CN113735537A - 一种路面用灌浆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种路面用灌浆材料及其制备方法，涉及沥青混合料技术领域。路面用灌浆材料，以质量份数计，包括快硬硫铝酸盐水泥350‑400份、粉煤灰400‑450份、矿粉50‑100份、减水剂1‑2份、缓凝剂0.1‑0.2份和石英砂50‑100份。通过采用单一的快硬硫铝酸盐水泥为原料，配合粉煤灰、矿粉、减水剂、缓凝剂和石英砂，通过各组分用量的调整，使制备得到的干混料加入水形成灌浆材料之后具备较高的流动度，且施工容许时间延长，形成的路面具备较好的强度且不容易产生开裂，具备非常好的综合性能。此外，由于采用了多种废料，制备成本显著降低，具有非常好的市场应用前景。

Description

一种路面用灌浆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青混合料技术领域，具体而言，涉及一种路面用灌浆材料及其制备方法。
背景技术
由于沥青混合料是一种柔性材料，其特性使得沥青路面在夏季高温季节易出现剪切变形破坏，尤其在渠化交通和超重载车辆较严重的公路上，路面车辙病害普遍且较为严重。与沥青路面相比，水泥混凝土路面具有抗变形能力强、使用寿命长、日常维护费用低等特点，但是水泥混凝土路面是由一定厚度的混凝土板组成，在荷载和温度应力的作用下，容易出现应力集中，从而产生裂缝，而降低结构承载力。此外，水泥混凝土路面受温度的影响，必须设置胀缩接缝，路面出现了行驶舒适性较差、病害修复困难等缺点。
灌浆复合路面是针对上述两种路面的特点，而开发出的一种新型路面。它是指在基体沥青混合料(空隙率20％～28％)路面中，灌注以水泥为主要成分的特殊浆剂而形成的复合路面，通过骨料之间的相互嵌挤作用和水泥胶浆共同形成材料强度，提高了结构层抵抗荷载作用的能力，具有“刚柔并济”的特点，其高温稳定性能大大优于普通沥青路面，低温抗裂性能、抗疲劳性能和抗滑耐磨性能也都优于普通沥青路面。此外，灌浆复合路面还具有耐油、耐酸、耐热、耐水、抗滑和易着色等特性。
但是，目前的灌浆复合路面普遍存在着综合性能不好的问题，具体包括以下问题：(1)强度需要达到一定要求，但是强度过高则容易产生裂缝；(2)流动度不高；(3)施工容许时间较少；(4)上层路面容易出现泛白问题，影响路面的表观品质；(5)整体成本较高。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种路面用灌浆材料及其制备方法，旨在制备综合性能优良的路面，能够满足强度、抗裂性能的要求，整体的施工容许时间较长、且具有高流动度的特性。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种路面用灌浆材料，以质量份数计，包括快硬硫铝酸盐水泥350-400份、粉煤灰400-450份、矿粉50-100份、减水剂1-2份、缓凝剂0.1-0.2份和石英砂50-100份。
第二方面，本发明提供一种路面用灌浆材料的制备方法，根据前述实施方式中路面用灌浆材料的成分配比进行配料并混合。
本发明具有以下有益效果：通过采用单一的快硬硫铝酸盐水泥为原料，配合粉煤灰、矿粉、减水剂、缓凝剂和石英砂，通过各组分用量的调整，使制备得到的干混料加入水形成灌浆材料之后具备较高的流动度，且施工容许时间延长，形成的路面具备较好的强度且不容易产生开裂，具备非常好的综合性能。此外，由于采用了多种废料，制备成本显著降低，具有非常好的市场应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为早强型高性能抗车辙路面用灌浆材料的产品图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
针对传统的灌浆材料所存在的问题，通过优化灌浆材料的配方组成，使灌浆材料的综合性能显著提升。
本发明实施例提供一种路面用灌浆材料，以质量份数计，包括快硬硫铝酸盐水泥350-400份、粉煤灰400-450份、矿粉50-100份、减水剂1-2份、缓凝剂0.1-0.2份和石英砂50-100份。
发明人发现，采用单一的快硬硫铝酸盐水泥作为水泥原料，配合粉煤灰、矿粉、减水剂、缓凝剂和石英砂，通过各组分用量的调整，使制备得到的混合料加入水形成灌浆材料之后具备以下优点：
(1)高流动度：灌浆材料拌合后，形貌如水，而不像其他灌浆材料如胶体的状态，流锥流动度可到10-14s，无需压力注浆。
(2)施工容许时间长：本申请实施例中制备得到的灌浆材料施工有效时间为15-20min，其他材料一般10min后就开始凝结。
(3)强度发展迅速：本申请实施例中制备得到的面层3h抗压强度可达10-15MPa，1d抗压强度可到30MPa以上，能够有效保证工程质量，实现道路快速通车，减少沥青复合路面的车辙等问题。值得注意的是，本申请实施例中得到的面层不仅具备较高强度，而且还不容易产生裂缝，综合性能很优异。
(4)材料成本低：本灌浆材料中有一半原料是工业固废，与现有灌浆材料相比，制备成本较为低廉。
为进一步提高产品的综合性能，发明人对各组分的用量做了进一步优化：以质量份数计，包括快硬硫铝酸盐水泥360-380份、粉煤灰420-440份、矿粉60-80份、减水剂1-2份、缓凝剂0.1-0.2份和石英砂60-80份。
在一些实施例中，以相同的质量份数计，灌浆材料还包括颜料2-6份；优选地，颜料为染色铁黑，更优选为S357型氧化铁黑。本申请实施例此种所采用的材料颜色与沥青混合料相近，传统的灌浆材料大多为水泥本体颜色，本灌浆材料颜色呈黑色，现场灌注后，路面无色差。
需要说明的是，传统的灌浆材料由于其本身会发生反应，如不同水泥之间反应，在路面上层会出现泛白的问题。本申请采用单一的水泥原料，并配合加入颜料，能够显著改善路面的色泽。
在一些实施例中，以相同的质量份数计，灌浆材料还包括水300-320份。一般而言，先将除水外的其他原料进行干混，在使用时加入水进行拌合。
下面对灌浆材料配方中各原料进行具体说明：
快硬硫铝酸盐水泥是一种早期强度高的水硬性胶凝材料，为使灌浆材料达到更优异的综合性能，需要对快硬硫铝酸盐水泥的具体参数进行控制，一般要求：快硬硫铝酸盐水泥的比表面积≥350m2/kg，初凝时间≥15min，终凝时间≤30min；快硬硫铝酸盐水泥的1d抗折强度≥6.0MPa，1d抗压强度≥30MPa；快硬硫铝酸盐水泥的3d抗折强度≥6.5MPa，3d抗压强度≥42.5MPa。具体见表1。
表1 快硬硫铝酸盐水泥技术要求
Figure BDA0003254815370000051
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。一般要求其粒径要较小为宜，要求细度满足过45μm方孔筛的筛余质量占比≤30％，烧失量≤8％，强度活性指数≥70％。
矿粉是采用石灰岩碱性石料经研磨后得到，一般对矿粉的含水量、粒度和亲水系数都有一定要求。具体地，矿粉的表观密度≥2.50t/m3，含水量≤1％；以质量分数计，矿粉的粒径小于0.6mm的占比为100％，粒径小于0.15mm的占比为90-100％，粒径小于0.075的占比为75-100％；矿粉的亲水系数＜0.8，塑性指数＜4.0。矿粉必须干燥、清洁，矿粉质量满足表2的要求为宜。
表2 矿粉技术要求
Figure BDA0003254815370000061
缓凝剂是一种降低水泥水化速度和水化热、延长凝结时间的添加剂，一般的缓凝剂类型均适合于本发明实施例所提供的灌浆材料的配方体系。具体地，缓凝剂选自葡萄糖酸盐、柠檬酸、酒石酸的至少一种，优选为葡萄糖酸盐为宜缓凝剂。
减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂，一般的减水剂类型均适合于本发明实施例所提供的灌浆材料的配方体系。在一些实施例中，减水剂可以为聚羧酸型减水剂，且减水率≥25％；泌水率比≤60％，含气量≤6.0％。具体地，减水剂性能满足表3的技术要求为宜。
表3 聚羧酸型高性能减水剂性能要求
Figure BDA0003254815370000062
Figure BDA0003254815370000071
石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒，其能够增加产品的强度，石英砂的粒径不宜过大，在80-140目为宜。
本发明实施例还提供一种路面用灌浆材料的制备方法，根据上述灌浆材料的成分配比进行原料配料，将各原料进行混合。通过灌浆材料配方的改进，能够提升产品的综合性能。
在实际操作过程中，按照重量比例，将快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、减水剂、缓凝剂、石英砂、颜料按照确定比例称量备用；然后，将计量好的各种材料，按快硬硫铝酸盐水泥、矿粉、减水剂、缓凝剂、石英砂、染色铁黑、粉煤灰的顺序加入到干混机中进行混合；干混时间为25-35min，如25min、30min、35min等，制备得到的干混料如图1所示。
在施工时，将干混机中混合得到的物料与水混合即可。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种路面用灌浆材料，按质量份数计，包括如下组分：硫铝酸盐快硬水泥350份、粉煤灰450份、矿粉100份、聚羧酸型减水剂1份、葡萄糖酸盐0.1份、石英砂50份、染色铁黑2份和水300份。
本实施例还提供一种路面用灌浆材料的制备方法，其采用本实施例提供的配方进行制备，包括：
按照重量比例，将快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、减水剂、缓凝剂、石英砂、染色铁黑按照确定比例称量备用；然后，将计量好的各种材料，按快硬硫铝酸盐水泥、矿粉、减水剂、缓凝剂、石英砂、染色铁黑、粉煤灰的顺序加入到干混机中进行混合；干混时间为20min。将干混料和水混合之后进行性能测试。
实施例2
本实施例提供一种路面用灌浆材料，按质量份数计，包括如下组分：硫铝酸盐快硬水泥400份、粉煤灰430份、矿粉60份、聚羧酸型减水剂1.5份、柠檬酸0.15份、石英砂60份、染色铁黑4份和水320份。
本实施例还提供一种路面用灌浆材料的制备方法，其采用本实施例提供的配方进行制备，具体步骤参照实施例1。
实施例3
本实施例提供一种路面用灌浆材料，按质量份数计，包括如下组分：硫铝酸盐快硬水泥400份、粉煤灰400份、矿粉70份、聚羧酸型减水剂2份、葡萄糖酸盐0.2份、石英砂80份、染色铁黑6份和水320份。
本实施例还提供一种路面用灌浆材料的制备方法，其采用本实施例提供的配方进行制备，具体步骤参照实施例1。
实施例4
本实施例提供一种路面用灌浆材料，按质量份数计，包括如下组分：硫铝酸盐快硬水泥380份、粉煤灰420份、矿粉50份、聚羧酸型减水剂1.5份、酒石酸0.1份、石英砂80份、染色铁黑4份和水300份。
本实施例还提供一种路面用灌浆材料的制备方法，其采用本实施例提供的配方进行制备，具体步骤参照实施例1。
实施例5
本实施例提供一种路面用灌浆材料，按质量份数计，包括如下组分：硫铝酸盐快硬水泥380份、粉煤灰450份、矿粉50份、聚羧酸型减水剂1.5份、柠檬酸0.2份、石英砂80份、染色铁黑6份和水300份。
本实施例还提供一种路面用灌浆材料的制备方法，其采用本实施例提供的配方进行制备，具体步骤参照实施例1。
实施例6
本实施例提供一种路面用灌浆材料，按质量份数计，包括如下组分：硫铝酸盐快硬水泥350份、粉煤灰400份、矿粉100份、聚羧酸型减水剂1份、葡萄糖酸盐0.2份、石英砂100份、染色铁黑2份和水300份。
本实施例还提供一种路面用灌浆材料的制备方法，其采用本实施例提供的配方进行制备，具体步骤参照实施例1。
对比例1
本实施例提供一种路面用灌浆材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：硫铝酸盐快硬水泥用量为450份。
对比例2
本实施例提供一种路面用灌浆材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：硫铝酸盐快硬水泥替换为普通硅酸盐水泥。
试验例1
采用常规的方法，测试实施例1-6中制备得到材料的流动度、强度、开裂性能，结果见表4。
表4 材料试验测试结果
Figure BDA0003254815370000101
从表4可知，对比例1中所制备的材料干缩率不达标，收缩太大，容易产生裂缝；对比例2中所制备得到的材料强度不满足要求。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种路面用灌浆材料，其特征在于，以质量份数计，包括快硬硫铝酸盐水泥350-400份、粉煤灰400-450份、矿粉50-100份、减水剂1-2份、缓凝剂0.1-0.2份和石英砂50-100份。
2.根据权利要求1所述的路面用灌浆材料，其特征在于，包括快硬硫铝酸盐水泥360-380份、粉煤灰420-440份、矿粉60-80份、减水剂1-2份、缓凝剂0.1-0.2份和石英砂60-80份。
3.根据权利要求1或2所述的路面用灌浆材料，其特征在于，还包括颜料2-6份；
优选地，所述颜料为染色铁黑，优选为S357型氧化铁黑。
4.根据权利要求3所述的路面用灌浆材料，其特征在于，还包括水300-320份。
5.根据权利要求1或2所述的路面用灌浆材料，其特征在于，所述快硬硫铝酸盐水泥的比表面积≥350m2/kg，初凝时间≥15min，终凝时间≤30min；
优选地，所述快硬硫铝酸盐水泥的1d抗折强度≥6.0MPa，1d抗压强度≥30MPa；所述快硬硫铝酸盐水泥的3d抗折强度≥6.5MPa，3d抗压强度≥42.5MPa。
6.根据权利要求1或2所述的路面用灌浆材料，其特征在于，所述粉煤灰的细度满足过45μm方孔筛的筛余质量占比≤30％，烧失量≤8％，强度活性指数≥70％。
7.根据权利要求1或2所述的路面用灌浆材料，其特征在于，所述矿粉是采用石灰岩碱性石料经研磨后得到；
优选地，所述矿粉的表观密度≥2.50t/m3，含水量≤1％；
优选地，以质量分数计，所述矿粉的粒径小于0.6mm的占比为100％，粒径小于0.15mm的占比为90-100％，粒径小于0.075的占比为75-100％；
优选地，所述矿粉的亲水系数＜0.8，塑性指数＜4.0。
8.根据权利要求1或2所述的路面用灌浆材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸型减水剂，且减水率≥25％；
优选地，所述减水剂的泌水率比≤60％，含气量≤6.0％。
9.根据权利要求1或2所述的路面用灌浆材料，其特征在于，所述缓凝剂选自葡萄糖酸盐、柠檬酸、酒石酸的至少一种，优选为葡萄糖酸盐缓凝剂；
优选地，所述石英砂的粒径为80-140目。
10.一种路面用灌浆材料的制备方法，其特征在于，根据权利要求1-8中任一项所述路面用灌浆材料的成分配比进行配料并混合；
优选地，混合过程包括：依次将快硬硫铝酸盐水泥、矿粉、减水剂、缓凝剂、石英砂、颜料和粉煤灰加入到干混机中进行混合；
更优选地，干混时间为25-35min；
优选地，还包括将干混机中混合得到的物料与水混合。
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