CN104926223A - 抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的配方及路缘石的制备方法 - Google Patents

抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的配方及路缘石的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的配方及路缘石的制备方法。原材料中，胶凝材料为P.O42.5普通硅酸盐水泥和矿物掺合料，用量为350-400kg/m3，矿物掺合料为胶凝材料总量的25-35wt％，其中I级粉煤灰和S95矿粉各占矿物掺和料的50wt％，水胶重量比0.35～0.40；减水剂掺量为胶凝材料的0.20-0.25wt％，引气剂用量为胶凝材料的0.008-0.010wt％；路缘石表面涂覆有机成膜涂层。本发明采用卵石为混凝土路缘石骨料，可充分利用资源，减少对自然环境的破坏。通过优化混凝土原材料配比、掺加引气剂及混凝土表面涂覆多层涂层，使抗盐冻性能大幅度提高，28d抗压强度≥35MPa，300次盐冻冻融循环质量损失率≤3.0％，大大降低了路缘石冻害的风险，大幅度延长混凝土路缘石的使用寿命，节约资源，具有良好的经济效益。

Description

抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的配方及路缘石的制备方法
技术领域
本发明涉及一种路缘石及其制备方法，尤其涉及一种抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石及其制备方法，属于道路建筑材料技术领域。
背景技术
在我国北方寒冷地区的冬季，公路上积雪和冰冻会对车辆和行人的出行安全造成严重影响，喷撒除冰盐是当前公路化除冰雪的主要方法。但是，除冰盐溶液对路缘石有严重的侵蚀作用，加之与冻融循环作用相叠加，会使得混凝土路缘石遭受极大的破坏。在我国北方地区尤其是西北地区，蕴含着丰富的卵石资源，经常需要采用卵石作为粗骨料制备混凝土，而卵石骨料表面光滑，与水泥砂浆粘结力差，更加容易产生除冰盐冻融破坏。从而使得以卵石为骨料的混凝土路缘石很难满足我国《混凝土路缘石》(JC899-2002)标准对寒冷地区、严寒地区混凝土路缘石规定50次冻融循环后的质量损失率不应大于3.0％的要求。当前我国北方地区公路的混凝土路缘石很多仅仅应用1-2个冬季，即开始出现表面砂浆剥落、骨料外露、脱落甚至破坏的现象，从而严重缩短混凝土路缘石的使用寿命。我国公路混凝土路缘石的使用量十分巨大，每年北方地区由于除冰盐盐冻破坏造成的经济损失十分惊人。因此，针对卵石骨料的混凝土路缘石提出抗除冰盐盐冻的改善措施，延长混凝土路缘石的使用寿命，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种具有很好的抗盐冻性能的卵石骨料混凝土路缘石的配方，在充分利用卵石资源的前提下，能提高北方寒冷地区混凝土路缘石的抗盐冻性能；同时还提供操作方便、制备成本低的抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的制备方法。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的配方，原材料包括砂、卵石、胶凝材料、水、减水剂和引气剂，砂用量为650-700kg/m3，卵石用量为1200-1250kg/m3；胶凝材料由P.O42.5普通硅酸盐水泥和矿物掺合料组成，胶凝材料的用量为350-400kg/m3，矿物掺合料用量为胶凝材料用量的25-35wt％，矿物掺合料包括I级粉煤灰和S95矿粉，I级粉煤灰和S95矿粉各占矿物掺和料总量的50wt％，水胶重量比为0.35-0.40；减水剂用量为胶凝材料的0.2-0.25wt％；引气剂用量为胶凝材料的0.008-0.010wt％；路缘石表面涂覆的涂层由底漆、中间漆和面漆组成，底漆采用环氧富锌底漆，用量为250g/m2，干膜厚度30-40m；中间漆采用环氧云铁中间漆，用量为280g/m2，干膜厚度60-70m；面漆采用聚氨酯面漆，用量为165g/m2，干膜厚度30-40m，涂层总厚度120-150m。
优选的，本发明中砂为河砂，含泥量≤3.0wt％，细度模数2.4-2.8，卵石为5-40mm，含泥量≤1.0wt％，连续级配；减水剂为聚羧酸粉末减水剂，引气剂为聚羧酸粉末减水剂专用引气剂。
本发明还提供一种利用上述配方制备抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的制备方法，包括如下步骤：
第一步：按照混凝土路缘石原材料配比分别称取：砂、卵石、P.O42.5普通硅酸盐水泥、I级粉煤灰、S95矿粉、水、减水剂和引气剂；
第二步：将砂、卵石、P.O42.5普通硅酸盐水泥、I级粉煤灰和S95矿粉添加至混凝土搅拌机充分搅拌均匀，同时将减水剂、引气剂加入水中搅拌均匀；将上述物质混合在一起，再搅拌3-5分钟，形成混凝土；将搅拌好的混凝土放入提前刷好脱模剂的路缘石模具里，在振动台上振捣密实2-3分钟；
第三步：室温静置24小时后对混凝土路缘石进行拆模，脱模后的混凝土路缘石进行自然洒水保湿养护，养护时间不小于7天，养护期间环境温度不低于20℃，且混凝土表面保持湿润；
第四步：混凝土路缘石28d龄期后，首先对混凝土路缘石表面进行清洁、打磨，在处理好的表面进行涂覆涂层：底漆采用环氧富锌底漆，用量为250g/m2，干膜厚度30-40μm；中间漆采用环氧云铁中间漆，用量为280g/m2，干膜厚度60-70μm；面漆采用聚氨酯面漆，用量为165g/m2，干膜厚度30-40μm，涂层总厚度120-150μm，在已涂涂层干燥后，方可涂下一层。
同现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明通过优化混凝土原材料的配比和掺加引气剂来改善混凝土的抗冻和抗侵蚀性能。一方面，通过不同细度矿物掺合料按一定比例的掺加，使胶凝材料级配更合理，可改善水泥水化产物及微观形貌，有利于提高混凝土自身抗侵蚀性能；另一方面，通过掺入一定比例的引气剂使得混凝土获得适宜的含气量，掺加合理比例的引气剂获得的混凝土含气量既不致由于含气量太低无法实现预期的抗冻效果，也不致由于含气量过高而引起混凝土强度大幅下降，合理均匀分布的气泡能有效地改善混凝土的抗冻性能。
(2)本发明通过对混凝土表面进行涂覆有机成膜防腐涂层，利用涂层的物理屏蔽作用，能够避免或降低水分及侵蚀性介质向混凝土内部渗透，从而进一步提高混凝土的抗冻和抗侵蚀性能，还可以在面漆中调配适宜的色彩，还可以起到美化路缘石外观的作用。所发明的混凝土路缘石28d抗压强度≥35MPa、300次盐冻冻融循环质量损失率≤3.0％，大大降低了除冰盐应用公路混凝土路缘石冻害的风险，能够大幅度延长混凝土路缘石的使用寿命，从而节约了资源，具有良好的经济效益。
(3)在我国许多地方蕴含着丰富的卵石资源，而碎石资源则相对匮乏，本发明克服了由于卵石表面光滑，与水泥砂浆粘结力差，更加容易产生除冰盐冻融破坏的缺陷；而且采用卵石作为混凝土路缘石骨料，可充分利用资源，减少对自然环境的破坏。采用一定比例的工业废弃物诸如粉煤灰和矿粉等矿物掺合料来部分替代水泥，能进一步降低混凝土路缘石的生产成本，并提高混凝土的耐久性，推进我国资源节约型和环境友好型社会的建设。
(4)本发明制备过程易于操作，优化了制备过程中的参数，方便企业生产，易于科技成果转化和产业化。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不仅仅局限于下面的例子。任何据本发明实施例做出的不脱离本发明本质范畴的改进和修改置换都应该在本发明的保护范围之内。
以下实施例中所用到的原材料中，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，砂为河砂，含泥量≤3.0wt％，细度模数2.4-2.8，卵石为5-40mm的连续级配卵石，含泥量≤1.0wt％，减水剂为青岛虹夏高分子材料有限公司生产的聚羧酸粉末减水剂，引气剂采用青岛虹夏高分子材料有限公司生产的HS-YQ02聚羧酸专用引气剂。
实施例一
本实施例中，混凝土各原材料用量为：砂和石用量分别为650kg/m3和1200kg/m3；胶凝材料总量为400kg/m3，其中水泥用量为260kg/m3，矿物掺合料用量占胶凝材料总量的35wt％，I级粉煤灰用量为70kg/m3，S95矿粉用量为70kg/m3，水用量为160kg/m3，水胶重量比为0.40；引气剂用量为32g/m3，掺量为胶凝材料的0.008wt％，减水剂用量为0.8kg/m3，掺量为胶凝材料的0.2wt％。
抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石制备方法如下：
第一步：按照混凝土路缘石原材料配比分别称取原材料。
第二步：将砂、石、P.O42.5普通硅酸盐水泥、I级粉煤灰和S95矿粉添加至混凝土搅拌机充分搅拌均匀，同时将减水剂、引气剂加入水中搅拌均匀；将上述物质混合在一起，再搅拌5分钟，形成混凝土；将搅拌好的混凝土放入提前刷好脱模剂的路缘石模具里，在振动台上振捣密实3分钟。
第三步：室温静置24小时后对混凝土路缘石进行拆模，脱模后的混凝土路缘石进行自然洒水保湿养护7天，养护期间环境温度不低于20℃，且混凝土表面需保持湿润。
第四步：混凝土路缘石28d龄期后进行涂覆涂层处理。首先对混凝土路缘石表面进行清洁、打磨，在处理好的表面涂覆涂层。具体为：底漆采用环氧富锌底漆，用量为250g/m2；中间漆采用环氧云铁中间漆，用量为280g/m2；面漆采用聚氨酯面漆，用量为165g/m2。在已涂涂层干燥后，方可涂下一层。
本实施例中，底漆干膜厚度约30μm，中间漆干膜厚度约60μm，面漆干膜厚度约30μm，涂层总厚度约120μm。
本发明卵石骨料混凝土路缘石的抗盐冻能力采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T50082-2009)中所列的“单面冻融法(盐冻法)”进行试验。本实施例中，混凝土路缘石28d抗压强度41.2MPa，在3wt％浓度除冰盐溶液中经过300次的冻融循环，质量损失率1.4％。
实施例二
本实施例中，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，砂为中砂，细度模数2.4；石为5-40mm粒径的连续级配卵石；混凝土各原材料用量为：砂和石用量分别为700kg/m3和1210kg/m3；胶凝材料总量为375kg/m3，其中水泥用量为262.5kg/m3，矿物掺合料用量占胶凝材料总量的30wt％，I级粉煤灰用量为56.4kg/m3，S95矿粉用量为56.4kg/m3，水用量为139kg/m3，水胶比为0.37；引气剂用量34g/m3，掺量为胶凝材料的0.009wt％，减水剂用量0.83kg/m3，掺量为胶凝材料的0.22wt％。
抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石制备方法如下：
第一步：按照混凝土路缘石原材料配比分别称取原材料。
第二步：将砂、石、P.O42.5普通硅酸盐水泥、I级粉煤灰和S95矿粉添加至混凝土搅拌机充分搅拌均匀，同时将减水剂、引气剂加入水中搅拌均匀；将上述物质混合在一起，再搅拌3分钟，形成混凝土；将搅拌好的混凝土放入提前刷好脱模剂的路缘石模具里，在振动台上振捣密实2分钟。
第三步：室温静置24小时后对混凝土路缘石进行拆模，脱模后的混凝土路缘石进行自然洒水保湿养护7天，养护期间环境温度不低于20℃，且混凝土表面需保持湿润。
第四步：混凝土路缘石28d龄期后进行涂覆涂层处理。首先对混凝土路缘石表面进行清洁、打磨，在处理好的表面涂覆涂层。具体为：底漆采用环氧富锌底漆，用量为250g/m2；中间漆采用环氧云铁中间漆，用量为280g/m2；面漆采用聚氨酯面漆，用量为165g/m2。在已涂涂层干燥后，方可涂下一层。
本实施例中，底漆干膜厚度约30μm，中间漆干膜厚度约70μm，面漆干膜厚度约30μm，涂层总厚度约130μm。
本实施例中，混凝土路缘石28d抗压强度38.5MPa，在3wt％浓度除冰盐溶液中经过300次冻融循环，质量损失率2.6％。
实施例三
本实施例中，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，砂为中砂，细度模数2.6；石为5-40mm粒径的连续级配卵石；混凝土各原材料用量为：砂和石用量分别为680kg/m3和1250kg/m3；胶凝材料总量为350kg/m3，其中水泥用量为262.5kg/m3，矿物掺合料用量占胶凝材料总量的25wt％，I级粉煤灰用量为47kg/m3，S95矿粉用量为47kg/m3，水用量为140kg/m3，水胶比为0.40；引气剂用量为37.5g/m3，掺量占胶凝材料的0.010wt％，减水剂用量为0.93kg/m3，掺量占胶凝材料的0.25wt％。
具体制备方法同实施例1，底漆干膜厚度约35μm，中间漆干膜厚度约70μm，面漆干膜厚度约35μm，涂层总厚度约140μm。
本实施例中，混凝土路缘石28d抗压强度36.8MPa，混凝土路缘石在3wt％浓度除冰盐溶液中经过300次冻融循环，质量损失率1.8％。
实施例四
本实施例中，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，砂为中砂，细度模数2.6；石为5-40mm粒径的连续级配卵石；混凝土各原材料用量为：砂和石用量分别为660kg/m3和1210kg/m3；胶凝材料总量为392kg/m3，其中水泥用量为294kg/m3，矿物掺合料用量占胶凝材料总量的25wt％，I级粉煤灰用量为49kg/m3，S95矿粉用量为49kg/m3，水用量为137kg/m3，水胶比为0.35；引气剂用量为35.3g/m3，掺量为胶凝材料的0.009wt％，减水剂用量为0.78kg/m3，掺量为胶凝材料的0.2wt％。
具体制备方法同实施例2，底漆干膜厚度40μm，中间漆干膜厚度70μm，面漆干膜厚度40μm，涂层总厚度150μm。
本实施例中，混凝土路缘石28d抗压强度42.6MPa，混凝土路缘石在3wt％浓度除冰盐溶液中经过300次冻融循环，质量损失率1.3％。
上述对本发明的一些具体实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用。市面上供应的原材料只要满足实施例所用的相似原材料都可以使用，并非局限某一固定生产厂家生产的某一种原料。

Claims (3)

1.一种抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的配方，其特征在于：原材料包括砂、卵石、胶凝材料、水、减水剂和引气剂，砂用量为650-700kg/m3，卵石用量为1200-1250kg/m3；所述胶凝材料由P.O42.5普通硅酸盐水泥和矿物掺合料组成，胶凝材料的用量为350-400kg/m3，矿物掺合料用量为胶凝材料用量的25-35wt％，矿物掺合料包括I级粉煤灰和S95矿粉，I级粉煤灰和S95矿粉各占矿物掺和料总量的50wt％，水胶重量比为0.35-0.40；减水剂用量为胶凝材料的0.2-0.25wt％；引气剂用量为胶凝材料的0.008-0.010wt％；路缘石表面涂覆的涂层由底漆、中间漆和面漆组成，底漆采用环氧富锌底漆，用量为250g/m2，干膜厚度30-40μm；中间漆采用环氧云铁中间漆，用量为280g/m2，干膜厚度60-70m；面漆采用聚氨酯面漆，用量为165g/m2，干膜厚度30-40m，涂层总厚度120-150m。
2.根据权利要求1所述的抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的配方，其特征在于：所述砂为河砂，含泥量≤3.0wt％，细度模数2.4-2.8，所述卵石直径5-40mm，含泥量≤1.0wt％，连续级配；所述减水剂为聚羧酸粉末减水剂，所述引气剂为聚羧酸粉末减水剂专用引气剂。
3.一种利用权利要求1所述的配方制备抗盐冻卵石骨料混凝土路缘石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：按照混凝土路缘石原材料配比分别称取：砂、卵石、P.O42.5普通硅酸盐水泥、I级粉煤灰、S95矿粉、水、减水剂和引气剂；
第二步：将砂、卵石、P.O42.5普通硅酸盐水泥、I级粉煤灰和S95矿粉添加至混凝土搅拌机充分搅拌均匀，同时将减水剂、引气剂加入水中搅拌均匀；将上述物质混合在一起，再搅拌3-5分钟，形成混凝土；将搅拌好的混凝土放入提前刷好脱模剂的路缘石模具里，在振动台上振捣密实2-3分钟；
第三步：室温静置24小时后对混凝土路缘石进行拆模，脱模后的混凝土路缘石进行自然洒水保湿养护，养护时间不小于7天，养护期间环境温度不低于20℃，且混凝土表面保持湿润；
第四步：混凝土路缘石28d龄期后，首先对混凝土路缘石表面进行清洁、打磨，在处理好的表面进行涂覆涂层：底漆采用环氧富锌底漆，用量为250g/m2，干膜厚度30-40μm；中间漆采用环氧云铁中间漆，用量为280g/m2，干膜厚度60-70μm；面漆采用聚氨酯面漆，用量为165g/m2，干膜厚度30-40μm，涂层总厚度120-150μm，在已涂涂层干燥后，方可涂下一层。
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