CN114656216B - 一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土及其治超路面施工方法 - Google Patents

一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土及其治超路面施工方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及混凝土治超道路施工技术领域，具体公开了一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土及其治超路面施工方法。一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土，主要由如下重量份数的原料制成：水泥430‑480份、石子930‑1000份、砂550‑600份、矿粉60‑75份、粉煤灰35‑45份、外加剂10‑15份、膨胀剂15‑30份、水170‑180份；所述膨胀剂由硫铝酸钙、超支化聚酯按质量比(10‑18):(3‑7)组成。本申请的绿色可一次摊铺成型水泥混凝土可用于治超道路施工，其具有承重强、抗开裂的优点。

Description

一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土及其治超路面施工方法
技术领域
本申请涉及混凝土路面施工技术领域，更具体地说，它涉及一种绿色可一次摊铺成 型水泥混凝土及其治超路面施工方法。
背景技术
传统的治超作业是建设一批治超检测站点，但是这些治超检测站点需要耗费较多的人力物力，管理起来较为复杂低效。随着信息技术的不断发展，将智能承重设备与公路相结合形成治超公路系统，能够对载货车辆进行高速、实时的监测，自动筛选出超限、超载车辆，并对车辆的车速、重量、时间地点、车牌等信息进行记录，大大提高了检测效率。
治超公路在施工建设时，由于智能承载设备集成化、智能化和精密化程度较高，因此对一些混凝土公路的性能要求就比较高，混凝土类公路的强度、抗开裂性能、耐温性能等对测量精度都有着较大影响，尤其是路面需要频繁的经受高速、大重量的载货车辆的碾压冲 击，混凝土公路的抗开裂性能对治超公路系统的正常运行至关重要。
发明内容
为了提升治超路面的抗开裂性能，以保证治超承重系统的精度和运行状态，本申请 提供一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土及其治超路面施工方法。
第一方面，本申请提供一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土，采用如下的技术方案：
一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土，主要由如下重量份数的原料制成：水泥430-480份、 石子930-1000份、砂550-600份、矿粉60-75份、粉煤灰35-45份、外加剂10-15份、膨胀 剂15-30份、水170-180份；所述膨胀剂由硫铝酸钙、超支化聚酯按质量比(10-18):(3-7)组成。
通过采用上述技术方案，将各原料混合后制得均匀的凝胶材料，在凝胶材料水化反 应过程中，膨胀剂中的硫铝酸钙能够参与到水化反应中起到膨胀作用，提升了混凝土的致密 程度，同时，超支化聚酯分子链上的酯基与颗粒物料之间发生相互作用，在凝胶材料内以颗 粒物料为内核向外形成交联的网状外壳结构，增强了颗粒物料之间的界面结合力，减少混凝 土自收缩产生的微裂隙。另外，硫铝酸钙参与水化反应后的膨胀力作用在网状外壳结构上， 使得分子链形成延伸形态，能够与相邻部位的网状外壳结构进行纠缠粘连，大大提升了混凝 土路面的抗开裂性和承载度，路面不易发生开裂、变形，以保证治超相关设备和监测工作的 正常进行。
优选的，所述超支化聚酯由季戊四醇和2,2-双羟甲基丙酸缩聚反应制得。
通过采用上述技术方案，采用季戊四醇和2,2-双羟甲基丙酸缩聚反应制得的超支化 聚酯具有较多的羟基，网状外壳结构的界面活性更强，相邻之间更容易相互缠绕，分子链段 之间不容易发生滑移，能够更好的分散混凝土自收缩产生的应力，进一步提升路面的抗裂性 能。
优选的，所述原料中还包括7-12重量份数的抗开裂剂，所述抗开裂剂由环氧树脂、填料按质量比(7-15):(3-8)组成。
通过采用上述技术方案，抗开裂剂均匀分散在凝胶材料中，环氧树脂能够渗入网状外壳结构中对颗粒物料形成很好的包裹作用，同时填料嵌入颗粒物料以及网状外壳结构中起到填充作用，并形成无数个微小的锚固点，进一步提升颗粒物料与网状外壳结构 之间的连接稳定性和牢固程度，进一步提升路面的抗开裂性能和承载力。
优选的，所述填料为尖晶石粉、茂金属、氧化镁、石英粉中的至少两种。
通过采用上述技术方案，尖晶石粉、茂金属、氧化镁、石英粉具有非常高的活性，能够起到微集料效应，提升混凝土的致密性和徐变性能，进而阻碍混凝土内部微裂隙的发展 和蔓延。
优选的，所述环氧树脂为有机硅改性环氧树脂。
通过采用上述技术方案，有机硅改性后的环氧树脂与凝胶材料中的颗粒物料的相容性更好，在满足抗开裂性能的同时不易对混凝土造成体积安定性产生影响，使得混凝 土的综合性能更好。
第二方面，本申请提供一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法，采 用如下的技术方案：
一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法，包括如下步骤：
S1：路面清表：将路面施工范围内的草皮、表土和杂物清理干净，然后进行压实处理，最后 进行测量放线；
S2：混凝土拌制：将配方量的混凝土原料混合均匀制得混凝土料浆；
S3：摊铺及碾压：将混凝土料浆均匀的摊铺在指定范围内，修整后进行全面均匀的碾压；
S4：抹平：对碾压后的混凝土表面进行抹平收面；
S5：养护：当混凝土初凝后覆盖塑料薄膜，然后进行湿养护；
S6：治超设备安装：将治超相关设备安装在混凝土路面上后即可。
通过采用上述技术方案，将治超系统与混凝土路面相结合，能够对过往车辆进行高效的状态监测，能够及时发现超限车辆并进行后续追踪和处理。同时采用绿色可一次 摊铺成型水泥混凝土施工形成的治超路面的抗开裂性能和承载力较好，能够满足治超系 统正常工作的需求。
优选的，所述混凝土料浆均匀摊铺是先进行低频振捣，然后进行高频振捣的方式进 行摊铺。
通过采用上述技术方案，采用低频、高频相结合的振捣方式，使得混凝土内的各颗粒原料能够充分混合，大颗粒物料形成骨架结构，中、小颗粒物料进行密实均匀的填 充，使得混凝土路面的各向同性更好，使用寿命更长。
优选的，所述低频振捣的频率为1800-2500次/min，所述高频振捣的频率为3000-3500次/min。
通过采用上述技术方案，优化和调整振捣频率，在保证均匀性的同时降低混凝土出现离析现象的几率。
优选的，所述湿养护是先进行5-7d的喷水养护，然后再进行20-23d的自然养护。
通过采用上述技术方案，试验和调整湿养护的工艺，在一定程度上调整水泥中后期水化反应的状态，进一步减少混凝土固化干燥过程中产生的自收缩现象。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用绿色可一次摊铺成型水泥混凝土施工建设的治超路面具有较佳的抗开裂 性能和承载力，保证治超系统的正常运行。
2、本申请中优选采用膨胀剂与抗开裂剂复配使用，大大提升了治超路面的抗裂性能 和使用寿命。
3、采用本申请的绿色可一次摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法得到的治超路面 具有较好的工作稳定性，长时间使用后不易开裂。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例及对比例的原料除特殊说明以外均为普通市售。
实施例
实施例1
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土，由如下重量的原料制成：水泥430kg、石子 930kg、砂550kg、矿粉60kg、粉煤灰35kg、外加剂10kg、膨胀剂15kg、水170kg；膨胀剂 由硫铝酸钙、超支化聚酯按质量比10:3组成。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5。超支化聚酯的型号为ACS1811A，生产厂家为西宝生物科技股份有限公司。外加剂为高效聚羧酸减水剂。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法，包括如下步骤：
S1：路面清表：采用推土机、挖掘机将路面施工范围内的草皮、树木、表土和杂物清理干净， 对施工范围内的坑学进行回填夯实，然后采用震动压路机进行整体压实处理，压实度不小于 95％，最后根据施工要求进行测量放线；
S2：混凝土拌制：采用计量装置将上述配方量的混凝土原料承重配料，然后加入混凝土搅拌 机内进行搅拌作业，混合均匀制得混凝土料浆；
S3：摊铺及碾压：根据道路宽度在两侧安装模板，模板内侧涂抹脱模剂，模板支撑牢固后将 混凝土料浆均匀的摊铺在指定范围内，采用低频振捣，振捣频率为1800次/min，松铺系数 为1.15-1.2之间，然后采用整平机进行修整，修整后进行全面均匀的碾压；
S4：抹平：对碾压后的混凝土表面进行抹平收面；
S5：养护：当混凝土初凝后覆盖塑料薄膜，然后进行湿养护，每日洒水两次，养护28d，然 后对路面进行切缝、填缝作业；
S6：治超设备安装：将石英式高速承重传感器安装在混凝土路面上，在路面两侧安装监控系 统、车牌识别系统、计算机管理和通信系统、供电系统后即可，能够对过往车辆进行高效的 治超监测。
实施例2
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土，由如下重量的原料制成：水泥480kg、石子 1000kg、砂600kg、矿粉75kg、粉煤灰45kg、外加剂15kg、膨胀剂30kg、水180kg；膨胀 剂由硫铝酸钙、超支化聚酯按质量比10:3组成。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5。超支化聚酯的型号为Boltorn U3000，生产厂家为西宝生物科技股份有限公司。外加剂为高效聚羧酸减水剂。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土，由如下重量的原料制成：水泥460kg、石子 957kg、砂587kg、矿粉68kg、粉煤灰40kg、外加剂12.5kg、膨胀剂26kg、水176kg；膨胀 剂由硫铝酸钙、超支化聚酯按质量比18:7组成。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5。超支化聚酯的型号为Boltorn H2004，生产厂家为西宝生物科技股份有限公司。外加剂为高效聚羧酸减水剂。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土，由如下重量的原料制成：水泥460kg、石子 957kg、砂587kg、矿粉68kg、粉煤灰40kg、外加剂12.5kg、膨胀剂26kg、水176kg；膨胀 剂由硫铝酸钙、超支化聚酯按质量比17:6组成。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5。超支化聚酯由季戊四醇和2,2-双羟甲基丙 酸缩聚反应制得。外加剂为高效聚羧酸减水剂。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例4的不同之处在于：原料中还包括有 7kg的抗开裂剂，抗开裂剂环氧树脂、填料按质量比7:3组成，其余的与实施例4相同。
其中，环氧树脂为环氧树脂E44。填料为石灰石粉。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例4相同。
实施例6
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例4的不同之处在于：原料中还包括有 12kg的抗开裂剂，抗开裂剂环氧树脂、填料按质量比15:8组成，其余的与实施例4相同。
其中，环氧树脂为环氧树脂E51。填料为石英粉。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例4相同。
实施例7
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例5的不同之处在于：填料为尖晶石粉、 茂金属按质量比25:3组成，其余的与实施例5相同。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例4相同。
实施例8
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例5的不同之处在于：填料为尖晶石粉、 茂金属、氧化镁按质量比25:3:8组成，其余的与实施例5相同。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例5相同。
实施例9
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例5的不同之处在于：填料为尖晶石粉、 茂金属、石英粉按质量比20:7:3组成，其余的与实施例5相同。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例5相同。
实施例10
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例9的不同之处在于：环氧树脂为有机 硅改性环氧树脂，型号为EPSI-3201，生产厂家络合高新材料(上海)有限公司，其余的与实 施例9相同。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例9相同。
实施例11
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例9的不同之处在于：环氧树脂为有机 硅改性环氧树脂，型号为EPSI-3202X，生产厂家络合高新材料(上海)有限公司，其余的与实 施例9相同。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例9相同。
实施例12
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例11相同。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例1的不同 之处在于：步骤S3中，模板支撑牢固后将混凝土料浆均匀的摊铺在指定范围内，先采用低 频振捣，振捣频率为1800次/min，然后再进行高频振捣，振捣频率为3500次/min，其余的与实施例1相同。
实施例13
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例11相同。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例1的不同 之处在于：步骤S3中，模板支撑牢固后将混凝土料浆均匀的摊铺在指定范围内，先采用低 频振捣，振捣频率为2500次/min，然后再进行高频振捣，振捣频率为3000次/min，其余的与实施例1相同。
实施例14
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例11相同。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例13的不同 之处在于：步骤S5中，湿养护是先进行5d的喷水养护，然后再进行23d的自然养护，其余 的与实施例13相同。
实施例15
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例11相同。
本实施例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例13的不同 之处在于：步骤S5中，湿养护是先进行7d的喷水养护，然后再进行21d的自然养护，其余 的与实施例13相同。
对比例
对比例1
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土，由如下重量的原料制成：水泥430kg、石子 930kg、砂550kg、矿粉60kg、粉煤灰35kg、外加剂10kg、膨胀剂15kg、水170kg；膨胀剂 为硫铝酸钙。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5。外加剂为高效聚羧酸减水剂。
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土，由如下重量的原料制成：水泥430kg、石子 930kg、砂550kg、矿粉60kg、粉煤灰35kg、外加剂10kg、膨胀剂15kg、水170kg；膨胀剂 由硫铝酸钙、聚酯多元醇按质量比10:3组成。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5。聚酯多元醇的型号为SH-674158，生产厂家为济宁三石生物科技有限公司。外加剂为高效聚羧酸减水剂。
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例1相同。
对比例3
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土，由如下重量的原料制成：水泥430kg、石子 930kg、砂565kg、矿粉60kg、粉煤灰35kg、外加剂10kg、抗开裂剂7kg、水170kg；抗开 裂剂由环氧树脂、填料按质量比15:8组成。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5。外加剂为高效聚羧酸减水剂。环氧树脂为环氧树脂E51。填料为石英粉。
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例1相同。
对比例4
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土，由如下重量的原料制成：水泥430kg、石子 930kg、砂550kg、矿粉60kg、粉煤灰35kg、外加剂10kg、膨胀剂15kg、水170kg；膨胀剂 为超支化聚酯。
其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5。超支化聚酯的型号为ACS1811A，生产厂家为西宝生物科技股份有限公司。外加剂为高效聚羧酸减水剂。
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例1相同。
对比例5
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土与实施例4的不同之处在于：原料中还包括有 12kg的抗开裂剂，抗开裂剂环氧树脂、填料按质量比5:12组成，其余的与实施例4相同。
其中，环氧树脂为环氧树脂E51。填料为石英粉。
本对比例的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法与实施例4相同。
性能检测试验
检测方法
取实施例1-15以及对比例1-5的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土按国家标准GB/T50081- 2016、GB/T23439-2017进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1实施例1-15以及对比例1-5的绿色可一次性摊铺成型水泥混凝土性能测试数据
Figure BDA0003585151670000081
Figure BDA0003585151670000091
分析实施例1-3、实施例4-6以及对比例1-4并结合表1可以看出，优化和调整混凝土的组 成配比，添加硫铝酸钙和超支化聚酯大大提升了混凝土的抗开裂性能。经过对比可以看出， 对比例1中未添加超支化聚酯，限制膨胀率相较于实施例3下降了25.7％。而对比例2中选 用常规的聚酯多元醇与硫铝酸钙复配使用时，抗开裂性能远远不及超支化聚酯。另外，对比 例3中仅仅添加抗开裂剂时，相较于实施例5的限制膨胀率下降了52.5％。对比例4中的膨 胀剂仅添加超支化聚酯时的抗开裂性能相较于实施例3下降不少，可以看出，将超支化聚酯 和硫铝酸钙复配使用时效果更佳。
分析实施例7-9、实施例10-11、对比例5并结合表1可以看出，优化和调整填料的组成配比以及环氧树脂的种类，进一步提升了混凝土的抗开裂性能，可以看出，实施例10的限制膨胀率相较于实施例6提升了12.5％。
分析实施例12、实施例13-实施例15并结合表1可以看出，调整和优化混凝土路面的振捣工艺和养护工艺，大大提升了路面的抗开裂性能。
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，本领域技术人员 在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请 的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土，其特征在于，主要由如下重量份数的原料制成：水泥430-480份、石子930-1000份、砂550-600份、矿粉60-75份、粉煤灰35-45份、外加剂10-15份、膨胀剂15-30份、抗开裂剂7-12份、水170-180份；所述膨胀剂由硫铝酸钙、超支化聚酯按质量比(10-18):(3-7)组成；所述超支化聚酯由季戊四醇和2,2-双羟甲基丙酸缩聚反应制得；所述抗开裂剂由环氧树脂、填料按质量比(7-15):(3-8)组成；所述填料为尖晶石粉、茂金属、氧化镁、石英粉中的至少两种；所述环氧树脂为有机硅改性环氧树脂。
2.一种如权利要求1所述的绿色可一次摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：路面清表：将路面施工范围内的草皮、表土和杂物清理干净，然后进行压实处理，最后进行测量放线；
S2：混凝土拌制：将配方量的混凝土原料混合均匀制得混凝土料浆；
S3：摊铺及碾压：将混凝土料浆均匀的摊铺在指定范围内，修整后进行全面均匀的碾压；
S4：抹平：对碾压后的混凝土表面进行抹平收面；
S5：养护：当混凝土初凝后覆盖塑料薄膜，然后进行湿养护；
S6：治超设备安装：将治超相关设备安装在混凝土路面上后即可。
3.根据权利要求2所述的一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法，其特征在于，所述混凝土料浆均匀摊铺是先进行低频振捣，然后进行高频振捣的方式进行摊铺。
4.根据权利要求3所述的一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法，其特征在于，所述低频振捣的频率为1800-2500次/min，所述高频振捣的频率为3000-3500次/min。
5.根据权利要求2所述的一种绿色可一次摊铺成型水泥混凝土治超路面施工方法，其特征在于，所述湿养护是先进行5-7d的喷水养护，然后再进行20-23d的自然养护。
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