CN116514448A - 改性剂、水泥碎石混合料、制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土技术领域，公开了改性剂、水泥碎石混合料、制备方法，改性剂的各组分按质量百分比计，包括甲基烯丙醇聚氧乙烯醚10％～30％、甲基丙烯酸8％～25％、纤维素8％～20％、纳米SiO2 1％～1.8％、聚丙烯酸酯乳液30％～65％、丙二醇0.5％～3％、有机硅‑聚乙烯醇纳米复合水凝胶3％～8％。水泥碎石混合料，各组分按重量百分比计，包括0‑5mm机制砂20％～30％，5‑10mm碎石20％～30％，10‑15mm碎石10％～30％，15‑20mm碎石10％～25％，20‑25mm碎石10％～30％，改性剂0.8％～1.5％、水泥2％～5％、余量为水。本发明提供的改性剂，具有超韧、抗裂的效果，利用其具有的减水、保水、缓释、密实、增韧、抗裂的效用，能够在水稳混合料至今形成稳固的网络结构，进而形成一种收缩少、韧性高、变形能力大的水泥稳定料，能够大幅提升水稳层的抗裂能力。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体地说，涉及改性剂、水泥碎石混合料、制备方法。
背景技术
稳混合料作为半刚性基层主要形式，在公路建设中有着广泛应用。由于水稳层中的胶凝材料具有收缩特性，不可避免的存在温缩、干缩产生裂缝的情况，特别是在大温差大风地区，进而会导致出现水稳层的整体强度降低、局部承载能力不够导致形成反射裂缝的问题，裂缝产生严重影响路面使用性能，耐久性降低，路面使用寿命明显减少。
发明内容
<本发明解决的技术问题>
用以解决现有技术中存在的水稳层收缩引起开裂，从而导致路面使用寿命缩短的问题。
<本发明采用的技术方案>
针对上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种改性剂、水泥碎石混合料、制备方法。
本发明提供的改性剂，通过减水、保水、缓释、密实、增韧、抗裂等效能的组分进行协同作用，能够大幅提升水稳层的抗裂能力，极大程度上缓解水稳层的反射性裂缝的问题，进一步延长路面的使用寿命。
具体内容如下：
第一，本发明提供了一种改性剂，各组分按质量百分比计，包括
甲基烯丙醇聚氧乙烯醚10％～30％、甲基丙烯酸8％～25％、纤维素8％～20％、纳米SiO2 1％～1.8％、聚丙烯酸酯乳液30％～65％、丙二醇0.5％～3％、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶3％～8％。
第二，本发明提供了一种前述提及的改性剂的制备方法，包括如下步骤：
S1将聚丙烯酸酯乳液加热后，再加入甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、纳米SiO2共混，得到第一共混物；
S2向第一共混物中加入纤维素、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶共混，得到第二共混物；
S3向第三共混物中加入丙二醇共混，得到改性剂。
第三，本发明提供了一种水泥碎石混合料，各组分按重量百分比计，包括0-5mm机制砂20％～30％，5-10mm碎石20％～30％，10-15mm碎石10％～30％，15-20mm碎石10％～25％，20-25mm碎石10％～30％，前述提及的改性剂0.8％～1.5％、水泥2％～5％、余量为水。
第四，本发明提供了一种前述提及的水泥碎石混合料的制备方法，
S1将0-5mm机制砂、5-10mm碎石、10-15mm碎石、15-20mm碎石、20-25mm碎石、水泥拌合均匀，得到碎石混合料；
S2改性剂与水共混，得到添加液；
S3向碎石混合料中边搅拌边加入添加液，得到水泥碎石混合料。
<本发明达到的有益效果>
本发明提供的改性剂，具有超韧、抗裂的效果，利用其具有的减水、保水、缓释、密实、增韧、抗裂的效用，能够在水稳混合料至今形成稳固的网络结构，进而形成一种收缩少、韧性高、变形能力大的水泥稳定料，能够大幅提升水稳层的抗裂能力，进而极大程度上缓解水稳层的反射性裂缝的问题，从而延长路面使用寿命。
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。
<技术方案>
第一，本发明提供了一种改性剂，各组分按质量百分比计，包括
甲基烯丙醇聚氧乙烯醚10％～30％、甲基丙烯酸8％～25％、纤维素8％～20％、纳米SiO2 1％～1.8％、聚丙烯酸酯乳液30％～65％、丙二醇0.5％～3％、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶3％～8％。
进一步地，各组分按质量百分比计，包括
甲基烯丙醇聚氧乙烯醚12％～28％、甲基丙烯酸10％～20％、纤维素0.8％～1.5％、纳米SiO2 1％～1.5％、聚丙烯酸酯乳液35％～60％、丙二醇0.5％～2.5％、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶4％～6％。
进一步地，还包括石墨烯1～3％。
进一步地，有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶为现有技术，具体制备方法为，聚乙烯醇、硅烷偶联剂水解液、乙醇、去离子水共混，经升温至85℃，经搅拌5～6h，得到共混液；再将共混液冷却，倒入模具内经循环冷冻-解冻，再经浸泡去离子水中，得到成品。聚乙烯醇、硅烷偶联剂、乙醇、去离子水的质量比为15:2.5:15:70。硅烷偶联剂为KH550，硅烷偶联剂水解液中，聚乙烯醇占80％，去离子水占20％。
第二，本发明提供了一种前述提及的改性剂的制备方法，包括如下步骤：
S1将聚丙烯酸酯乳液加热后，再加入甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、纳米SiO2共混，得到第一共混物；
S2向第一共混物中加入纤维素、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶共混，得到第二共混物；
S3向第三共混物中加入丙二醇共混，得到改性剂。
进一步地，S1中，加热至15℃～25℃。
进一步地，S2中，共混温度为20℃～40℃。
本发明提供的改性剂为稳定态的乳液状物料。
第三，本发明提供了一种水泥碎石混合料，各组分按重量百分比计，包括0-5mm机制砂20％～30％，5-10mm碎石20％～30％，10-15mm碎石10％～30％，15-20mm碎石10％～25％，20-25mm碎石10％～30％，前述提及的改性剂0.8％～1.5％、水泥2％～5％、余量为水。
进一步地，各组分按重量百分比计，包括0-5mm机制砂22％～28％，5-10mm碎石22％～28％，10-15mm碎石12％～28％，15-20mm碎石12％～20％，20-25mm碎石12％～28％，改性剂0.8％～1.2％、水泥2％～5％、余量为水。
第四，本发明提供了一种前述提及的水泥碎石混合料的制备方法，包括如下步骤：
S1将0-5mm机制砂、5-10mm碎石、10-15mm碎石、15-20mm碎石、20-25mm碎石、水泥拌合均匀，得到碎石混合料；
S2改性剂与水共混，得到添加液；
S3向碎石混合料中边搅拌边加入添加液，得到水泥碎石混合料。
本发明先将改性剂与水搅拌均匀，制备成乳液，再加入至碎石、机制砂和水泥混合料料中，再边搅拌，边加入改性剂乳液，加完后拌合均匀，得到超韧型抗裂水泥稳定碎石混合料。采用此方法能够保证各种材料均匀分散，从而提高材料间的聚合强度，可更好的用于水稳基层混合料。
本发明提供的改性剂，作为一种外掺剂，用于改善水稳混合料的路用性能。
水泥稳定碎石混合料中的水泥剂量的标准范围为2～6％。
改性剂的掺量为胶凝材料质量的0.8～15％。
<实施例>
实施例1
一种超韧型抗裂水泥稳定碎石混合料，称取以下组分：
水泥92kg；0-5mm细集料850kg；5-10mm粗集料814kg；10-20mm粗集料408kg；20-25mm粗集料183kg；水：119kg(标准值)，实际用水量降低约25％，为89kg，改性剂0.9kg(水泥质量的1％)。粗集料也就是碎石。
具体的，水泥剂量为4％，最大干密度为2.340，最佳含水率5％，不考虑压实度。
具体的，储水池(罐)容量为：50吨，当天施工量为：500m3。则总用水量为：44吨，总胶材用量为：45吨，总改性剂用量为：450kg。
具体地，改性剂包括如下组分：甲基烯丙醇聚氧乙烯醚110kg、甲基丙烯酸115kg、纤维素40kg、纳米SiO2高分子材料6kg、聚丙烯酸酯乳液195kg、丙二醇4kg、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶25kg；将制得的改性剂从中取450kg加入到44吨水中。
改性剂的制备方法为，将195kg聚丙烯酸酯乳液加热到15℃～25℃后，加入110kg甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、115kg甲基丙烯酸、6kg纳米SiO2高分子材料均匀搅拌15min；再加入40kg纤维素、25kg有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶在20℃～40℃条件下搅拌10min，最后加入4kg丙二醇搅拌5min制备成改性剂。
具体的，预先称量好44吨水存放于储水池(罐)，然后将450kg改性剂投入储水池(罐)中搅拌均匀配置成混合液，生产过程保持改性剂混合溶液罐的持续搅拌；然后按生产工艺的步骤进行生产。
具体的，水稳混合料生产，采用二次拌和方式，两次拌和的时间均能保持在10秒以上，以便改性剂混合溶液能够尽量充分和干混料拌和均匀。
具体的，混合料生产完成后，应及时盖上毡布，避免水分蒸发。因改性剂具有一定的保水功能，可使水稳混合料保持工作性能的时间延长1小时左右，有利于长距离运输。
具体的，混合料摊铺、碾压、养生、交通管制、层间处理按照《JTGTF20-2015公路路面基层施工技术细则》中规定执行。
水泥稳定碎石混合料的制备方法为：先将水泥、0-5mm细集料、5-10mm粗集料、10-20mm粗集料；20-25mm粗集料配合输送入拌合机，加入改性剂混合溶液，通过二次搅拌拌合均匀，得到水泥稳定碎石混合料。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，
改性剂的组分为：甲基烯丙醇聚氧乙烯醚100kg、甲基丙烯酸90kg、纤维素45kg、纳米SiO2高分子材料5kg、聚丙烯酸酯乳液205kg、丙二醇6kg、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶22kg。
<试验例>
试验例1
测定实施例1制备得到的改性剂的性质，结果如表1所示。
表1改性剂的性质
| 项目 | 单位 | 指标 | 试验方法 |
| 密度 | gL | ≧1.05 | GBT 8077 |
| 含固量 | ％ | ≧25 | GBT 8077 |
| pH值 | / | ≧4.5 | GBT 8077 |
| 碱含量 | mgL | ≤150 | GBT 8077 |
| SO4 2-含量 | mg/L | ≤270 | GBT 8077 |
| Cl-含量 | mgL | ≤350 | GBT 8077 |
试验例2
采用击实试验和7天无侧限抗压强度试验结果作为施工过程中的工程检验、质量控制与评价。
具体地，
(1)采用7d龄期无侧限抗压强度作为无机结合料稳定材料施工质量控制的主要指标。为提升工程质量、降低半刚性基层因开裂的风险和几率，对添加改性剂的水泥稳定碎石混合料提出新的技术要求，主要包括：劈裂强度、弯拉强度、静态抗压回弹模量、疲劳、冻融、温缩形变、干缩形变。
(2)添加有改性剂的水泥稳定碎石混合料的具体技术指标件表2。
(3)对添加改性剂的水泥稳定碎石混合料新增技术指标的要求如下：
①劈裂强度应不低于0.45MPa；
②弯拉强度应不低于0.90MPa；
③其他指标的试验数据，全部采集，以有利于形成水泥稳定碎石材料体系的数据库，为水稳材料科学发展运用基础。同时，通过大量的数据收集、整理、以及科学严谨的数学模型分析，有助于提高水稳料施工的综合性能。
实施例1制备得到的水泥稳定碎石混合料的性质，结果如表3所示。
由表3的数据可知：本发明利用改性剂添加至水稳混合料中后，所得的水泥稳定碎石混合料性能优异，硬化收缩少、刚度小、抗变形能力强，且安全耐久能更好用于半刚性基层混合料抗开裂，降低半刚性基层水稳层路面开裂情况，提升水稳基层韧性，提高路面反射裂缝较早产生，延长路面使用寿命。
以上所述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 (9)
1.一种改性剂，其特征在于，各组分按质量百分比计，包括
甲基烯丙醇聚氧乙烯醚10％～30％、甲基丙烯酸8％～25％、纤维素8％～20％、纳米SiO2 1％～1.8％、聚丙烯酸酯乳液30％～65％、丙二醇0.5％～3％、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶3％～8％。
2.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于，各组分按质量百分比计，包括
甲基烯丙醇聚氧乙烯醚12％～28％、甲基丙烯酸10％～20％、纤维素8％～15％、纳米SiO2 1％～1.5％、聚丙烯酸酯乳液35％～60％、丙二醇0.5％～2.5％、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶4％～6％。
3.根据权利要求1或2所述的改性剂，其特征在于，还包括石墨烯1～3％。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的改性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将聚丙烯酸酯乳液加热后，再加入甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、纳米SiO2共混，得到第一共混物；
S2向第一共混物中加入纤维素、有机硅-聚乙烯醇纳米复合水凝胶共混，得到第二共混物；
S3向第三共混物中加入丙二醇共混，得到改性剂。
5.根据权利要求4所述的改性剂的制备方法，其特征在于，
S1中，加热至15℃～25℃。
6.根据权利要求4或5所述的改性剂的制备方法，其特征在于，
S2中，共混温度为20℃～40℃。
7.一种水泥碎石混合料，其特征在于，各组分按重量百分比计，包括0-5mm机制砂20％～30％，5-10mm碎石20％～30％，10-15mm碎石10％～30％，15-20mm碎石10％～25％，20-25mm碎石10％～30％，如权利要求1至3中任意一项所述的或如权利要求4至6中任意一项的制备方法得到的改性剂0.8％～1.5％、水泥2％～5％、余量为水。
8.根据权利要求7所述的水泥碎石混合料，其特征在于，各组分按重量百分比计，包括0-5mm机制砂22％～28％，5-10mm碎石22％～28％，10-15mm碎石12％～28％，15-20mm碎石12％～20％，20-25mm碎石12％～28％，改性剂0.8％～1.2％、水泥2％～5％、余量为水。
9.一种如权利要求7或8所述的水泥碎石混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1将0-5mm机制砂、5-10mm碎石、10-15mm碎石、15-20mm碎石、20-25mm碎石、水泥拌合均匀，得到碎石混合料；
S2改性剂与水共混，得到添加液；
S3向碎石混合料中边搅拌边加入添加液，得到水泥碎石混合料。
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|---|---|---|---|---|
| CN117645431A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-03-05 | 湖北省路桥集团华晟通建设工程有限公司 | 一种磷石膏改性剂及制备方法 |
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