CN112939504B

CN112939504B - 砂浆用保水抗腐蚀材料、砂浆及其在制备沥青路面中的应用

Info

Publication number: CN112939504B
Application number: CN202110126671.2A
Authority: CN
Inventors: 宋珲; 罗婷; 颜川奇; 陈少琳; 林炜灵; 张新玉; 袁林新; 于晓涛; 易虹宇
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2022-11-15
Anticipated expiration: 2041-01-29
Also published as: CN112939504A

Abstract

本发明公开了砂浆用保水抗腐蚀、砂浆及其在制备路面沥青料中的应用，属于道路路面工程技术领域。本发明解决的技术问题是目前还没有沥青用路面保水材料可以满足高保水性和抗腐蚀性的要求。本发明公开了保水抗腐蚀砂浆及在制备路面沥青料中的应用，由丙烯酸‑2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸共聚物和基准砂浆材料组成，进一步通过灌注的方式制备得到路面沥青料。本发明在砂浆中引入[P(AA‑AMPS)]，进一步制备路面沥青，保水降温抗腐蚀性能得到提升。

Description

砂浆用保水抗腐蚀材料、砂浆及其在制备沥青路面中的应用

技术领域

本发明涉及道路路面工程技术领域，具体涉及砂浆用保水抗腐蚀材料、砂浆及其在制备沥青路面中的应用。

背景技术

近年来，随着传统沥青路面在城市道路中的使用范围越来越大，也随之产生了一系列的问题，如沥青路面在高温条件下，沥青易发生软化，从而引发车辙、拥包、推移等永久变形病害。并且夏季高温情况下，路面的吸热作用更加明显，加剧了城市热岛效应的产生，给地球生态环境带来了破坏，也影响了人类的生活环境质量。因此，城市道路的铺筑中使用保水路面成为了一种有效的路面降温方式，而且这种节约水资源的保水降温半柔性路面也会成为未来的发展趋势。

保水材料分为矿物质系和聚合物系两大类，其中聚合物系中的高性能吸水树脂因吸水量大而得到广泛关注。吸水树脂是一种性能非常好的新型高分子功能材料，它具有吸收比自身重量高几百甚至几千倍的水，并且有很优良的保水储水能力。

在土木工程领域，这种遇水快速膨胀的吸水材料通常用在汛期堤坝的堵漏和地下室、隧道、地铁等的堵水方面。近年来，随着保水降温新型功能道路的研究也将吸水树脂用在了高性能保水砂浆的开发当中，通过吸水树脂吸收洒水和降雨并长时间保水来降低路面温度，提高使用舒适性和道路的耐久性。

酸雨是当今全球性的环境问题。我国酸雨污染非常严重，已形成了华中、西南和华南等几个典型酸雨区，其中污染最为严重的省份主要集中在江西、湖南、重庆、贵州等地。酸雨为pH值小于5.6的酸性降水，含SO₄ ^2-、H⁺、NO₃ ^-和NH₄ ⁺等多种具有侵蚀性的离子，其主要形成原因为化石燃料的燃烧、汽车尾气等酸性气体的排放。在道路工程中，对于像沥青路面这样长时间暴露于野外且经常遭受雨水侵蚀的构筑物来说，酸雨的腐蚀作用不可忽视。目前沥青路面水损坏严重，寿命普遍较短，也与酸雨对路面产生的腐蚀作用有很大的关系。大量研究表明，在酸雨腐蚀后，混合料表面白色集料明显外露，酸雨腐蚀后沥青膜从石料剥落下来，导致沥青膜面积减少。与此同时混合料散落出细砂，证明酸雨对混合料中的集料产生了腐蚀，并使得集料中的某些组分流失。另外，在酸性环境下，普通吸水树脂的吸水能力较差，且由于酸雨具有腐蚀性，道路以及城市建筑物在酸雨的长期作用下会逐渐被侵蚀，加速常年暴露在户外环境的复合吸水树脂材料的老化，使保水材料失去使用功能以及缩短使用寿命，影响使用功能和使用年限。

因此，现有的保水材料还有待改进和发现新的高性能材料，例如寻找更为适用于路面中的耐腐蚀高性能吸水树脂材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前还没有沥青用路面保水材料可以满足高保水性和抗腐蚀性的要求。

为解决上述技术问题，本发明公开了砂浆用保水抗腐蚀材料，该材料为丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物，由丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸聚合制备得到。

本发明进一步公开了保水抗腐蚀砂浆，包括丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物。

进一步的，保水抗腐蚀砂浆包括基准砂浆材料，具体包括水泥、水和砂。

优选的，本发明保水抗腐蚀砂浆中还包括膨胀蛭石粉、粉煤灰和减水剂中的至少一种。

本发明进一步公开了上述保水抗腐蚀砂浆的制备方法，包括以下步骤：先将丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物吸水饱和后备用，然后将基准砂浆材料、[P(AA-AMPS)]高吸水性树脂以及其余物料混合后搅拌至浆体均匀。

优选的的，以体积分数计，丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物的加入量为其吸水饱和后基准砂浆体积的30％-50％。

优选的，膨胀蛭石粉的加入量为水泥质量的15％-25％。

优选的，减水剂的加入量为水泥质量的0.4％-1.2％。

优选的，粉煤灰的加入量为水泥质量的1％-3％。

优选的，水泥、水、砂的质量比为6:10:30。

本发明进一步公开了保水抗腐蚀砂浆在制备沥青路面中的应用，包括以下步骤：待沥青混凝土母料成型后，将上述保水抗腐蚀砂浆充分浸入沥青混凝土母料中，然后常温常压条件下进行养护制得保水抗腐蚀沥青路面。

进一步的，沥青混凝土母料的孔隙率为20％-30％。

具体的，保水抗腐蚀砂浆的用量为以将沥青混凝土母料孔隙填满为准。填满的判定标准为灌注时孔隙被砂浆填满，振捣时不再填充，浮浆铺满沥青混合料，没有明显的石料突出。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明在砂浆中添加的[P(AA-AMPS)]高吸水性树脂有优异的耐酸性能，当pH＝5时，在1％浓度的NaCl溶液中吸液倍率可以高达75g·g^-1，适用于吸收偏酸性的雨水，抗酸雨腐蚀性能较好；

2、将本发明保水抗腐蚀砂浆应用于城市沥青混合料道路的建设之中，在夏季高温路面可以通过降水洒水等方式吸收水分、保持水分、蒸发水分来显著降低路表温度；

3、本发明保水抗腐蚀砂浆耐久性能好，[P(AA-AMPS)]高吸水性树脂分子结构较稳定，在酸性溶液中保持相对较高的吸液倍率，所以使用在路面结构中不容易发生老化腐蚀等损害；

4、本发明以[P(AA-AMPS)]高吸水性树脂为主要原材料的基础上，辅以膨胀蛭石粉这种无机吸水材料，兼具吸水树脂有机材料和膨胀蛭石无机材料的特性，多方面吸水保水，降温性能较好；

5、在路面沥青料中引入本发明保水砂浆材料，能有效降低路面温度，形成半柔性路面结构，能有效降低路面的损伤，例如高温下的车辙病害，提高路面抗压强度。

具体实施方式

本发明在砂浆中引入丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物[P(AA-AMPS)]，其中耐盐性单体2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)是一种多功能的水溶性阴离子表面活性剂单体，分子内具有碳碳双键、磺酸官能团和酰胺基。碳碳双键可以使其容易发生共聚反应，所以极易自聚或与其他烯类单体共聚；酰胺基和磺酸基均是吸水性非常强的亲水基团。

酰胺分子中，氮原子采取sp2杂化，孤对电子所在的p轨道和羰基形成P-Π共轭。共轭的结果，不但使酰胺分子中的电子云密度和键长趋于平均化，也使C-N单键的旋转受阻，C、N以及与C、N相连的四个原子均处在同一平面上。酰胺的这种平面构型在很大程度上使其具有较强的稳定性，不易被酸解，其刚性结构也使分子拥有很好地稳定性。

磺酸基团作为一个强水溶性的强酸性基团，磺酸类化合物都是水溶性的酸性化合物，不仅有很强的吸水性能，更重要的是其本身就是一种酸性化合物，在酸性环境中能保持稳定。

所以，以AMPS为原料合成的聚合物具有优异的抗酸腐蚀性能和水解稳定性，本发明中吸水树脂引入AMPS可大大改善其综合性能。

具体的，本发明保水抗腐蚀砂浆的制备方法可按如下步骤进行：

1)先将[P(AA-AMPS)]高吸水性树脂吸水饱和后待用；

2)将水泥、粉煤灰、减水剂、膨胀蛭石粉按照比例搅拌均匀置于搅拌锅中，加入细砂并快速搅拌均匀，加入称量好的水低速搅拌均匀；

3)将预先准备好的[P(AA-AMPS)]高吸水性树脂加入到搅拌锅中，搅拌至浆体均匀。

本发明中使用的减水剂是一种能减少水泥拌和时用水量的外加剂，可在常用的有聚羧酸系、萘系、HSB脂肪族高效减水剂中进行选择。

其中，基准砂浆材料中水泥、水、砂子按照常规配比即可。

共聚物吸水饱和的判定标准为共聚物洗水后完全呈透明凝胶状，具体的，丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物的吸水过程可按照如下步骤进行：

首先将网纱袋浸湿并称重，记为W₁，再称取一定质量充分干燥的吸水树脂，记为W₀，将称好的吸水树脂置于网纱袋中并封口，之后将网纱袋放入大量水中浸泡，要注意的是吸水树脂充分吸水后不能充满网纱袋，否则达不到充分吸水，至吸液平衡后，提出网纱袋，悬挂沥去多余水分，然后称重，记为W。

本发明进一步将上述保水抗腐蚀砂浆用于制备沥青路面，一种优选的实现方式是，将母体沥青混合料放置振动台上，一边振动一边将砂浆灌注到母体沥青混合料中，灌浆完成后，将表面多余出来的浆体用刮板刮掉，使沥青混合料试件表面的凹凸不同显露出来，将灌注后的试件在常温常压条件下进行养护，待达到养护龄期后，将试件脱模即可。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物[P(AA-AMPS)]制备实施例

冰水浴条件下将丙烯酸(AA)和氢氧化钠(NaOH)加入去离子水中，等待反应完毕后将其冷却至室温，再加入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS，分析纯，常州市润洋化工有限公司)，搅拌至完全溶解。然后将混合好的溶液通氮气，15min后加入四烯丙基氯化铵(TAAC，化学纯，山东鲁岳化工有限公司)和过硫化钾(KPS)，15min后停止通氮气，60℃水浴4h后得到聚合物凝胶，剪碎，110℃下烘干。然后粉碎过20-50目标准筛备用，即得P(AA-AMPS)，其技术指标如表1所示。

表1

实施例二

掺有P(AA-AMPS)抗酸性吸水树脂的保水砂浆制备实施例

P(AA-AMPS)吸水过程采用网纱袋法，首先将网纱袋浸湿并称重，记为W1，再称取一定质量充分干燥的吸水树脂，记为W0，将称好的吸水树脂置于网纱袋中并封口，之后将网纱袋放入大量水中浸泡，要注意的是吸水树脂充分吸水后不能充满网纱袋，否则达不到充分吸水，至吸液平衡后，提出网纱袋，悬挂沥去多余水分，然后称重，记为W；

首先将水泥、膨胀蛭石粉、粉煤灰和减水剂混合，用胶砂搅拌机拌1min，使其初步均匀，然后与砂一起加入到搅拌机，干搅1分钟后再添加水，再混合搅拌2分钟，加入上述制备得到的吸水饱和的丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物[P(AA-AMPS)]，制备成高吸水树脂改性水泥砂浆。其中，水泥为拉法基豪瑞在华下属企业都江堰拉法基水泥有限公司生产复合硅酸盐水泥P·C42.5R，满足《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)强制性条款要求。膨胀蛭石粉为荣昌盛环保材料公司生产，其主要成分组成如表2所示。粉煤灰为荣昌盛环保材料公司生产，其主要成分组成如表3所示。

关于上述原料的用量按照如下比例进行确定，水泥、水、砂子的质量比为6:10:30，按照如表4所示的具体用量制备三组保水抗腐蚀砂浆。

表2

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	H<sub>2</sub>O
						含量(％)	41.94	15.86	21.52	16.76	3.92

表3

成分	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	K<sub>2</sub>O
						含量(％)	54.94	34.86	2.63	2.52	1.76
成分	TiO<sub>2</sub>	MgO	Na<sub>2</sub>O	SO<sub>3</sub>	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
						含量(％)	1.25	0.779	0.475	0.313	0.232

表4

实施例三

酸雨-干湿耦合作用下保水抗腐蚀砂浆强度评价实施例

依据中华人民共和国电力行业标准DL/T 5126-2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》以及JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行砂浆的成型及强度评价，具体过程如下：

将实施例二制备的第三组保水抗腐蚀砂浆分别浇筑到事先涂好黄油的模具中，并将其放置到振动台上振动到表面出浆为止，刮去高出试模部分的砂浆并抹平。然后将制作完成的试件养护24h后脱模并编号。最后，将试块放置到标准的养护室中养护到相对应的龄期并进行酸雨-干湿耦合作用后的强度测试。模拟酸雨环境的酸雨-干湿耦合作用的加速试验方法：配置质量分数为1％的硫酸钠溶液，往溶液中滴加稀硝酸控制pH值在4.0～5.0之间，采用干湿循环交替(先在酸雨溶液中浸泡2d，再干燥1d，为一循环)，在每次进行干湿循环时用HNO₃将溶液的pH值调至规定范围内，每经历2次循环，更换1次初始溶液。采用全自动压力试验机测定试样的受压破坏荷载，然后通过计算得出试样的抗压强度指标值，如表5所示。

表5

从表中可以看到酸雨-干湿耦合作用下的界面抗压强度呈先上升后下降的趋势并在15d时达到最大值12.97MPa，在酸雨-干湿耦合作用下的0～30d内，强度值均满足大于10MPa的设计要求。通过酸雨-干湿耦合作用试验可以判定，丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物[P(AA-AMPS)]抗酸性吸水树脂砂浆材料在酸雨循环作用状态下依然保持有较好的抗压性能。其余组别的保水抗腐蚀砂浆具有类似性能。

实施例四

保水抗腐蚀砂浆吸水性能评价实施例

按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)中水泥砂浆的成型方法，将实施例二组别三成型后的砂浆试件置于常温常压下养护至相应的龄期进行性能测试。模拟酸雨环境腐蚀老化试验方法：模拟酸雨腐蚀环境应尽量接近重庆、云贵地区酸雨成分，可按稀硫酸∶稀硝酸为3∶2的比率配制pH＝4.7的酸雨模拟溶液。将养护好的试件放入烘箱中设置温度为60℃，直至烘干，冷却至室温后，称其质量为m₀，再将试件整体浸入提前配制好的pH＝4.7的酸雨模拟溶液中，2h后取出，并用湿布轻轻擦拭表面水分，待试件表面无明显水分时称其重量m₂，然后再浸泡至24h和48h，用同样的方法称其质量m₂₄和m₄₈，按照

和

分别计算2h、24h和48h的保水率W₂、W₂₄和W₄₈，至此为一个酸雨状态下的吸水环节。

式1：

式2：

式3：

式中：

W₂——2h吸水率，％；

m₀——干燥试件的质量，g；

m₂——吸水2h后的质量，g；

W₂₄——24h吸水率，％；

m₂₄——吸水24h后的质量，g；

W₄₈——48h吸水率，％

m₄₈——吸水48h后的质量，g。

试验结果如表6所示，通过测试数据可以看出，本实验所制备的吸水树脂保水路面材料在酸雨模拟液中浸泡后仍表现出优异的吸水性能。其余组别的保水抗腐蚀砂浆具有类似性能

表6

试件编号	1	2	3	均值
					2h吸水率(％)	10.98	14.67	12.58	12.74
24h吸水率(％)	19.32	19.58	20.66	19.85
					48h吸水率(％)	19.97	20.33	21.25	20.52

实施例五

保水抗腐蚀砂浆循环吸水性能评价实施例

按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)中水泥砂浆的成型方法，分别成型两组试件，一组按照实施例二组别三加入丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物[P(AA-AMPS)]抗酸性吸水树脂，一组加入等量的普通SAP吸水树脂，其余原料相同。将成型后的砂浆试件置于常温常压下养护至相应的龄期进行性能测试。酸雨腐蚀条件下砂浆循环吸水性能试验方法：标准试件达到养护天数后，在60℃烘箱中烘干至恒重，称其质量，记为m₀，在将试件放入按稀硫酸∶稀硝酸为3∶2的比率配制pH＝4.7的酸雨模拟溶液中，达到吸水饱和后称其质量，记为m_n，按照式4计算循环吸水率。

式4：

式中：

ω_n——第n次吸水率，％；

m_n——第n次吸水饱和质量，g；

m₀——试件烘干质量，g。

试验结果如表7所示，通过测试数据可以看出，本实验所制备的吸水树脂保水路面材料在酸雨模拟液中进行循环吸水后仍表现出优异的吸水性能，耐酸雨腐蚀能力明显优于普通丙烯酸高吸水性树脂保水砂浆材料。其余组别的保水抗腐蚀砂浆具有类似性能。

表7

实施例六

酸雨腐蚀下保水抗腐蚀砂浆保水性能评价实施例

按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)中水泥砂浆的成型方法，分别成型两组试件，一组按照实施例二组别三加入丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物[P(AA-AMPS)]抗酸性吸水树脂，一组加入等量的普通SAP吸水树脂，其余原料相同。将成型后的砂浆试件置于常温常压下养护至相应的龄期进行性能测试。

酸雨腐蚀下保水砂浆保水性能试验方法：标准试件在常温常压条件下达到养护天数后，将其浸入酸雨模拟溶液中，液面要能完全浸没试件，待试件达到吸水平衡时，将试件取出，用湿布擦干表面水分，称其初始质量，记为m₀，然后将试件放入恒温鼓风烘箱中，温度设置为60℃，每隔2h，称试件的质量，记为m_n，24h为一个周期。根据式5计算保水砂浆的剩余质量百分比Wn。

模拟酸雨环境腐蚀老化试验方法：模拟酸雨腐蚀环境应尽量接近重庆、云贵地区酸雨成分，可按稀硫酸∶稀硝酸为3∶2的比率配制pH＝4.7的酸雨模拟溶液。

式5：

式中：

W_n——剩余质量百分比，％；

m_n——试件不同烘干时间的质量，g；

m₀——试件吸水饱和的质量，g。

试验结果如表8所示，从表中数据可以得到，随着时间的增加，两组保水砂浆的保水率都是下降的，并且下降趋势较为明显。相对而言，丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物[P(AA-AMPS)]抗酸性吸水树脂砂浆的下降趋势较为平缓，保水效果[P(AA-AMPS)]树脂砂浆更好。其余组别的保水抗腐蚀砂浆具有类似性能。

表8

时间	[P(AA-AMPS)]保水率(％)	普通吸水树脂保水率(％)
			2h	87.63％	86.90％
4h	81.66％	79.47％
			6h	76.11％	72.55％
8h	70.43％	65.18％
			10h	64.77％	58.21％
12h	59.25％	51.42％
			14h	53.68％	45.65％
16h	48.21％	39.06％
			18h	43.75％	33.75％
20h	38.41％	29.71％
			22h	31.70％	24.74％
24h	27.41％	19.77％

实施例七

保水抗腐蚀砂浆抗老化耐久性能评价实施例

根据高吸水树脂在室外使用时很快因老化失去吸水、保水性能的实际情况，本实施例通过将含有[P(AA-AMPS)]高吸水性树脂的保水砂浆和普通丙烯酸高吸水性树脂保水砂浆进行测试，对比两种吸水树脂保水砂浆的耐久性。丙烯酸系高吸水树脂砂浆的老化性能采用紫外辐射法测定。试验方法如下：

采用三个相同的紫外灯安装在可以封闭的木箱的正上方，打开紫外灯，模拟紫外线辐射。按照实施例二组别三配比的[P(AA-AMPS)]高吸水性树脂保水砂浆和同样配比的普通丙烯酸高吸水性树脂制成相同体积的100mm×100mm×100mm的保水砂浆试块，每种砂浆分别制作两组试件，一组放入木箱中进行老化，一组在标准养护条件下放置相同时间作为对照试验。将木箱封闭，打开紫外灯，辐射6h，每一小时将试件翻一次面，辐射完成后，取出保水砂浆试块。进行保水砂浆的保水性能测试。本次试验通过测试老化前后两种砂浆的吸水率和保水率来评价吸水树脂砂浆试块抗老化性能的优劣。将干燥的试块整体浸入水中，浸泡24h后测试其吸水率，紧接着将试件移放到恒温烘箱中，烘箱温度设置为60℃，每半小时取出称重，测试试块的保水率。吸水率和蒸发率的计算式如下：

式6：

式中：W₂₄——24h吸水率，％；

m₂₄——对应于时间24h的吸水量，g；

m₀——对应于初始时间的吸水量，g。

式7：

式中：W_n——剩余质量百分比，％；

m_n——对应于不同烘干时间的质量，g；

m₀——对应于吸水饱和的质量，g。

吸水率和保水率测试结果分别如表9、表10所示，试验发现，掺有[P(AA-AMPS)]的高吸水性树脂保水砂浆有显著的抗老化性能，与普通丙烯酸高吸水性树脂保水砂浆对比，老化后前者仍具有较高的吸水率和保水率。其余组别的保水抗腐蚀砂浆具有类似性能。

表9

表10

实施例八

酸雨腐蚀下保水路面沥青混合料降温性能评价实施例

粗集料：应选择质地坚硬、表面干燥粗糙、有棱角、含泥量于针片状含量低、具有较好的磨耗值、压碎值和坚固值的石料。本实例选择了坚硬、粘附性能好的玄武岩作为粗集料。具体指标及测试结果见表11；

细集料：选用石灰岩碎岩石屑，具体指标及测试结果见表12；

矿粉：选择亲水系数<1的碱性矿粉，具体指标及测试结果见表13；

沥青：考虑到大孔隙混合料颗粒之间不能形成强有力的嵌锁作用，混合料的强度很大程度上依赖于沥青的粘结作用，即沥青必须要有足够的粘度，本实例采用SBS掺量为7.5％的SBS改性沥青，符合《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中的技术指标要求。

制备孔隙率为25％的大孔隙沥青母体材料，制备方法按照技术规范《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011进行。大孔隙沥青混合料的级配如表14所示。

表11

表12

表13

表14

依托上述材料以及集料、沥青的相应指标，通过《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中的计算方法，测试得到该级配的实际孔隙率为21.12％，适用于保水路面材料的母体沥青混合料。按照实施例二组别三配比将普通SAP树脂砂浆和[P(AA-AMPS)]抗酸性吸水树脂砂浆通过振捣台振动灌注入母体沥青混合料中，做成两组对照组，进行试验。

酸雨腐蚀下保水路面沥青混合料降温性能测试方法：保水沥青混合料的降温性能试验采用加热灯加热来模拟太阳光，将加热灯设置在试件正上方20cm处，使其灯光能垂直照射到试件上，在试件上正中心钻一个小孔，深度分别为2cm和4cm，直径以刚好能插入温度计为宜，将达到养护龄期的标准试件放入酸雨模拟液中吸水达到饱和，然后将温度计插入其中，开启加热灯，读出初始时温度计的读数，并用红外测温枪测其表面温度并记录。

结果如表15所示，从表中数据可以看出，掺有P(AA-AMPS)树脂砂浆的沥青混合料具有较好的降温效果，且在洒水后的8h内能起到很好的保水降温效果，说明本发明的材料有很好的耐用性能和更优异的保水性能。其余组别的保水抗腐蚀砂浆具有类似性能。

表15

实施例九

酸雨腐蚀下保水路面沥青混合料保水性能评价实施例

通过沥青混合料的酸雨-干湿耦合作用试验对保水路面沥青混合料保水性能进行评价。沥青混合料的酸雨-干湿耦合作用试验：按照实施例二组别三配比，按规范要求成型车辙板试件并分两组分别灌注[P(AA-AMPS)]高吸水性树脂保水砂浆和普通丙烯酸高吸水性树脂保水砂浆，置于室温下冷却脱模后在25℃下进行周期浸泡法的干湿循环。干湿循环制度为试件在酸性溶液中浸泡1d，干燥1d，浸泡的是用H₂SO₄调整pH值至5的酸性溶液，每次干湿循环7次更换1次浸泡溶液。将每次干湿循环完成后的试件进行称重，测试保水量。

为了加速腐蚀，根据重庆、贵州等地区降雨的酸度和离子组成，扩大离子浓度，配制pH值为5且主要含有SO₄ ^2-，Mg²⁺，Ca²⁺，NH₄ ⁺，H⁺的模拟酸液，其中酸度用H₂SO₄调节，酸雨中其他离子含量按当地平均含量加入。模拟酸液组成见表16。

表16

SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>(mol/L)	Mg<sup>2+</sup>(mol/L)	Ca<sup>2+</sup>(mol/L)	NH<sub>4</sub><sup>+</sup>(mol/L)	H<sup>+</sup>(mol/L)
					5.6×10<sup>-1</sup>	2.13×10<sup>-1</sup>	1.56×10<sup>-2</sup>	1.46×10<sup>-1</sup>	10<sup>-5</sup>

试验结果如表17所示，通过测试数据可以看出，本实验所制备的吸水树脂保水路面材料在酸雨模拟液中浸泡后仍表现出优异的保水性能，耐酸雨腐蚀能力明显优于普通丙烯酸高吸水性树脂保水砂浆沥青混合料。其余组别的保水抗腐蚀砂浆具有类似性能。

表17

实施例十

保水路面沥青混合料高温稳定性评价实施例

通过车辙试验来分析混合料高温特性，试验方法和步骤依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011中的T 0719-2011，试验使用轮碾成型机碾压成型的长300mm、宽300mm、厚50mm或长300mm、宽300mm、厚100mm的OGFC大孔隙车辙板试件共计三组且测定得第1组实际孔隙率为23.27％、第2组实际孔隙率为24.50％、第3组实际孔隙率为30.43％，随后在振动台上灌注新型保水砂浆，并计算稳定度。具体操作步骤如下：

(1)将试件连同试模一起，置于已达到试验温度60℃±1℃的恒温室中，保温不少于5h，也不得超过12h。在试件的试验轮不行走的部位上，粘贴一个热电隅温度计(也可在试件制作时预先将热电隅导线埋入试件一角)，控制试件温度稳定在6℃±0.5℃。

(2)将试件连同试模移置于轮辙试验机的试验台上，试验轮在试件的中央部位，其行走方向须与试件碾压或行车方向一致。开动车辙变形自动记录仪，然后启动试验机，使试验轮往返行走，时间约1h，或最大变形达到25mm时为止。试验时，记录仪自动记录变形曲线及试件温度。

注：对试验变形较小的试件，也可对一块试件在两侧1/3位置上进行两次试验，然后取平均值。

对比保水路面沥青混合料和传统AC-16沥青混合料的动稳定次数，计算方法为：

(1)从车辙试验自动记录的变形曲线中读取45min(t₁)及60min(t₂)时的车辙变形d₁及d₂，准确至0.01mm。

(2)沥青混合料试件的动稳定度按式8计算

式8：

式中：DS——沥青混合料的动稳定度，次/mm；

d₁——对应于时间t₁的变形量，mm；

d₂——对应于时间t₂的变形量，mm；

C₁——曲柄连杆驱动加载轮往返运行方式为1.0；

C₂——试件系数，试验室制备宽300mm的试件为1.0；

N——试验轮往返碾压速度，通常为42次/min。

得到的结果见表18，将试验结果与普通沥青路面AC-16的一般值(1032次/mm)进行比较，可以看出，保水降温路面混合料的高温稳定性非常突出，远远优于普通的密级配沥青混凝土，且随着孔隙率增大，保水砂浆填充增加，车辙深度减小，保水降温路面混合料的高温稳定性提高。所以结论是灌浆后的路面具有更好的抗高温能力。

表18

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.保水抗腐蚀砂浆，其特征在于：由以下组分制成：丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物、基准砂浆材料、膨胀蛭石粉、粉煤灰和减水剂，基准砂浆材料具体包括水泥、水和砂，所述基准砂浆材料中水泥、水、砂子的质量比为6:10:30；所述丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物的加入量为其吸水饱和后基准砂浆材料体积的30%-50%；所述膨胀蛭石粉的加入量为水泥质量的15%-25%；所述减水剂的加入量为水泥质量的0.4%-1.2%；所述粉煤灰的加入量为水泥质量的1%-3%。

2.权利要求1所述的保水抗腐蚀砂浆的制备方法，其特征在于包括如下步骤：先将丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物吸水饱和后备用，然后将基准砂浆材料、丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物以及剩下物料混合后搅拌至浆体均匀。

3.权利要求1所述的保水抗腐蚀砂浆在制备沥青路面中的应用，其特征在于：待沥青混凝土母料成型后，将所述保水抗腐蚀砂浆充分浸入沥青混凝土母料中，然后常温常压条件下进行养护制得保水抗腐蚀沥青路面。

4.根据权利要求3所述的保水抗腐蚀砂浆在制备沥青路面的应用，其特征在于：所述沥青混凝土母料的孔隙率为20%-30%。

5.根据权利要求3或4所述的保水抗腐蚀砂浆在制备沥青路面的应用，其特征在于：所述保水抗腐蚀砂浆的用量以将沥青混凝土母料孔隙填满为准。