CN104609803A - 用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，包括橡胶微粒、水泥、砂子和水，其中，水：水泥：砂子的质量比为1：1.5～3.5：4～7，橡胶微粒与砂子的质量比为1：12～25，所述橡胶微粒的粒径为1～2mm，密度为1000～1300Kg/m3，所述水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，所述砂子的细度模数是3.0～2.3。本发明填缝料具有韧性高、变形大的特点，可以满足水泥路面填缝料的要求；该填缝料不易老化、失效；可以延长道路的使用寿命。利用本发明提出的用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料填充水泥基路面伸缩缝的过程中无需在相邻的两块水泥基路面板之间设置传力杆，简化了施工工艺。

Description

用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑材料、土木工程技术领域，特别是涉及一种用于水泥混凝土路收缩缝的橡胶微粒水泥基材料填缝料。
背景技术
水泥混凝土路面具有承载能力大、稳定性好、使用寿命长、日常养护费用低等优点,同时我国水泥产量大、分布广，各地都可以就近供应。因此自上世纪80年代初开始，水泥混凝土路面就被广泛用于公路和城市道路的主次干道上,近几年来更得到迅速发展。水泥混凝土路必须设置收缩缝，在使用过程中常出现裂缝、唧泥、错台等病害,这些病害严重影响混凝土路面的承载能力，行驶舒适度和使用寿命。产生这些病害的原因很多，但在很大程度上与接缝所采用的填缝料有关。
水泥混凝土路面填缝料有三个主要功能。(1)防止路面水渗入路基,路面水一旦沿缝渗入路基,将使路基强度降低,混凝土面板就会在交通荷载作用下发生开裂；(2)防止接缝中落入杂物。砂、石子等硬物落入接缝会使接缝失去胀缩功能,当路面板块随温度的升高而膨胀时,接缝处混凝土往往被挤坏。所以填缝料的好坏很大程度上影响了水泥混凝土路面的质量和使用寿命；(3)提高行驶舒适度。
常规的填缝料有沥青材料、聚氯乙烯胶泥及TS胶泥，这些材料都是有机材料。主要有三方面的弊端：(1)这些有机材料与水泥路面接缝壁粘结不够好；(2)施工过程中通常需要在相邻的水泥基路面板之间设有传力杆，施工工艺较为复杂；(3)有机材料容易老化。因此，使用一段时间后常常会出现填缝料剥落、挤出、老化碎裂现象。填缝料的失效、损坏，接缝内逐渐被砂、石、土等填塞，阻碍了板的膨胀，从而引起板的压曲、破碎和接缝剥落等损坏。路面表面水流入基础，导致基础软化唧泥或冻胀，进而诱发其它病害。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，具有韧性高、变形大的特点，可以满足水泥路面填缝料的要求；该填缝料不易老化、失效；可以延长道路的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，包括橡胶微粒、水泥、砂子和水，其中，水：水泥：砂子的质量比为1：1.5～3.5：4～7，橡胶微粒与砂子的质量比为1：12～25，所述橡胶微粒的粒径为1～2mm，密度为1000～1300Kg/m3，所述水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，所述砂子的细度模数是3.0～2.3。
本发明用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，其中，有以下几种各组分的优选比例：
水：水泥：砂子的质量比为1：2：4，橡胶微粒与砂子的质量比为1：25。
水：水泥：砂子的质量比为1：2：4，橡胶微粒与砂子的质量比为1：20。
水：水泥：砂子的质量比为1：2：4，橡胶微粒与砂子的质量比为1：16。
水：水泥：砂子的质量比为1：2：4，橡胶微粒与砂子的质量为1：12。
用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料填充水泥路面伸缩缝的施工方法，步骤是：在水泥路面施工的过程中，每5～6米水泥路面预留出一条8～15cm的缝隙，在水泥路面浇筑后2h～4h,向所述缝隙中灌注所述填缝料，充分插捣后按照《公路水泥混凝土路面施工技术细则》JTG/TF30-2014的规定进行路面养护。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出采用橡胶微粒水泥基材料作为填缝料。
(1)传统伸缩缝材料是有机材料容易老化，本发明填缝料是一种橡胶微粒弹性水泥基材料，具有韧性高、变形大的特点。且橡胶微粒水泥基材料是一种无机材料，不易老化，与水泥路面的粘结性能好。
(2)在铺设的过程中，传统伸缩缝施工复杂，需要设置传力杆来保证路面和填缝料协同工作，而使用本发明橡胶微粒水泥基材料可以与路面同时浇筑，不需设置传力杆，降低了施工的难度。
(3)在使用的过程中，传统伸缩缝与水泥路面的粘结性能不好，导致接缝内逐渐被砂、石、土等填塞，使用本发明填缝料后，由于路面不存在缝隙，垃圾、尘埃以及含盐分的水不易渗透到道路内部，可以延长水泥路面的使用寿命、降低后期维护的费用。
附图说明
图1是对本发明填缝料材料极限拉应变试验示意图；
图2是填缝料和水泥路面粘结抗折试件示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。
本发明中提出一种用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料的配比设计及通过试验验证了本发明橡胶微粒水泥基材料填缝料可以和路面水泥基材料协同工作。
一、本发明用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料的配比设计
本发明提出的一种用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，包括橡胶微粒、水泥、砂子和水，其中，水：水泥：砂子的质量比为1：1.5～3.5：4～7，橡胶微粒与砂子的质量比为1：12～25，所述橡胶微粒的粒径为1～2mm，密度为1000～1300Kg/m3，所述水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，所述砂子的细度模数是3.0～2.3。
本发明填缝料中有下列几组橡胶微粒、水泥、砂子和水的优选比例：
橡胶微粒：水：水泥：砂子的质量比为4：25：50：100；
橡胶微粒：水：水泥：砂子的质量比为1：5：10：20；
橡胶微粒：水：水泥：砂子的质量比为1：4：8：16；
橡胶微粒：水：水泥：砂子的质量比为1：3：6：12。
研究表明橡胶微粒的掺入可以增大水泥基材料的极限拉应变，但是会降低水泥基材料的强度。因此，配置橡胶微粒水泥基材料作为填缝料，要满足以下条件：
(1)橡胶微粒水泥基材料的抗压强度不小于水泥基路面材料的抗压强度；
(2)橡胶微粒水泥基材料的极限拉压变大于水泥基路面材料的极限拉应变。
本发明研究中，采用圆弧I型截面试件测量砂浆直接抗拉性能，试件的加载方法和应变片的布置如图1所示，在试件中部粘贴应变片Y，连接应变仪和计算机测量试件的极限拉伸应变,F为加载的方向。
配置水泥基路面材料，其抗压强度为20MPa，最大拉应变为45×10-3mm,抗折强度为3.78MPa。配置A、B两组填缝料，其中，水：水泥：砂的质量比为1：2：4，为了方便试验，对于所添加的橡胶微粒采用每立方米填缝料中分别掺入不同质量的橡胶微粒取代其中的一部分砂子。
A组：每立方米填缝料中橡胶微粒50Kg；水泥760Kg；砂子1394Kg；水380Kg。
B组：每立方填缝料中橡胶微粒100Kg，水泥760Kg，砂子1268Kg，水380Kg。
表1  A、B组材料及水泥基材料力学性能
将A、B两组材料的力学性能与水泥基路面材料的基本力学性能对比，见表1，可以发现A组和B组的配合比填缝料的抗压强度和极限拉应变均大于水泥基路面材料的的抗压强度和极限拉应变，均能满足上述的条件(1)和(2)。
二、验证本发明橡胶微粒水泥基材料填缝料可以和路面水泥基材料协同工作
如图2所示，做出两组试件，每组试件6个：分别采用水泥基材料试件(尺寸为40mm×40mm×160mm的标准水泥基材料强度试件),从中间分成相同的两段，在两段之间形成尺寸约为40mm×40mm×10mm的空槽；将上述配置的A和B两填缝料分别各自灌入试件的空槽中，均养护28天。采用砂浆抗折标准实验方法对比A、B两组不同配比的填缝料的粘结抗折性能取平均值，得出的试验结果见表2。试验结果表明：试件抗折强度均不小于水泥基路面材料的抗折强度；试件的开裂位置位于填缝料与水泥路面材料的粘结处；破坏时的强度与水泥路面材料的抗折强度基本一致。
表2  A、B两组填缝料与水泥基材料粘结抗折强度表
利用本发明提出的用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料填充水泥基路面伸缩缝的过程中无需在相邻的两块水泥基路面板之间设置传力杆，简化了施工工艺，其步骤是：在水泥路面施工的过程中，每5～6米水泥路面预留出一条8～15cm的缝隙，在水泥路面浇筑后2h～4h,向所述缝隙中灌注所述本发明的填缝料，并充分插捣，以保证填缝料与伸缩缝壁完全粘合。按照《公路水泥混凝土路面施工技术细则》JTG/TF30-2014的规定进行路面养护。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，其特征在于，包括橡胶微粒、水泥、砂子和水，其中，水：水泥：砂子的质量比为1：1.5～3.5：4～7，橡胶微粒与砂子的质量比为1：12～25，所述橡胶微粒的粒径为1～2mm，密度为1000～1300Kg/m3，所述水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，所述砂子的细度模数是3.0～2.3。
2.根据权利要求1所述用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，其中，水：水泥：砂子的质量比为1：2：4，橡胶微粒与砂子的质量比为1：25。
3.根据权利要求1所述用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，其中，水：水泥：砂子的质量比为1：2：4，橡胶微粒与砂子的质量比为1：20。
4.根据权利要求1所述用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，其中，水：水泥：砂子的质量比为1：2：4，橡胶微粒与砂子的质量比为1：16。
5.根据权利要求1所述用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料，其中，水：水泥：砂子的质量比为1：2：4，橡胶微粒与砂子的质量为1：12。
6.根据权利要求1至5中任一所述的用于水泥路面的橡胶微粒水泥基材料填缝料填充水泥路面伸缩缝的施工方法，其特征在于，步骤是：在水泥路面施工的过程中，每5～6米水泥路面预留出一条8～15cm的缝隙，在水泥路面浇筑后2h～4h,向所述缝隙中灌注所述填缝料，充分插捣后按照《公路水泥混凝土路面施工技术细则》JTG/TF30-2014的规定进行路面养护。
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