CN106348656A - 一种pva改性半柔性沥青路面材料制作方法 - Google Patents

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成志强
孔繁盛
段丹军
王国安
兰建丽
贾蓉蓉
牛彦峰
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Abstract

本发明涉及交通道路领域，具体是一种PVA改性半柔性沥青路面材料制作方法。将PVA改性水泥基灌浆材料灌注于母体沥青混合料中，PVA改性水泥基灌浆材料与母体沥青混合料体积比为20%，养护28天后，得到PVA改性半柔性沥青路面材料。PVA改性水泥基灌浆材料中普通硅酸盐水泥57.500%~64.516%、水34.375%~35.484%、膨胀剂0~5.161%、PVA改性剂0~3.125%。本发明解决了传统半柔性沥青路面材料低温性能不良的问题。

Description

一种PVA改性半柔性沥青路面材料制作方法
技术领域
本发明涉及交通道路领域，具体是一种PVA改性半柔性沥青路面材料制作方法。
背景技术
随着我国交通运输事业的不断发展，交通量及交通轴载日益增加，使得对路面材料性能要求日益提高。由于沥青属粘弹性感温材料，夏季高温时，沥青路面在车辆荷载重复作用下，容易引发车辙病害，尤其在高速公路收费站出入口、路线交叉口、长大纵坡路段等，由于车辆频繁制动、启动操作，路面车辙病害更为严重，极大程度影响行车舒适性与安全性。与沥青路面相比，水泥混凝土路面虽不存在此类问题，但由于其接缝的存在，严重影响行车舒适性；同时水泥混凝土路面存在施工复杂、后期维护困难、开放交通迟等弊端。应路面多元化、功能化的发展要求，一种兼具沥青路面、水泥混凝土路面各自优势的新型路面应运而生——半柔性路面。
传统半柔性沥青路面材料是在母体沥青混合料中，灌注水泥基灌浆材料，通过母体沥青混合料骨料之间的相互嵌挤作用以及水泥基浆体共同形成材料强度，从而提高路面结构层抵抗荷载作用的能力，同时使路面具备刚柔并济的特点。传统半柔性沥青路面材料虽然其具有极优的高温性能可以抵抗车辆荷载，极大程度减轻路面车辙病害，但工程推广应用过程中，此类路面出现了一系列的破坏问题，如开裂、低温性能不良等，一定程度限制了半柔性沥青路面材料的技术推广及应用范围。
半柔性沥青路面材料此类问题主要原因为水泥基灌浆材料硬化后呈刚性特点，而母体沥青混合料为具备一定变形能力的粘弹性材料，两者材料属性差异，导致其在荷载作用下内部发生开裂现象，最终影响复合材料的整体性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何解决传统半柔性沥青路面材料低温性能不良的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种PVA改性水泥基灌浆材料，其特征在于：质量百分比组成为：普通硅酸盐水泥57.500%~64.516%、水34.375%~ 35.484%、膨胀剂0~5.161%、PVA改性剂0~3.125%。
作为一种优选方式：膨胀剂为硫铝酸钙类TD-U膨胀剂，PVA改性剂为PVA-2099或者PVA-1788。
一种制作PVA改性水泥基灌浆材料的方法，其特征在于按照如下的步骤进行：
步骤一、本发明所述质量百分比准备材料，在PVA改性剂中加入水，PVA改性剂质量占PVA改性剂和水总质量的9%，静置12小时后，在水浴中升温到90～95℃，保温30分钟获得PVA改性剂溶液；
步骤二、将剩余的水和步骤一制备的PVA改性剂溶液，加入搅拌机中，搅拌30秒后，将普通硅酸盐水泥、膨胀剂依次加入到搅拌机中，再搅拌30秒，停止搅拌静置90秒，然后继续搅拌60s，获得PVA改性水泥基灌浆材料。
一种PVA改性半柔性沥青路面材料制作方法，将PVA改性水泥基灌浆材料灌注于母体沥青混合料中，PVA改性水泥基灌浆材料与母体沥青混合料体积比为20%，养护28天后，得到PVA改性半柔性沥青路面材料。
本发明的有益效果是：采用PVA对水泥基灌浆材料进行改性，在增大水泥基灌浆材料强度的同时，提高其弯曲变形能力，使其具备一定的柔韧性，改善了传统水泥基灌浆材料与母体沥青混合料因材料属性不同而引发的变形不匹配问题。将PVA水泥基灌浆材料灌注于母体沥青混合料中，形成PVA改性半柔性沥青路面材料，该材料具备极强的抗车辙性能（DS大于20000次/mm）的同时，其低温抗裂性能（弯曲应力大于9MPa、弯曲应变大于3500×10-6）远超过相关规范对沥青路面的技术要求，克服了传统半柔性沥青路面材料无法应用于高寒地区的限制，深化拓展了半柔性沥青路面技术推广与应用范围。
具体实施方式
以下内容，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制；未脱离本发明技术方案的内容，只作任何简单的修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
（1）以制备本发明PVA改性水泥基灌浆材料1000g为例，所用原料及配比如下：
P.O 42.5普通硅酸盐水泥 593.17g
水 354.61g
硫铝酸钙类TD-U膨胀剂 51.58g
PVA-2099改性剂 0.64g
（2）按照本发明上述质量配分比称取各组成材料，首先制备PVA改性水泥基灌浆材料：PVA-2099加入适量水（PVA-2099溶液浓度为9%）中浸泡12h，然后将其置于水浴中逐渐升温加热至90～95℃，保持水浴温度为90～95℃条件下溶解30分钟，由此制备得到PVA-2099溶液。将水、PVA-2099溶液加入胶砂搅拌机的搅拌锅中，进行低速搅拌30秒后，在第二个30秒开始的同时，将水泥、膨胀剂依次通过下料漏斗加入搅拌锅，再高速搅拌30秒。停拌90秒，用胶皮刮具将叶片及锅壁上的浆体材料刮入锅中，在高速下继续搅拌60秒。由此制备获得PVA改性水泥基灌浆材料。
（3）依据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005，T 0506-2005）中的方法测试PVA改性水泥基灌浆材料抗压强度、抗折强度，采用三点弯曲试验测试PVA改性水泥基灌浆材料变形能力。结果表明，与传统水泥基灌浆材料（PVA聚胶比为0）相比，PVA改性水泥基灌浆材料其抗压强度、抗折强度、弯曲应变显著增加。
（4）室内采用轮碾压法成型母体沥青混合料。成型温度为：沥青预热温度150℃、集料预热温度160℃、拌和温度145℃、轮碾温度140℃；待母体沥青混合料冷却至常温即可进行灌注水泥基灌浆材料。
（5）将制备好的PVA改性水泥基灌浆材料立即灌注于母体沥青混合料中，具体方法为：调试水泥成型振动台，将母体沥青混合料放置于水泥振动台上；将拌制的灌浆材料浇筑于母体沥青混合料上，过程中应边振动边浇筑；等浆体不下渗，可以关闭振动台，刮刀刮掉平表面水泥浆，静置24小时后，置于温度为20℃±3℃，湿度大于等于90%的养生室内养生28天。由此制备获得PVA改性半柔性沥青路面材料。
（6）依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011，T 0715-2011）中的方法，进行半柔性路面材料低温弯曲试验。结果表明，与传统半柔性沥青路面材料相比，PVA改性半柔性沥青路面材料其低温弯曲应力、低温弯曲应变均有显著提高，增幅分别达到46.33%、11.92%，且满足沥青路面的相关技术要求，表明本发明所涉及的PVA改性半柔性沥青路面材料及其制备方法比传统半柔性沥青路面材料具有明显优势，解决了传统半柔性沥青路面材料低温性能不良的问题。

Claims (4)

1.一种PVA改性水泥基灌浆材料，其特征在于：质量百分比组成为：普通硅酸盐水泥57.500%~64.516%、水34.375%~ 35.484%、膨胀剂0~5.161%、PVA改性剂0~3.125%。
2.根据权利要求1所述的一种PVA改性水泥基灌浆材料，其特征在于：膨胀剂为硫铝酸钙类TD-U膨胀剂，PVA改性剂为PVA-2099或者PVA-1788。
3.一种制作权利要求1所述PVA改性水泥基灌浆材料的方法，其特征在于按照如下的步骤进行：
步骤一、按照权利要求1所述质量百分比准备材料，在PVA改性剂中加入水，，PVA改性剂质量占PVA改性剂和水总质量的9%，静置12小时后，在水浴中升温到90～95℃，保温30分钟获得PVA改性剂溶液；
步骤二、将剩余的水和步骤一制备的PVA改性剂溶液，加入搅拌机中，搅拌30秒后，将普通硅酸盐水泥、膨胀剂依次加入到搅拌机中，再搅拌30秒，停止搅拌静置90秒，然后继续搅拌60s，获得PVA改性水泥基灌浆材料。
4.一种PVA改性半柔性沥青路面材料制作方法，其特征在于：将PVA改性水泥基灌浆材料灌注于母体沥青混合料中，PVA改性水泥基灌浆材料与母体沥青混合料体积比为20%，养护28天后，得到PVA改性半柔性沥青路面材料。
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