很好地与砂浆进行混合，在面对集中应力时能更好地发挥桥联作用，阻止裂痕的扩展。
其中添加纤维方式为先将纤维放进要加入砂浆的水中浸泡5分钟，充分搅拌，然后跟随水一起加进砂浆中。
其中砂浆的最佳搅拌的方法为将砂浆放入搅拌机中先以搅拌叶片转速76转/min的低速干搅2分钟，使砂浆中的填料、添加剂等充分混合，然后缓慢地往砂浆中间倒入干粉砂浆总质量0.153倍的水，然后低速搅拌搅1分钟，防止水和砂浆飞溅出来，逐步混合后改为以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌4分钟，接着添加干粉砂浆总质量0.077倍的水，继续高速搅拌5分钟，得到的大流动度ECC砂浆。
在实验条件原料与实例一相同的情况下就本实例的流动度、抗压强度、抗折强度、自愈合性能(本次自愈合试验将通过对养护7d后的试件施加20％的预压应力，产生细微的裂痕，使纤维的发挥桥联作用，再养护7d后逐渐提高自身的抗折能力以及抗压能力，测试其回弹模量)与原有的砂浆基底进行对比，其结果如下所示：
从上表看出：ECC砂浆的干缩率相对于纯砂浆更低，抗开裂性能明显。纤维的亲水性提高了水泥砂浆混合程度，使砂浆更加密实，改善泌水现象。在经过没有裂痕的预压养护后，裂缝中的水泥与纤维能更好地发生水化作用，使水化物填充于裂缝中，达到自愈合的后果。同时ECC砂浆不但在抗压强度上比大流动性水泥砂浆的标准提高了30％，抗折强度更是提高了2～3倍，流动性也比较高，而且在抗开裂和自愈合方面，纤维也发挥了应有的桥联作用，起到明显的提高效果。
实施例三
一种半柔性路面用的大流动性ECC砂浆，包括以下重量份数的原料：
其中水灰比为0.23，只有水灰比为0.23的砂浆在掺入适量的纤维后既保持一定的流动度，又能保持一定抗压能力以及抗折能力。
其中纤维为聚乙烯醇纤维(PVA纤维)，比重1.38g/cm3，掺量为0.1％，由于纤维良好的亲水性以及延展性，使其能很好地与砂浆进行混合，在面对集中应力时能更好地发挥桥联作用，阻止裂痕的扩展。
其中添加纤维方式为先将纤维放进要加入砂浆的水中浸泡5分钟，充分搅拌，然后跟随水一起加进砂浆中。
其中砂浆的最佳搅拌的方法为将砂浆放入搅拌机中先以搅拌叶片转速76转/min的低速干搅2分钟，使砂浆中的填料、添加剂等充分混合，然后缓慢地往砂浆中间倒入干粉砂浆总质量0.153倍的水，然后低速搅拌搅1分钟，防止水和砂浆飞溅出来，逐步混合后改为以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌4分钟，接着添加干粉砂浆总质量0.077倍的水，继续高速搅拌5分钟，得到的大流动度ECC砂浆。
在实验条件原料与实例一相同的情况下就本实例的流动度、抗压强度、抗折强度、自愈合性能(本次自愈合试验将通过对养护7d后的试件施加20％的预压应力，产生细微的裂痕，使纤维的发挥桥联作用，再养护7d后逐渐提高自身的抗折能力以及抗压能力，测试其回弹模量)与原有的砂浆基底进行对比，其结果如下所示：
从上表看出：ECC砂浆的干缩率相对于纯砂浆更低，抗开裂性能明显。纤维的亲水性提高了水泥砂浆混合程度，使砂浆更加密实，改善泌水现象。在经过没有裂痕的预压养护后，裂缝中的水泥与纤维能更好地发生水化作用，使水化物填充于裂缝中，达到自愈合的后果。同时ECC砂浆不但在抗压强度上比大流动性水泥砂浆的标准提高了30％，抗折强度更是提高了2～3倍，流动性也比较高，而且在抗开裂和自愈合方面，纤维也发挥了应有的桥联作用，起到明显的提高效果。
通过以上几种不同实例与基底砂浆对比，本发明的大流动度的ECC砂浆具有良好的流动性以达到路面灌浆要求，相对于普通砂浆也具有相近甚至更优的抗压强度以及抗折强度。在防止路面开裂方面，由于水泥砂浆添加特殊的PVA纤维，桥联作用能通过细小裂缝去降低路面的开裂系数，具有一定的自愈合功能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆，其特征在于：
包括基底砂浆及ECC纤维；
基底砂浆的材料添加量的重量配比为：
ECC纤维掺量为0.1％份。
2.按照权利要求1所述的一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆，其特征在于：水灰比为0.23。
3.按照权利要求1所述的一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆，其特征在于：ECC纤维采用PVA纤维，比重1.38g/cm3。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆的配制方法，其特征在于：ECC纤维的添加方式为先将ECC纤维放进要加入砂浆的水中浸泡，充分搅拌，然后跟随水一起加进砂浆中。
5.按照权利要求4所述的一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆的配制方法，其特征在于：将ECC纤维放进要加入砂浆的水中浸泡的时间为5分钟。
6.按照权利要求4所述的一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆的配制方法，其特征在于：砂浆的搅拌方法为：将砂浆放入搅拌机中先低速干搅，使砂浆中各种材料充分混合，然后缓慢地往砂浆中间倒入部分水，然后低速搅拌，防止水和砂浆飞溅出来，逐步混合后改为高速搅拌，接着添加另一部分水，继续高速搅拌，得到的大流动度ECC砂浆。
7.按照权利要求6所述的一种适用于半柔性路面的大流动度ECC砂浆的配制方法，其特征在于：搅拌方法具体为：将砂浆放入搅拌机中先以搅拌叶片转速76转/min的低速干搅2分钟，使砂浆中各种材料充分混合，然后缓慢地往砂浆中间倒入干粉砂浆总质量0.153倍的水，然后76转/min的低速搅拌搅1分钟，防止水和砂浆飞溅出来，逐步混合后改为以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌4分钟，接着添加干粉砂浆总质量0.077倍的水，继续以搅拌叶片转速84转/min的高速搅拌5分钟，得到的大流动度ECC砂浆。
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