CN110452018B

CN110452018B - 一种耐高温水泥混凝土路面露石剂及其制备方法和应用

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Publication number: CN110452018B
Application number: CN201910898348.XA
Authority: CN
Inventors: 李立辉; 田波; 王子豪; 李思李; 何哲; 权磊; 侯荣国; 谢晋德
Original assignee: Research Institute of Highway Ministry of Transport
Current assignee: Research Institute of Highway Ministry of Transport
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2039-09-23
Also published as: CN110452018A

Abstract

本发明涉及路面工程技术领域，提供了一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，包括以下质量百分含量的组份：低温型缓凝剂5～15％；高温型缓凝剂5～30％；超缓凝剂10～20％；成膜助剂0.1～0.3％；渗透剂0.1～8％；表面活性剂0.1～8％；着色剂1～8％；水30～70％。本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂中各组分性能稳定，物理相容性好，且各组分密度相近，容易形成均匀的混合物；喷洒后渗透深度可控，露石纹理构造丰富，喷洒效果良好，对路面表层砂浆无破坏，冲刷处理后不影响露石路面强度发展；缓凝水泥砂浆的效果持久，冲洗时间间隔可长达35小时，且在高温条件下可以正常发挥缓凝作用。

Description

一种耐高温水泥混凝土路面露石剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及公路工程技术领域，特别涉及一种耐高温水泥混凝土路面露石剂及其制备方法和应用。

背景技术

在雨水充沛的月份，水泥混凝土路面的安全性急剧降低，雨天事故率明显增加。而露石水泥混凝土路面在雨天能够凭借其丰富的路面纹理构造表现出良好的抗滑能力，保证了道路雨天的运行质量，大大提高了驾驶员在雨天出行的安全性。

露石混凝土路面是一种将面层混凝土中的粗集料外露，形成非光滑表面的路面，露石路面是在普通水泥砼路面浇筑完成后，再向路面表层喷洒一定剂量的露石处理剂，其作用是将表面薄层约2～3mm的砂浆进行缓凝，经过一定时间覆膜养生和露石剂的渗透，可以使一定深度的砂浆缓慢硬化凝结，之后在规定时间内进行冲刷路面表层砂浆从而达到路面露石的状态。

一般市面上的露石剂缓凝作用时间都在8小时以内，无法保持长久高效的缓凝作用。而在具体施工现场，考虑到现场施工机械设备的调度和相应施工人员的休整，8小时以内的喷洒窗口期无法满足现场施工要求，并且市面上的露石剂容易受到温度影响，普通露石剂在50℃以上缓凝时间约为5小时，无法达到高温且时效长的效果；超过50℃时容易失去缓凝作用，直接影响路面纹理构造深度、表面三维形貌特征及分布，难以在高温条件下形成高抗滑的露石路面，影响交通安全。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种耐高温水泥混凝土路面露石剂及其制备方法和应用。本发明提供的露石剂缓凝水泥砂浆效果持久，在露石剂喷洒到露石路面后，冲洗时间间隔可长达35h，且不易受温度影响，在高温条件下可正常发挥缓凝作用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，包括以下质量百分含量的组份：

优选的，所述低温型缓凝剂包括高碳糖、硼酸和柠檬酸中的一种或几种；所述高碳糖包括α-D木糖和/或含烯醇醚结构的C₁₀高碳糖。

优选的，所述高温型缓凝剂包括聚硫酸铝、4-甲基硫酸亚乙酯、二乙烯三胺五亚甲基叉磷酸和羟基亚乙基叉二磷酸中的一种或几种。

优选的，所述超缓凝剂包括亚麻籽油、三乙醇胺、葡萄糖酸钠和3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷中的一种或几种。

优选的，所述成膜助剂包括苯丙高分子乳液、石蜡乳液和阴离子表面活性剂中的一种或几种。

优选的，所述渗透剂包括甲基硅醇钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、草酸乙酯和油酰氧基乙磺酸钠中的一种或几种。

优选的，所述表面活性剂包括茶皂素、十二烷基磺酸钠、聚羧酸系表面活性剂和烷基醇酰胺中的一种或几种。

本发明提供了上述方案所述耐高温水泥混凝土路面露石剂的制备方案，包括以下步骤：

将低温型缓凝剂、高温型缓凝剂、超缓凝剂、成膜助剂、渗透剂、表面活性剂、着色剂和水混合，得到所述耐高温水泥混凝土路面露石剂。

本发明提供了上述方案所述耐高温水泥混凝土路面露石剂在露石水泥砼路面的露石处理中的应用。

优选的，所述耐高温水泥混凝土路面露石剂的应用温度≤70℃，喷洒量为200～300g/m²。

本发明提供了一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，包括以下质量百分含量的组份：低温型缓凝剂5～15％；高温型缓凝剂5～30％；超缓凝剂10～20％；成膜助剂0.1～0.3％；渗透剂0.1～8％；表面活性剂0.1～8％；着色剂1～8％；水30～70％。本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂中各组分性能稳定，物理相容性好，且各组分密度相近，容易形成均匀的混合物；且各组分的化学性能稳定，喷洒后渗透深度可控，露石纹理构造丰富，喷洒效果良好，对路面表层砂浆无破坏，冲刷处理后不影响露石路面强度发展；适应范围广，在高温条件下可以正常发挥缓凝作用，对温度不敏感，缓凝水泥砂浆的效果持久。实施例结果表明，本发明提供的露石剂喷洒到露石路面后，可以进行长时间持续缓凝，冲洗时间间隔可长达35小时，且在温度为10～70℃条件下均有较好的缓凝效果。

附图说明

图1为露石工程标段图；

图2为50℃下，喷洒露石剂后长达35h未冲刷的露石表面砂浆图；

图3为60℃下，露石剂作用35h后的冲刷效果图；

图4为70℃下，露石剂作用35h后的冲刷效果图。

具体实施方式

本发明提供了一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，包括以下质量百分含量的组份：

如无特殊说明，本发明使用的各个组份原料均为市售商品。

以质量百分含量计，本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂包括低温型缓凝剂5～15％，优选为8～12％。在本发明中，所述低温型缓凝剂包括高碳糖、硼酸和柠檬酸中的一种或几种；所述高碳糖包括α-D木糖和/或含烯醇醚结构的C₁₀高碳糖。

以质量百分含量计，本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂包括高温型缓凝剂5～30％，优选为10～25％。在本发明中，所述高温型缓凝剂优选包括聚硫酸铝、4-甲基硫酸亚乙酯、二乙烯三胺五亚甲基叉磷和羟基亚乙基叉二磷酸中的一种或几种。

以质量百分含量计，本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂包括超缓凝剂10～20％，优选为13～18％。在本发明中，所述超缓凝剂优选包括亚麻籽油、三乙醇胺、葡萄糖酸钠和3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷中的一种或几种；在本发明中，葡萄糖酸钠分子可以降低膏体溶液的极性，降低孔隙溶液中的碱含量和pH值，导致硅酸盐三钙的水化迟缓；三乙醇胺可以增加水化产物界面面积，增大水化反应的需水量，从而导致水泥水化没有足够的自由水，进而延缓水泥混凝土的水化速率；3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷可以吸附限制氢氧化钙的成长，阻碍水化产物之间的化学连接，从而起到缓凝作用。

以质量百分含量计，本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂包括成膜助剂0.1～0.3％，优选为0.2％。在本发明中，所述成膜助剂优选包括苯丙高分子乳液、石蜡乳液和阴离子表面活性剂中的一种或几种；所述阴离子表面活性剂优选包括含氟阴离子表面活性剂、卵磷脂、油基-5EO-磷酸酯、蓖麻油、单硬脂酸酯、单柠檬酸酯和油酸中的一种或几种；所述含氟阴离子表面活性剂优选包括C₇F₁₅COONH₄、H(C₂F₄)₃COONa和H(C₂F₄)₄COONa中的一种或几种。

以质量百分含量计，本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂包括渗透剂0.1～8％，优选为1～6％，更优选为2～5％。在本发明中，所述渗透剂优选包括甲基硅醇钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、草酸乙酯和油酰氧基乙磺酸钠中的一种或几种。本发明通过添加渗透剂控制露石剂喷洒后的渗透深度，使露石纹理构造更加丰富。

以质量百分含量计，本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂包括表面活性剂0.1～8％，优选为1～6％，更优选为2～5％。在本发明中，所述表面活性剂包括茶皂素、十二烷基磺酸钠、聚羧酸系表面活性剂和烷基醇酰胺中的一种或几种；本发明对所述聚羧酸系表面活性剂和烷基醇酰胺的具体种类没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的上述种类的表面活性剂即可。本发明利用表面活性剂与水泥颗粒表面发生吸附作用，增加颗粒的疏水性，改变颗粒间的吸引力，从而改变基质的流变行为和水化反应，进而提高露石剂的缓凝作用。

以质量百分含量计，本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂包括着色剂1～8％，优选为2～6％。在本发明中，所述着色剂优选包括酞箐颜料或钛白粉。

以质量百分含量计，本发明提供的耐高温水泥混凝土路面露石剂包括水30～70％，优选为35～65％。在本发明中，所述水优选为自来水。

本发明所述的上述各组分性能稳定，物理相容性好，且各组分密度相近，容易形成均匀的混合物；且各组分化学性能稳定，通过各组分的配合，得到了一种喷洒后渗透深度可控、露石纹理构造丰富、冲刷处理后不影响露石路面强度发展、适应温度范围广、缓凝水泥砂浆效果持久的水泥混凝土路面露石剂。

本发明提供了上述方案所述耐高温水泥混凝土路面露石剂的制备方法，包括以下步骤：

本发明对各个组份的加入顺序以及混合的条件均没有特殊要求，能够将各组分混合均匀即可。本发明提供的制备方法步骤简单，容易操作，容易进行工业化生产。

本发明还提供了上述方案所述耐高温水泥混凝土路面露石剂在露石水泥砼路面的露石处理中的应用。在本发明中，所述耐高温水泥混凝土路面露石剂的应用温度优选≤70℃，喷洒量优选为200～300g/m²，更优选为220～280g/m²。在本发明中，露石剂喷洒量越大，露石深度越深，当喷洒量为200g/m²时，露石深度约为1.3mm，喷洒量为250g/m²时，露石深度约为1.7mm，喷洒量为280g/m²时，露石深度约为1.8mm。本发明的露石剂在喷洒量为200～300g/m²时，能够得到合适的露石深度，且露石表面纹理构造丰富。

本发明对所述耐高温水泥混凝土路面露石剂的具体应用方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的方法应用即可。

下面结合实施例对本发明提供的方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，以质量百分含量计，包括α-D木糖5％，聚硫酸铝5％，葡萄糖酸钠10％；苯丙高分子乳液0.3％；甲基硅醇钠5％；茶皂素5％，酞菁颜料2％，水67.7％。

将上述各组分按照所述质量百分含量混合均匀，得到耐高温水泥混凝土路面露石剂。

性能测试：

(1)渗透深度测试：

试验段为高速公路隧道路段，采用双层铺筑施工方法，上面层露石水泥混凝土路面厚度6cm，下层普通水泥混凝土厚度为22cm。施工步骤：先铺筑下层普通水泥混凝土，按照普通水泥混凝土正常振捣工艺进行操作振实，并用排阵高频振捣粗平；然后进行上面层露石水泥混凝土摊铺，用三辊轴机组提浆整平，人工精修收浆，精平；待上面层水膜消失后，均匀喷洒雾化露石剂溶液，在实验段上设置7个实验区域，每个区域的露石剂喷洒量依次为150g/m²、175g/m²、200g/m²、225g/m²、250g/m²、275g/m²、300g/m²，喷洒完后，覆盖薄膜养生，通过划痕试验法确定冲洗时间，当划痕清晰可见，且划痕边缘基本无破损时，即为合适的冲洗时间。

测试用露石水泥混凝土的配合比如表1所示：

表1 露石水泥混凝土配合比

各个板块露石混凝土的构造深度(即露石深度)如表2所示：

表2 露石剂用量与构造深度

露石剂用量(g/m<sup>2</sup>)	150	175	200	225	250	275	300
								构造深度	0.9	1.1	1.3	1.5	1.7	1.8	1.9

由表2中的数据可以看出，露石混凝土的构造深度随着露石剂用量的增加而不断增大，在用量为200～300g/m²范围内，均能得到合适的构造深度；并且在冲洗过程中没有集料脱落，冲洗后下层砂浆硬化效果良好。

(2)耐高温测试

施工方法和(1)中一致，控制露石剂的喷洒量均为250g/m²，在自动温湿度控制箱中内设置7个实验板块，水泥混凝土的养生温度分别控制为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃和70℃，测试不同温度下的最早冲洗时间和最迟冲洗时间，并测试适宜冲洗时间下混凝土的冲洗成熟度；其中最早冲洗时间是指达到最早冲洗状态所经历的时间，最早冲洗状态是指混凝土表面砂浆容易被冲掉，但不会冲掉碎石；最迟冲洗时间是指达到最迟冲洗状态所经历的时间，最迟冲洗状态是指混凝土表面砂浆可以被冲洗，但是洗掉砂浆比较困难，要借助铁刷或压力水；适宜冲洗时间是指最早和最迟冲洗时间的均值。

温度对冲洗时间影响试验结果见表3。

表3 温度对冲洗时间的影响实验结果

根据表3可以看出，本发明的露石剂在10～70℃范围内均有较好的缓凝效果，缓凝时间长，喷洒窗口期可以长达56h，且在高于50℃的条件下可以正常发挥缓凝效用，高温条件下适宜冲洗时间可以达到36h；并且在冲洗过程中没有集料脱落，冲洗后下层砂浆硬化效果良好。

此外，实验结果表明，在上述实验中，混凝土坍落度控制在15～25mm之间，抹面完成后砂浆层厚度在1.0～2.5mm之间；在露石剂喷洒量为250±15g/m²，在覆盖塑料薄膜进行养护后，经过冲刷，露石深度处于2.0～3.0mm范围内，经过表层清扫车的砂浆清洗，露石深度从3.67mm降低到3.25mm。

图1～4为在工程标段进行实验的效果图，其中：

图1为露石工程标段图；

图2为50℃下，喷洒露石剂后长达35h未冲刷的露石表面砂浆图；根据图2可以看出，35h后露石表面砂浆呈干硬粉末状；

图3为60℃下，露石剂作用35h后的冲刷效果图；

图4为70℃下，露石剂作用35h后的冲刷效果图；

根据图3～4可以看出，在高温条件下，本发明冲洗后得到的露石混凝土路面纹理构造丰富，效果良好。

实施例2

一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，以质量百分含量计，包括α-D木糖10％，聚硫酸铝15％，葡萄糖酸钠15％；苯丙高分子乳液0.1％；甲基硅醇钠2％；茶皂素0.1％，酞菁颜料1％，水56.8％。

实施例3

一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，以质量百分含量计，包括柠檬酸15％，4-甲基硫酸亚乙酯5％，三乙醇胺12％；石蜡乳液0.2％；脂肪醇聚氧乙烯醚3％；十二烷基磺酸钠0.5％，酞菁颜料1％，水63.3％。

实施例4

一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，以质量百分含量计，包括硼酸12％，二乙烯三胺五亚甲基叉磷酸30％，亚麻籽油20％；苯丙高分子乳液0.3％；草酸乙酯3％；茶皂素0.6％，酞菁颜料2％，水32.1％。

实施例5

一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，以质量百分含量计，包括α-D木糖8％，聚硫酸铝10％，葡萄糖酸钠13％；苯丙高分子乳液0.1％；油酰氧基乙磺酸钠8％；茶皂素0.4％，酞菁颜料2％，水58.5％。

按照实施例1中的方法对实施例2～5制备的露石剂进行渗透深度测试和耐高温测试，结果和实施例1相似，在喷洒量为200～300g/m²范围内，均能得到良好的露石效果，露石深度在1.5～2.5mm范围内，且在温度10～70℃范围内，露石剂的缓凝效果均较好，在施工温度大于50℃的高温环境中，缓凝时间均能达到35h以上，并且冲洗过程中没有集料脱落，冲洗后下层砂浆硬化效果良好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种耐高温水泥混凝土路面露石剂，其特征在于，由以下质量百分含量的组分组成：

所述低温型缓凝剂为高碳糖和柠檬酸中的一种或几种；所述高碳糖为α-D木糖和/或含烯醇醚结构的C₁₀高碳糖；所述高温型缓凝剂为聚硫酸铝和4-甲基硫酸亚乙酯中的一种或几种；所述超缓凝剂为亚麻籽油和3-硝酸酯甲基-3-甲基氧杂环丁烷中的一种或几种；

所述成膜助剂为苯丙高分子乳液、石蜡乳液和阴离子表面活性剂中的一种或几种；所述渗透剂为甲基硅醇钠、草酸乙酯和油酰氧基乙磺酸钠中的一种或几种；所述表面活性剂为茶皂素和烷基醇酰胺中的一种或几种。

2.权利要求1所述耐高温水泥混凝土路面露石剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.权利要求1所述耐高温水泥混凝土路面露石剂在露石水泥砼路面的露石处理中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述耐高温水泥混凝土路面露石剂的应用温度≤70℃，喷洒量为200～300g/m²。