CN114195460A - 一种免振压再生水泥稳定碎石 - Google Patents

一种免振压再生水泥稳定碎石 Download PDF

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Abstract

本申请属于再生水泥稳定碎石技术领域，具体涉及一种免振压再生水泥稳定碎石，包括如下重量份的各组分：水泥料4‑5份、再生集料100份、水3.5‑4份；所述水泥料包括再生水泥和免振压添加剂；所述免振压添加剂包括膨胀剂和三甲基十八烷基溴化铵。本申请的免振压再生水泥稳定碎石中添加的膨胀剂可进入再生集料的微孔和裂缝中，通过膨胀作用提高集料的强度；存在于再生集料间空隙中的膨胀剂可以起到良好的空隙填充效果，从而在不振动压实的情况下提高压实度，添加的三甲基十八烷基溴化铵有利于提高再生集料对膨胀剂的吸附效果，且三甲基十八烷基溴化铵的长碳链可以伸入再生集料的微孔中，在一定程度上对再生集料的微孔起到填补作用，有利于提高整体强度。

Description

一种免振压再生水泥稳定碎石
技术领域
本申请属于再生水泥稳定碎石技术领域，具体涉及一种免振压再生水泥稳定碎石。
背景技术
水泥稳定碎石是用级配碎石作为集料，并通过添加凝胶材料来填充集料的间隙，根据嵌挤原理铺展压实。碎石间的嵌挤锁结可以提供较高的强度，同时又使凝胶材料能够密实填充与碎石的缝隙中。水稳碎石具有较高的出其强度，且可以快速结成板体，强度高、抗渗性能好、抗冻性能好。另外，水稳碎石在成活后即使遇水也不会产生泥泞，表面坚实，是理想的路面基层材料。
中国专利申请文献CN 108101449 A公开了一种透水型再生水泥稳定碎石及其施工方法，该再生水泥稳定碎石采用水泥、天然碎石和再生集料复配而成，将再生集料应用于水稳碎石中，通过合理的级配和水灰比设计，在不降低水稳碎石强度的同时，提升使用性能。
但是，为了提高密实效果，通常需要对再生水泥稳定碎石进行振动压实，振动压实过程中会产生能量较大的机械波，不仅对于周围的建筑物有较大的影响，也非常扰民。因此，有必要开发一种免振压再生水泥稳定碎石，可不进行振动，仅通过静力压实就能满足设计要求。
发明内容
为了解决上述问题，本申请公开了一种免振压再生水泥稳定碎石，其中所添加的免振压添加剂中包括膨胀剂和三甲基十八烷基溴化铵，膨胀剂不仅可进入再生集料的微孔和裂缝中，通过膨胀作用提高填充密实度，提高再生集料的强度；而且存在于再生集料间空隙中的膨胀剂可以起到良好的空隙填充效果，从而实现在不振动压实的情况下提高压实度，满足设计要求，其中的三甲基十八烷基溴化铵有利于提高再生集料对膨胀剂的吸附效果，且三甲基十八烷基溴化铵的长碳链可以伸入再生集料的微孔中，在一定程度上对再生集料的微孔起到填补作用，有利于提高整体强度。
本申请提供一种免振压再生水泥稳定碎石，采用如下的技术方案：
一种免振压再生水泥稳定碎石，包括如下重量份的各组分：
水泥料4-5份
再生集料100份
水3.5-4份；
所述水泥料包括水泥和免振压添加剂；
所述免振压添加剂包括膨胀剂和三甲基十八烷基溴化铵。
所用的水泥料中除了水泥之外，还添加了包括膨胀剂和三甲基十八烷基溴化铵的免振压添加剂，添加的膨胀剂粉末不仅可以部分进入再生集料的微孔和裂缝中，对再生集料起到填充作用，后期的膨胀还可以进一步提高填充密实度，从而可以很好地提高再生集料的强度；剩余的大部分膨胀剂存在于再生集料之间形成的空隙中，可以通过后期的膨胀作用起到良好的空隙填充效果，从而实现在不振动压实的情况下提高压实度，满足设计要求，其中的三甲基十八烷基溴化铵的长碳链可以伸入再生集料的微孔中，在一定程度上对再生集料的微孔起到填补作用，有利于提高整体强度，而另一端的极性基团有利于提高再生集料对膨胀剂的吸附效果，利于膨胀剂进入再生集料的微孔和裂缝，并使剩余的膨胀剂更好地吸附在再生集料周围，提高填充均匀性。
进一步地，所述水泥和免振压添加剂的质量比为8-9:1。
进一步地，所述膨胀剂与三甲基十八烷基溴化铵的质量比为1:0.1-0.3。
进一步地，所述免振压添加剂还包括硅藻土。
和膨胀剂相同，硅藻土也可部分进入再生集料的微孔和裂缝中，对再生集料起到填充作用，但不同的是，硅藻土可以与再生集料表面残留的砂浆物质发生火山灰反应，在生成强度更高的CSH凝胶的同时，提高再生集料的密实性，增加强度；另外，其余硅藻土也可在三甲基十八烷基溴化铵的作用下均匀分散于再生集料之间的空隙中，不仅有利于吸附水泥的水化产物，提高凝胶物质与再生集料的粘结能力，而且也可以与水泥发生火山灰反应，生成CSH凝胶，从而提高水稳碎石的整体强度。
进一步地，所述膨胀剂、三甲基十八烷基溴化铵与硅藻土的质量比为1:0.3-0.4:0.6-0.8。
相对较多的膨胀剂配合相对较少的硅藻土有利于在免振压的情况下获得更高的强度。
进一步地，所述再生集料的粒径在31.5mm以下。
进一步地，所述再生集料的级配范围为：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为13-17%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为21-25%
5-16 mm再生集料的质量百分比为29-33%
0-5 mm集料的质量百分比为29-33%。
采用上述级配范围有利于集料间的嵌挤锁结，利于提高的强度。
进一步地，所述再生集料的压碎值在18%以下，针片状含量在12%以下。
进一步地，所述粒径为0-5 mm的再生集料为玄武岩。
进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥；所述膨胀剂为明矾石粉、方镁石粉中的一种或两种。
本申请具有如下的有益效果：
（1）本申请的免振压再生水泥稳定碎石，其中所添加的免振压添加剂中包括膨胀剂和三甲基十八烷基溴化铵，膨胀剂不仅可进入再生集料的微孔和裂缝中，通过膨胀作用提高填充密实度，提高再生集料的强度；而且存在于再生集料间空隙中的膨胀剂可以起到良好的空隙填充效果，从而实现在不振动压实的情况下提高压实度，满足设计要求，其中的三甲基十八烷基溴化铵的长碳链可以伸入再生集料的微孔中，在一定程度上对再生集料的微孔起到填补作用，有利于提高整体强度，而另一端的极性基团有利于提高再生集料对膨胀剂的吸附效果，使膨胀剂更加均匀地分散于再生集料中间的空隙中，发挥更加均匀、稳定的密实效果。
（2）免振压添加剂中还包括硅藻土，硅藻土也可部分进入再生集料的微孔和裂缝中，对再生集料起到填充作用，而且硅藻土可以与再生集料表面残留的砂浆物质发生火山灰反应，在生成强度更高的CSH凝胶，提高再生集料的密实性，增加强度；另外，其余硅藻土也可在三甲基十八烷基溴化铵的作用下均匀分散于再生集料之间的空隙中，不仅有利于吸附水泥的水化产物，提高凝胶物质与再生集料的粘结能力，而且也可以与水泥发生火山灰反应，生成CSH凝胶，从而提高水稳碎石的整体强度。
具体实施方式
现在结合实施例对本申请作进一步详细的说明。
实施例和对比例所用的水泥均为苏州天山的P.O 42.5水泥；再生集料的压碎值在18%以下，针片状含量在12%以下，粒径为5-16 mm的再生集料的产地为江西；粒径为0-5 mm的集料为玄武岩，产地宜兴。
实施例1
免振压添加剂：明矾石粉10 kg、三甲基十八烷基溴化铵2 kg。
水泥料：取1 kg免振压添加剂掺入8.5 kg硅酸盐水泥中，混合均匀得到水泥料。
再生集料：级配范围如下所示：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为15%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为23%
5-16 mm再生集料的质量百分比为31%
0-5 mm集料的质量百分比为31%。
再生水泥稳定碎石：分别取5 kg水泥料、100 kg再生集料和4 kg水进行拌和，拌和均匀得到再生水泥稳定碎石混合料。
实施例2
免振压添加剂：明矾石粉10 kg、三甲基十八烷基溴化铵3 kg、硅藻土6 kg。
水泥料：取1 kg免振压添加剂掺入8 kg硅酸盐水泥中，混合均匀得到水泥料。
再生集料：级配范围如下所示：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为13%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为25%
5-16 mm再生集料的质量百分比为29%
0-5 mm集料的质量百分比为33%。
再生水泥稳定碎石：分别取4 kg水泥料、100 kg再生集料和3.5 kg水进行拌和，拌和均匀得到再生水泥稳定碎石混合料。
实施例3
免振压添加剂：明矾石粉10 kg、三甲基十八烷基溴化铵4 kg、硅藻土8 kg。
水泥料：取1 kg免振压添加剂掺入9 kg硅酸盐水泥中，混合均匀得到水泥料。
再生集料：级配范围如下所示：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为17%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为21%
5-16 mm再生集料的质量百分比为33%
0-5 mm集料的质量百分比为29%。
再生水泥稳定碎石：分别取5 kg水泥料、100 kg再生集料和4 kg水进行拌和，拌和均匀得到再生水泥稳定碎石混合料。
实施例4
免振压添加剂：明矾石粉10 kg、三甲基十八烷基溴化铵3.5 kg、硅藻土7 kg。
水泥料：取1 kg免振压添加剂掺入8.5 kg硅酸盐水泥中，混合均匀得到水泥料。
再生集料：级配范围如下所示：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为15%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为23%
5-16 mm再生集料的质量百分比为31%
0-5 mm集料的质量百分比为31%。
再生水泥稳定碎石：分别取3.5 kg水泥料、100 kg再生集料和3.7 kg水进行拌和，拌和均匀得到再生水泥稳定碎石混合料。
实施例5
免振压添加剂：明矾石粉17 kg、三甲基十八烷基溴化铵3.5 kg。
水泥料：取1 kg免振压添加剂掺入8.5 kg硅酸盐水泥中，混合均匀得到水泥料。
再生集料：级配范围如下所示：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为15%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为23%
5-16 mm再生集料的质量百分比为31%
0-5 mm集料的质量百分比为31%。
再生水泥稳定碎石：分别取3.5 kg水泥料、100 kg再生集料和3.7 kg水进行拌和，拌和均匀得到再生水泥稳定碎石混合料。
对比例1
免振压添加剂：明矾石粉10 kg。
水泥料：取1 kg免振压添加剂掺入8.5 kg硅酸盐水泥中，混合均匀得到水泥料。
再生集料：级配范围如下所示：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为15%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为23%
5-16 mm再生集料的质量百分比为31%
0-5 mm集料的质量百分比为31%。
再生水泥稳定碎石：分别取3.5 kg水泥料、100 kg再生集料和3.7 kg水进行拌和，拌和均匀得到再生水泥稳定碎石混合料。
对比例2
免振压添加剂：三甲基十八烷基溴化铵2 kg。
水泥料：取1 kg免振压添加剂掺入8.5 kg硅酸盐水泥中，混合均匀得到水泥料。
再生集料：级配范围如下所示：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为15%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为23%
5-16 mm再生集料的质量百分比为31%
0-5 mm集料的质量百分比为31%。
再生水泥稳定碎石：分别取3.5 kg水泥料、100 kg再生集料和3.7 kg水进行拌和，拌和均匀得到再生水泥稳定碎石混合料。
对比例3
免振压添加剂：三甲基十八烷基溴化铵3.5 kg、硅藻土17 kg。
水泥料：取1 kg免振压添加剂掺入8.5 kg硅酸盐水泥中，混合均匀得到水泥料。
再生集料：级配范围如下所示：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为15%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为23%
5-16 mm再生集料的质量百分比为31%
0-5 mm集料的质量百分比为31%。
再生水泥稳定碎石：分别取3.5 kg水泥料、100 kg再生集料和3.7 kg水进行拌和，拌和均匀得到再生水泥稳定碎石混合料。
对比例4
免振压添加剂：明矾石粉10 kg、硅藻土7 kg。
水泥料：取1 kg免振压添加剂掺入8.5 kg硅酸盐水泥中，混合均匀得到水泥料。
再生集料：级配范围如下所示：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为15%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为23%
5-16 mm再生集料的质量百分比为31%
0-5 mm集料的质量百分比为31%。
再生水泥稳定碎石：分别取3.5 kg水泥料、100 kg再生集料和3.7 kg水进行拌和，拌和均匀得到再生水泥稳定碎石混合料。
对再生水泥稳定碎石的性能进行测试，测试结果如下所示：
7 d无侧限抗压强度(MPa) 7d劈裂强度(MPa) 干缩系数(10<sup>-6</sup>)
实施例1 4.5 0.87 65.2
实施例2 5.7 1.04 69.7
实施例3 5.3 1.15 70.9
实施例4 5.9 1.02 67.4
实施例5 4.8 0.75 64.8
对比例1 4.2 0.53 65.2
对比例2 3.2 0.36 96.5
对比例3 4.5 1.00 93.1
对比例4 5.5 0.98 70.3
从上表可知，本申请各实施例所制备的再生水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度≥4.5 MPa，强度较高，7 d劈裂强度≥0.75 MPa，抗裂性能较好，干缩系数≤70.9×10-6，抗干缩效果好。
实施例5相对于实施例4来说，将硅藻土全部替换为膨胀剂明矾石粉，导致其抗压强度和劈裂强度都较实施例4下降明显，但干缩系数减小。这可能是由于用明矾石粉替换硅藻土后，虽然膨胀剂的含量相对增加，使得抗干缩的效果有所改善，但无法形成对强度有利的CSH凝胶，无论是对于集料本身强度的改善效果还是对于集料之间粘接强度的改善效果都有所下降，从而使水稳碎石的整体抗压强度和劈裂强度下降。
对比例1相对于实施例4来说，免振压添加剂仅为膨胀剂明矾石粉，未添加三甲基十八烷基溴化铵和硅藻土，导致其抗压强度和劈裂强度较实施例4显著下降，且差于实施例5，但干缩系数较实施例4减小。这可能是由于仅添加膨胀剂明矾石粉作为添加剂后，虽然较多的膨胀作用可改善抗干缩效果，但无法形成对强度有利的CSH凝胶，无论是对于集料本身强度的改善效果还是对于集料之间粘接强度的改善效果都有所下降，从而使水稳碎石的整体抗压强度和劈裂强度下降。而且失去了三甲基十八烷基溴化铵填充集料微孔的作用以及改善集料对膨胀剂吸附效果的作用，使得对比例1的抗压强度和劈裂强度较实施例5进一步下降。
对比例2相对于实施例4来说，免振压添加剂仅为三甲基十八烷基溴化铵，导致其抗压强度和劈裂强度严重下降，干缩系数显著升高。这是由于失去了膨胀剂的膨胀作用和硅藻土生成高强度CSH凝胶的作用，紧靠三甲基十八烷基溴化铵自身对于集料微孔的填充作用微乎其微，使得抗压强度、劈裂强度和抗干缩能力都严重下降。
对比例3相对于实施例4来说，免振压添加剂中用硅藻土完全代替了明矾石粉，导致抗压强度下降明显，干缩系数明显升高。这可能是由于虽然硅藻土可以通过火山灰反应生成高强度的CSH凝胶，但不添加膨胀剂导致失去了膨胀支撑的作用，在相同的静力压实条件下，压实效果不足，使得整体抗压强度下降，干缩系数升高。但硅藻土有助于提高凝胶物质与再生集料的粘结能力，所以对劈裂强度影响很小。
对比例4相对于实施例4来说，免振压添加剂中未添加三甲基十八烷基溴化铵，导致抗压强度和劈裂强度均略有下降，干缩系数有所升高。这可能是由于未添加三甲基十八烷基溴化铵，一方面无法更好地填充再生集料的微孔提高再生集料的强度；另一方面无法通过三甲基十八烷基溴化铵的极性基团来改善再生集料对于明矾石粉与硅藻土的吸附效果，使二者无法更好地进入再生集料的微孔和缝隙中，也无法更加均匀地分散在集料见的空隙之中，使得抗压强度、劈裂强度和抗干缩能力均有所下降。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1. 一种免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：包括如下重量份的各组分：
水泥料4-5份
再生集料100份
水3.5-4份；
所述水泥料包括水泥和免振压添加剂；
所述免振压添加剂包括膨胀剂和三甲基十八烷基溴化铵。
2.如权利要求1所述的免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：所述水泥和免振压添加剂的质量比为8-9:1。
3.如权利要求1所述的免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：所述膨胀剂与三甲基十八烷基溴化铵的质量比为1:0.1-0.3。
4.如权利要求1所述的免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：所述免振压添加剂还包括硅藻土。
5.如权利要求1所述的免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：所述膨胀剂、三甲基十八烷基溴化铵与硅藻土的质量比为1:0.3-0.4:0.6-0.8。
6.如权利要求1所述的免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：所述再生集料的粒径在31.5mm以下。
7. 如权利要求1所述的免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：所述再生集料的级配范围为：
19-31.5 mm再生集料的质量百分比为13-17%
9.5-26.5 mm再生集料的质量百分比为21-25%
5-16 mm再生集料的质量百分比为29-33%
0-5 mm集料的质量百分比为29-33%。
8.如权利要求1所述的免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：所述再生集料的压碎值在18%以下，针片状含量在12%以下。
9. 如权利要求1所述的免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：所述粒径为0-5 mm的再生集料为玄武岩。
10.如权利要求1所述的免振压再生水泥稳定碎石，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥；所述膨胀剂为明矾石粉、方镁石粉中的一种或两种。
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