CN115321913B - 适合热带季风气候的道路混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土，组成按重量份数计如下：胶凝材料320‑550份、细骨料700‑860份、粗骨料900‑1100份、水150‑175份、添加剂2‑8份组成；本发明通过混凝土水化热诱发添加剂的水解，可在2小时内保持道路混凝土低坍落度不损失，提高混凝土的工作性能，使其满足热带季风气候下的泵送要求；同时在于不依靠复合掺合料的技术条件下，有效提高混凝土的收缩性，降低道路混凝土的开裂风险，耐久性能良好，对各类地材适应性良好，有效解决了掺合料短缺地区道路混凝土性能控制难题。

Description

适合热带季风气候的道路混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及道路混凝土及其制备方法。

背景技术

目前，国内外对道路混凝土研究及应用均已进入较为成熟的阶段，但是在不同工程环境下，仍然有较多问题需要克服与解决。与常规混凝土相比，道路水泥混凝土要具备良好的施工性能，即工作性，以满足不同的施工工艺和各种施工机械的要求，并保证成型后的路面足够密实。与此同时，开放交通后的水泥混凝土路面强烈地受到车辆荷载和环境因素温度、湿度的影响。一方面，车辆荷载的重复作用要求道路水泥混凝土材料具有足够的力学强度和抗疲劳性能，并要求路面提供足够的抗滑和耐磨性来保证行车安全。另一方面，恶劣的环境因素作用使得道路水泥混凝土材料不断被侵蚀，从而造成耐久性逐渐劣化。因此，道路水泥混凝土必须同时满足力学性能、路用性能和耐久性能的要求。

热带季风区气候干湿两季分明。常年气候炎热，昼夜温差在10℃以上。从5月至10月称为雨季，11月至次年4月称为旱季。一般情况下，4月气温最高，12月气温最低，年平均气温29-30℃，年最高气温40.5℃，最低气温14℃，月平均相对湿度61％-86％，5-10月雨季湿度相对最高。沿线年平均降雨量在1500-2000mm左右，降水主要集中在5-10月，雨季高峰集中在9-10月。

针对热带季风气候区掺合料种类匮乏，水泥早期水化快，易开裂的问题，因地制宜的提供一种同时满足力学性能、路用性能和耐久性能的道路混凝土成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土及其制备方法，通过混凝土水化热诱发添加剂的水解，可在2小时内保持道路混凝土低坍落度不损失，提高混凝土的工作性能，使其满足热带季风气候下的泵送要求；本发明另一目的在于不依靠复合掺合料的技术条件下，有效提高混凝土的收缩性，降低道路混凝土的开裂风险，耐久性能良好，对各类地材适应性良好，有效解决了掺合料短缺地区道路混凝土性能控制难题。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土，其组成按重量份数计如下：

胶凝材料320-550份、细骨料700-860份、粗骨料900-1100份、水150-175份、添加剂2-8份组成。

按上述方案，所述的胶凝材料是K牌P.Ⅱ52.5早强型水泥。

按上述方案，所述的粗骨料为花岗岩；粒径5mm-12mm的石子与粒径10mm-25mm的石子混合使用。属非碱活性粗骨料。

按上述方案，所述的细骨料为河砂，细度模数在2.2-2.5。属非活性细骨料。

按上述方案，所述的添加剂按重量份数计组分A30～50份、组分B20～40份、组分C10～50份；

所述组分A具有以下结构式：

式中，R，R₁，R₂选自1～4个碳原子的烷基；

所述组分B是葡萄糖酸盐的一种或多种组成；优选为葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙；

所述组分C是由无机硫酸盐或无机硫酸氢盐中的一种或多种组成；优选为硫酸钙、硫酸钠、硫酸氢钠。

上述适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土的制备方法，包含以下步骤：

(1)将胶凝材料、细骨料、粗骨料添加至搅拌机中，搅拌混合1-2min；

(2)将添加剂加入到水中，混合均匀后将其加入步骤1的搅拌机中，搅拌混合1-2min，即可获得上述道路混凝土。

相对于现有技术，本发明有益效果如下：

(1)本发明通过混凝土水化热诱发添加剂的水解，可在2小时内保持道路混凝土低坍落度不损失，提高混凝土的工作性能，使其满足热带季风气候下的泵送要求。

(2)本发明在不依靠复合掺合料的技术条件下，有效提高混凝土的收缩性，降低道路混凝土的开裂风险。

(3)本发明所得低坍落度触变型道路混凝土具有高的抗折性，耐久性好，可提高热带季风气候下道路混凝土的使用寿命；对各类地材适应性良好，有效解决了掺合料短缺地区道路混凝土性能控制难题。

(4)本发明所述添加剂A可迅速降低混凝土表面张力，其羧酸及磷酸基可有效防止水泥颗粒团聚，从而达到坍落度保持作用，在组分B的协同作用下可保证混凝土在2h内坍落度不损失，降低水化热，结合组分C可提高对地材的适应性，三者协同，从而提升混凝土的抗收缩性能。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

具体实施方式中提供了一种适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土，其组成按重量份数计如下：胶凝材料320-550份、细骨料700-860份、粗骨料900-1100份、水150-175份、添加剂2-8份组成。

具体地，所述的胶凝材料是K牌P.Ⅱ52.5早强型水泥。

具体地，所述的粗骨料为花岗岩；粒径5mm-12mm的石子与粒径10mm-25mm的石子混合使用(二者比例为4:6)。属非碱活性粗骨料。

具体地，所述的细骨料为河砂，细度模数在2.2-2.5。属非活性细骨料。

具体地，所述的添加剂按重量份数计组分A30～50份、组分B20～40份、组分C10～50份；组分A、B、C的优选质量比为5:4:1；

所述组分A具有以下结构式：

式中，R，R₁，R₂选自1～4个碳原子的烷基；

所述组分B是葡萄糖酸盐的一种或多种组成；优选为葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙；

所述组分C是由无机硫酸盐或无机硫酸氢盐中的一种或多种组成；优选为硫酸钙、硫酸钠、硫酸氢钠。

具体实施方式中还提供了组分A的制备方法：

在反应釜中中先加入一定量的去离子水(10份)，再马来酸酐(40～50份)加入到反应釜中，常温搅拌，待马来酸酐溶解后，加入双氧水(0.2份)，再加入衣康酸酯(20～30份)、乙烯基膦酸酯(10～30份)，反应时间为4h-5h。

具体实施方式中还提供了上述适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土的制备方法，包含以下步骤：

(1)将胶凝材料、细骨料、粗骨料添加至搅拌机中，搅拌混合1-2min；

(2)将添加剂加入到水中，混合均匀后将其加入步骤1的搅拌机中，搅拌混合1-2min，即可获得上述道路混凝土。

实施例1

K牌P.Ⅱ52.5水泥400kg、细集料780kg、粗集料1050kg、水165kg、添加剂4.1kg(添加剂中组分A2.05kg、组分B为葡萄糖酸钙1.65kg、组分C为硫酸钙0.40kg)。

实施例2

K牌P.Ⅱ52.5水泥420kg、细集料760kg、粗集料1000kg、水160kg、添加剂4.1kg(添加剂中组分A2.05kg、组分B为葡萄糖酸钙1.65kg、组分C为硫酸氢钠0.40kg)。

实施例3

K牌P.Ⅱ52.5水泥400kg、细集料780kg、粗集料1050kg、水165kg、添加剂4.5kg(添加剂中组分A2.5kg、组分B为葡萄糖酸钠1.6kg、组分C为硫酸钠0.40kg)。

实施例4

K牌P.Ⅱ52.5水泥320kg、细骨料860kg、粗骨料900kg、水175kg、添加剂8kg(添加剂中组分A5kg、组分B为葡萄糖酸钠与葡萄糖酸钙1:1混合2kg、组分C为硫酸钠与硫酸钙1:1混合1kg)。

实施例5

K牌P.Ⅱ52.5水泥550kg、细骨料700kg、粗骨料1100kg、水150kg、添加剂2kg(添加剂中组分A1kg、组分B为葡萄糖酸钠0.5kg、组分C为硫酸钠0.5kg)。

对比例1

海螺52.5水泥400kg、细集料780kg、粗集料1050kg、水165kg、添加剂4.5kg(添加剂中组分A2.5kg、组分B为葡萄糖酸钠1.6kg、组分C为硫酸钠0.40kg)。

对比例2

K牌P.Ⅱ52.5水泥400kg、细集料780kg、粗集料1050kg、水165kg、缓释型高效聚羧酸减水剂4.5kg(有效固含18％)。

对比例3

K牌P.Ⅱ52.5水泥400kg、细集料780kg、粗集料1050kg、水165kg、添加剂4.5kg组分B为葡萄糖酸钠3.5kg、组分C为硫酸钠1.0kg)。

对比例4

K牌P.Ⅱ52.5水泥400kg、细集料780kg、粗集料1050kg、水165kg、添加剂4.5kg(添加剂中组分A3.5kg、组分C为硫酸钠1.0kg)。

对比例5

K牌P.Ⅱ52.5水泥400kg、细集料780kg、粗集料1050kg、水165kg、添加剂4.5kg(添加剂中组分A2.5kg、组分B为葡萄糖酸钠2.0kg)。

将本发明实施例1-3和对比例1-2制备的混凝土进行混凝土工作性能和力学性能试验，试验结果见下表1：

表1

通过表1对比可知，本发明使用的添加剂制备的道路混凝土可有效适应各类水泥，对混凝土的工作性能及耐久性能均有有效提升，添加剂A通过碱性条件下的缓释可有效保证道路混凝土的坍落度满足泵送施工要求，同时流动性保持性能良好；添加剂B可有效提升混凝土的强度和干燥收缩能力；添加剂C可有效降低地材的影响，提升混凝土的抗收缩能力，可有效降低混凝土28天干燥收缩率50％以上，改善混凝土在大风高温条件下的收缩开裂，提高混凝土的耐久性。

显然，上述实施例仅为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土，其特征在于组成按重量份数计如下：

胶凝材料320-550份、细骨料700-860份、粗骨料900-1100份、水150-175份、添加剂2-8份组成；

所述的添加剂按重量份数计组分A30～50份、组分B20～40份、组分C10～50份；

所述组分A具有以下结构式：

式中，R，R₁，R₂选自1～4个碳原子的烷基；

所述组分B是葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙的一种或混合；

所述组分C是由硫酸钙、硫酸钠、硫酸氢钠中的一种或多种组成；

其中，组分A的制备方法包括以下步骤：按重量份数计，在反应釜中中先加入去离子水10份，再马来酸酐40～50份加入到反应釜中，常温搅拌，待马来酸酐溶解后，加入双氧水0.2份，再加入衣康酸酯20～30份、乙烯基膦酸酯10～30份，反应时间为4h-5h。

2.如权利要求1所述适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土，其特征在于所述的胶凝材料是K牌P.Ⅱ52.5早强型水泥。

3.如权利要求1所述适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土，其特征在于所述的粗骨料为花岗岩；粒径5mm-12mm的石子与粒径10mm-25mm的石子混合使用。

4.如权利要求1所述适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土，其特征在于所述的细骨料为河砂，细度模数在2.2-2.5。

5.权利要求1-4任一项所述适合热带季风气候的低坍落度触变型道路混凝土的制备方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)将胶凝材料、细骨料、粗骨料添加至搅拌机中，搅拌混合1-2min；

(2)将添加剂加入到水中，混合均匀后将其加入步骤1的搅拌机中，搅拌混合1-2min，即可获得上述道路混凝土。