CN111943614B - 半柔性路面用灌浆料及制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半柔性路面用灌浆料及制备方法和用途。该柔性路面用灌浆料由包括如下组分的原料制备而成：硫铝酸盐水泥50～75重量份、微珠30～50重量份、减水剂0.2～0.8重量份、消泡剂0.05～0.5重量份、色浆2～8重量份和水0.25～0.7重量份。该半柔性路面用灌浆料，造价低，且均质度高。本发明还公开了一种色浆在提高半柔性路面用灌浆料的均质度和/或早期强度中的用途。

Description

半柔性路面用灌浆料及制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种半柔性路面用灌浆料及其制备方法，还涉及一种色浆在提高半柔性路面用灌浆料的均质度和/或早期强度中的用途。

背景技术

半柔性路面是一种兼具水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的路面结构型式，具有柔性路面和刚性路面的两种优点，不但能使行车的舒适性得到提高，而且使其抗车辙变形的能力得到提高，可以有效减少重载道路的早期损害，从而延长路面的使用寿命，是当前解决重载交通道路病害的最有效的一种铺筑结构。但是目前半柔性路面在存在两大技术壁垒，一是传统的灌浆料一般属于普通型，后期养护时间长，不仅增加了施工工期，而且给道路交通带来不小的压力，尤其在市政道路或路面维修上不能得到广泛应用；另一方面，传统的灌浆料一般都是基于水泥底色的灌浆料，半柔性路面灌注后外观落差大，影响美观。

CN104926242A公开了一种混凝土裂缝修补灌浆料。该混凝土裂缝修补灌浆料包括如下重量份数的组分：水泥550～950份；玻璃微珠5～30份；方解石20～50份；膨胀组分50～200份；减水剂1～20份；消泡剂0.5～2份；稳定剂0.5～2份；缓凝组分0.5～10份；促凝组分0.1～2份。该混凝土裂缝修补灌浆料组分种类多，造价高，且均质度有待提升。

CN104402345B公开了一种大流态微膨高强灌浆料，其各原料按质量百分比计为水泥23％～34％，微珠3％～5％，磷渣复合粉5％～7.5％，硅灰2.5％～3.5％，石英粉2.5％～3.5％，细集料46％～55％，减水剂0.7％～1％，消泡剂0.01％～0.03％，膨胀剂2.5％～3.5％，早强剂0.5％～1％。该灌浆料组分多，造价高，均质度有待提升。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供了一种半柔性路面用灌浆料，其造价低，且均质度高。进一步地，本发明的半柔性路面用灌浆料早期强度较高。

本发明的另一个目的在于提供一种半柔性路面用灌浆料的制备方法，该方法降低了半柔性路面用灌浆料的混合时间，提高了半柔性路面用灌浆料的均匀度。

本发明的再一个目的在于提供一种色浆的用途。

上述技术问题通过如下技术方案实现。

一方面，本发明提供了一种半柔性路面用灌浆料，其由包括如下组分的原料制备而成：

其中，所述色浆选自北京麦尔化工科技有限公司生产的产品代码为8880718的迪纳尔水性涂料色浆或成都利瑞达新材料公司生产的“千彩源”牌青黑色色浆。

根据本发明的半柔性路面用灌浆料，优选地，所述硫铝酸盐水泥的用量为50～70重量份，所述微珠的用量为30～45重量份，所述减水剂的用量为0.2～0.5重量份，所述消泡剂的用量为0.1～0.4重量份，所述色浆的用量为2～5重量份，所述水的用量为0.35～0.5重量份。

根据本发明的半柔性路面用灌浆料，优选地，所述硫铝酸盐水泥为郑州市王楼水泥工业有限公司生产的“泰志”牌L·SAC42.5的低碱度硫铝酸盐水泥，所述微珠为河南铂润铸造材料有限公司生产的“铂润”牌68153型微珠，所述减水剂为上海三瑞高分子材料有限公司生产的SD-600P-R型聚羧酸型减水剂，所述消泡剂为上海三瑞高分子材料有限公司生产的VIVID-200(DFP)型消泡剂，所述色浆为北京麦尔化工科技有限公司生产的产品代码为8880718的迪纳尔水性涂料色浆。

根据本发明的半柔性路面用灌浆料，优选地，所述半柔性路面用灌浆料的均质度≥30％，所述半柔性路面用灌浆料养护3h的抗压强度≥12MPa，所述半柔性路面用灌浆料养护7d的抗压强度≥34MPa，所述半柔性路面用灌浆料养护3h的抗折强度≥2.5MPa，所述半柔性路面用灌浆料养护7d的抗折强度≥4.5MPa。

另一方面，本发明提供一种半柔性路面用灌浆料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硫铝酸盐水泥、微珠、减水剂和消泡剂混合形成第一混合物；

(2)将第一混合物与0.5～0.8倍用量的色浆混合，形成第二混合物；然后将第二混合物与其余的色浆混合，形成第三混合物；将第三混合物与水混合，得到半柔性路面用灌浆料。

根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)和步骤(2)均在行星式搅拌机中进行；步骤(1)中的混合时间为20～30s；步骤(2)中第一混合物与色浆的混合时间为20～40s，第二混合物与色浆的混合时间为30～40s，第三混合物与水的混合时间为50～60s。

再一方面，本发明提供一种色浆在提高半柔性路面用灌浆料的均质度和/或早期强度中的用途，所述色浆选自北京麦尔化工科技有限公司生产的产品代码为8880718的迪纳尔水性涂料色浆或成都利瑞达新材料公司生产的“千彩源”牌青黑色色浆。

根据本发明的用途，优选地，包括如下步骤：

(1)将硫铝酸盐水泥、微珠、减水剂和消泡剂混合形成第一混合物；

(2)将第一混合物与0.5～0.8倍用量的色浆混合，形成第二混合物；然后将第二混合物与其余的色浆混合，形成第三混合物；将第三混合物与水混合，得到半柔性路面用灌浆料；

其中，硫铝酸盐水泥的用量为50～75重量份，微珠的用量为30～50重量份，减水剂的用量为0.2～0.8重量份，消泡剂的用量为0.05～0.5重量份，色浆的用量为2～8重量份，水的用量为0.25～0.7重量份。

根据本发明的用途，优选地，所述硫铝酸盐水泥为低碱度硫铝酸盐水泥；所述微珠中SiO₂含量≥50wt％，Al₂O₃含量≥20wt％，所述微珠的烧失量＜0.3wt％，D₁₀≤0.5μm，D₅₀≤3μm，D₉₅≤10μm；所述减水剂为聚羧酸型减水剂；所述消泡剂为聚醚类消泡剂。

将本发明的色浆与铝酸盐水泥、微珠、减水剂和消泡剂共同配合使用，在不需要加入稳定剂等添加剂的前提下即可达到较高的均质度，组分简单，节约了成本。黑色色浆与半柔性路面的外观落差小，修复后的路面更加美观。进一步地，本发明的色浆与铝酸盐水泥、微珠、减水剂和消泡剂共同配合使用能够有效地提高半柔性路面用灌浆料的早期强度，特别是抗压强度和抗折强度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

“微珠”又称“精细沉珠”是指一种全球状、连续粒径分布、超细、实心、超细粉煤灰硅铝酸盐精细微珠(沉珠)。

D₁₀表示样品的累计粒度分布数达到10％时所对应的粒径。

D₅₀表示样品的累计粒度分布数达到50％时所对应的粒径。

D₉₅表示样品的累计粒度分布数达到95％时所对应的粒径。

<半柔性路面用灌浆料>

本发明的半柔性路面用灌浆料由包括如下组分的原料制备而成：硫铝酸盐水泥、微珠、减水剂、消泡剂、色浆和水。色浆选自北京麦尔化工科技有限公司生产的产品代码为8880718的迪纳尔水性涂料色浆或成都利瑞达新材料公司生产的“千彩源”牌青黑色色浆，例如水性炭黑色浆6800。本发明的半柔性路面用灌浆料可以仅由硫铝酸盐水泥、微珠、减水剂、消泡剂、色浆和水制备而成。本发明的半柔性路面用灌浆料无需添加稳定剂、早强剂或其他增强材料，即可达到较高的均质度和早期强度。

在本发明中，硫铝酸盐水泥的用量可以为50～75重量份；优选为50～70重量份；更优选为60～70重量份。硫铝酸盐水泥可以为低碱度硫铝酸盐水泥。优选地，硫铝酸盐水泥选自郑州市王楼水泥工业有限公司生产的“泰志”牌L·SAC42.5的低碱度硫铝酸盐水泥或北极熊建材有限公司生产的BS-CFR型标号为42.5R的抗裂双快高贝利特低碱度硫铝酸盐水泥中的一种。更优选地，硫铝酸盐水泥为郑州市王楼水泥工业有限公司生产的“泰志”牌L·SAC42.5的低碱度硫铝酸盐水泥。这样可以更好地改善半柔性路面用灌浆材料的均质度和早期强度。

在本发明中，微珠的用量可以为30～50重量份；优选为30～45重量份；更优选为30～40重量份。微珠中SiO₂含量可以≥50wt％，Al₂O₃含量可以≥20wt％，所述微珠的烧失量可以＜0.3wt％，D₁₀可以≤0.5μm，D₅₀可以≤3μm，D₉₅可以≤10μm。优选地，微珠选自河南铂润铸造材料有限公司生产的“铂润”牌68153型微珠或深圳道特科技有限公司生产的CZ-2UM型微珠中的一种。更优选地，微珠为河南铂润铸造材料有限公司生产的“铂润”牌68153型微珠。这样可以更好地改善半柔性路面用灌浆材料的均质度和早期强度。

在本发明中，减水剂的用量可以为0.2～0.8重量份；优选为0.2～0.5重量份；更优选为0.4～0.5重量份。减水剂可以为聚羧酸型减水剂；优选地，减水剂的减水率≥35％；更优选地，减水剂选自上海三瑞高分子材料有限公司生产的硫铝酸盐水泥专用SD-600P-R型粉末状聚羧酸型减水剂或上海云甘实业有限公司的硫铝酸盐水泥专用PC-0305型聚羧酸粉末减水剂。根据本发明的一个实施方式，所述减水剂为上海三瑞高分子材料有限公司生产的硫铝酸盐水泥专用SD-600P-R型粉末状聚羧酸型减水剂。这样可以更好地改善半柔性路面用灌浆材料的均质度和早期强度。

在本发明中，消泡剂的用量可以为0.05～0.5重量份；优选为0.1～0.4重量份；更优选为0.2～0.3重量份。消泡剂可以为聚醚类消泡剂。优选地，消泡剂选自上海三瑞高分子材料有限公司生产的VIVID-200(DFP)型消泡剂或上海云甘实业有限公司的XP-803型粉末消泡剂。更优选地，消泡剂为上海三瑞高分子材料有限公司生产的VIVID-200(DFP)型消泡剂。这样可以更好地改善半柔性路面用灌浆材料的均质度和早期强度。

在本发明中，色浆的用量可以为2～8重量份；优选为2～5重量份；更优选为3～4重量份。色浆可以选自北京麦尔化工科技有限公司生产的产品代码为8880718的迪纳尔水性涂料色浆或成都利瑞达新材料公司生产的“千彩源”牌青黑色色浆。优选地，色浆为北京麦尔化工科技有限公司生产的产品代码为8880718的迪纳尔水性涂料色浆。这样可以更好地改善半柔性路面用灌浆材料的均质度和早期强度。

在本发明中，水的用量可以为0.25～0.7重量份；优选为0.35～0.5重量份；更优选为0.37～0.4重量份。这样有利于达到适中的流动度，从而满足半柔性路面用灌浆料的使用要求。

本发明的半柔性路面用灌浆料的均质度≥30％；优选地，均质度≥32％；更优选地，均质度≥33％。养护3h的抗压强度≥12MPa；优选地，养护3h的抗压强度≥13MPa。养护7d的抗压强度≥34MPa；优选地，养护7d的抗压强度≥36MPa。养护3h的抗折强度≥2.5MPa；优选地，养护3h的抗折强度≥2.8。养护7d的抗折强度≥4.5MPa；优选地，养护7d的抗折强度≥5MPa。

根据本发明的一个实施方式，本发明的半柔性路面用灌浆料由包括如下组分的原料制备而成：硫铝酸盐水泥50～75重量份、微珠30～50重量份、减水剂0.2～0.8重量份、消泡剂0.05～0.5重量份、色浆2～8重量份和水0.25～0.7重量份。

根据本发明的另一个实施方式，本发明的半柔性路面用灌浆料由包括如下组分的原料制备而成：硫铝酸盐水泥50～70重量份，微珠30～45重量份，减水剂0.2～0.5重量份，消泡剂0.1～0.4重量份，色浆2～5重量份，水0.35～0.5重量份。

根据本发明的再一个实施方式，本发明的半柔性路面用灌浆料由包括如下组分的原料制备而成：硫铝酸盐水泥60～70重量份，微珠30～40重量份，减水剂0.4～0.5重量份，消泡剂0.2～0.3重量份，色浆3～4重量份，水0.37～0.4重量份。

根据本发明的又一个实施方式，本发明的半柔性路面用灌浆料由选自包括如下组分之一的原料制备而成：

(1)硫铝酸盐水泥60重量份，微珠40重量份，减水剂0.4重量份，消泡剂0.2重量份，色浆4重量份，水0.37重量份；

(2)硫铝酸盐水泥65重量份，微珠35重量份，减水剂0.5重量份，消泡剂0.2重量份，色浆4重量份，水0.38重量份；

(3)硫铝酸盐水泥70重量份，微珠30重量份，减水剂0.5重量份，消泡剂0.2重量份，色浆3重量份，水0.4重量份。

<半柔性路面用灌浆料的制备方法>

本发明的半柔性路面用灌浆料的制备方法包括如下步骤：

(1)将硫铝酸盐水泥、微珠、减水剂和消泡剂混合形成第一混合物；

(2)将第一混合物与0.5～0.8倍用量的色浆混合，形成第二混合物；然后将第二混合物与其余的色浆混合，形成第三混合物；将第三混合物与水混合，得到半柔性路面用灌浆料。

硫铝酸盐水泥、微珠、减水剂、消泡剂、色浆和水的选择及用量如前文所述。

本发明的制备方法首先将粉剂材料预先混合，在混合过程中促进了减水剂、消泡剂在粉剂材料中的分散，降低了灌浆料的混合时间，提高了浆体的均匀度。色浆分布加入粉剂中能够更好地与粉剂混合均匀，进一步提高浆体的均匀度。

在本发明中步骤(1)和步骤(2)可以在行星式搅拌机中进行。这样可以达到更好的混合效果，提高浆体的均匀度。

步骤(1)中的混合时间可以为20～30s；优选为22～30s；更优选为22～28s。行星式搅拌机的转速可以为35～55rpm，优选为35～50rpm，更优选35～45rpm。

将第一混合物与0.5～0.8倍用量的色浆混合，形成第二混合物。优选地，将第一混合物与0.6～0.7倍用量的色浆混合，形成第二混合物。

第一混合物与色浆的混合时间可以为20～40s；优选为25～35s；更优选为28～32s。行星式搅拌机的转速可以为45～65rpm，优选为45～60rpm，更优选45～55rpm。

第二混合物与色浆的混合时间可以为30～40s；优选为35～40s；更优选为35～38s。行星式搅拌机的转速可以为45～65rpm，优选为45～60rpm，更优选45～55rpm。

第三混合物与水的混合时间可以为50～60s；优选为50～68s；更优选为55～68s。行星式搅拌机的转速可以为45～65rpm，优选为50～65rpm，更优选50～60rpm。

<用途>

本发明还提供了一种色浆在提高半柔性路面用灌浆料的均质度和/或早期强度中的用途，所述色浆选自北京麦尔化工科技有限公司生产的产品代码为8880718的迪纳尔水性涂料色浆或成都利瑞达新材料公司生产的“千彩源”牌青黑色色浆。优选地，所述色浆为北京麦尔化工科技有限公司生产的产品代码为8880718的迪纳尔水性涂料色浆。优选地，本发明的用途包括如下步骤：(1)将硫铝酸盐水泥、微珠、减水剂和消泡剂混合形成第一混合物；(2)将第一混合物与0.5～0.8倍用量的色浆混合，形成第二混合物；然后将第二混合物与其余的色浆混合，形成第三混合物；将第三混合物与水混合，得到半柔性路面用灌浆料。所述原料的选择和用量如前文所述。具体的制备工艺及参数如前文所述。

下面介绍以下实施例所使用的原料：

硫铝酸盐水泥为郑州市王楼水泥工业有限公司生产的“泰志”牌L·SAC42.5的低碱度硫铝酸盐水泥，其比表面积为400m²/kg，初凝时间22min，终凝时间35min，3d抗压强度和抗折强度分别为33.7MPa和6.6MPa，28d抗压强度和抗折强度分别为46.2MPa和7.0MPa；

微珠为河南铂润铸造材料有限公司生产的“铂润”牌68153型精细沉珠，其中SiO₂含量为52wt％，Al₂O₃≥23wt％，烧失量＜0.3wt％，细度D₁₀＝0.3μm，D₅₀＝1.9μm，D₉₅＝8.5μm；

减水剂为上海三瑞高分子材料有限公司生产的硫铝酸盐水泥专用SD-600P-R型粉末状聚羧酸型减水剂，减水率为36％；

消泡剂为上海三瑞高分子材料有限公司生产的VIVID-200(DFP)型粉状消泡剂，其PH值(25℃)7.2，体积增加率2.1％，消泡时间为3min。

实施例1～3和对比例1

(1)将硫铝酸盐水泥、微珠、减水剂和消泡剂在行星式搅拌机中在40rpm的条件下搅拌25s，形成第一混合物；

(2)向行星式搅拌机加入2/3倍用量的色浆与第一混合物在50rpm的条件下搅拌30s，形成第二混合物；然后将第二混合物与其余1/3倍用量的色浆在行星式搅拌机中在50rpm的条件下搅拌35s，形成第三混合物；向第三混合物中加入水，然后在行星式搅拌机中在55rpm的条件下搅拌55s，得到半柔性路面用灌浆料。

色浆为北京麦尔化工科技有限公司生产的迪纳尔水性涂料色浆(产品代码8880718，颜料索引号P·BK·7)，其粘度85KU，细度23μm，色差△E＝0.8，耐光性8，耐候性5级。

各组分用量如表1所示。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1
					硫铝酸盐水泥/重量份	60	65	70	60
微珠/重量份	40	35	30	40
					减水剂/重量份	0.4	0.5	0.5	0.4
消泡剂/重量份	0.2	0.2	0.2	0.2
					色浆/重量份	4	4	3	--
水/重量份	0.37	0.38	0.4	0.45

对比例2

除色浆选用上海劳安涂料有限公司生产的FBRN8503型黑色色浆，微珠用量为40重量份，减水剂用量为0.4重量份，色浆用量为3重量份，水用量为0.38重量份外，其余同实施例2，所用色浆的粘度为65KU，细度为28μm，色差△E＝0.8，耐光性为8，耐候性为4级。

实验例

流动度的测试方法：

按照人民交通出版社出版的2009年版的《半柔性路面应用技术指南》附录B中水泥基砂浆流动度的测定方法进行测定，具体方法如下：

器材：漏斗：上端内径为178mm，下端内径为13mm，流出管长38mm。

测试前对漏斗进行标定，方法如下：将漏斗置于漏斗支架上稳定调正，先用水润湿，然后倒入适量的水，当水从流出管下端流出时开始计时，确定出水时间在8±0.2s时的加水刻度线，作为灌浆料流动度测试时灌浆料的倒入量的标记线。

将灌浆料充分拌合均匀，不出现分层离析的现象；将漏斗稳定调正；先用水冲洗漏斗内壁，保持内壁润湿；向润湿后的漏斗内倒入拌合均匀的灌浆料，先让适量的灌浆料从流出管下端流出，然后用手指堵住流出管下端的流出口，继续向漏斗内注入灌浆料至标记线；然后放开手指，灌浆料流出时开始计时，直到灌浆料出现瞬间完全间断的时刻，该时刻即为灌浆料的流动度，精确至0.1s。同一灌浆料进行3次实验，取平均值作为最后结果。

终凝时间的测试方法：

按照《水泥标准用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T1346-2011)中8.4节水泥的终凝时间测试方法。

均质度的测试方法：

将浆体放置在烧杯中静止20min后，倒出上面的浆体，直到浆体出现完全瞬间间断的时刻，计倒出的浆体计为m₁，烧杯中剩余的质量计为m₂，则浆体的均质度λ按照公式计算：

抗压强度的测试方法：

按照GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》中水泥胶砂抗压强度的测试方法。

抗折强度的测试方法：

抗折强度的测试方法参考GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》中水泥胶砂抗折强度的测试方法。

所得实验结果如表2所示。

表2

由表2可以看出，实施例1～3和对比例1相比，其流动性和终凝时间大致相当，但是实施例1～3的均质度、抗压强度和抗折强度明显有所提高。虽然对比例2中也加入色浆，但是该色浆并不能显著改善灌浆料的均质度、抗压强度和抗折强度。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (3)

1.一种色浆在提高半柔性路面用灌浆料的均质度中的用途，其特征在于，所述半柔性路面用灌浆料由50～70重量份硫铝酸盐水泥，30～45重量份微珠，0.2～0.5重量份减水剂，0.1～0.4重量份消泡剂，2～5重量份色浆和0.35～0.5重量份水组成的原料制备而成；

其中，所述色浆选自北京麦尔化工科技有限公司生产的产品代码为8880718的迪纳尔水性涂料色浆；

其中，所述硫铝酸盐水泥为低碱度硫铝酸盐水泥；所述微珠中SiO₂含量≥50wt％，Al₂O₃含量≥20wt％，所述微珠的烧失量＜0.3wt％，D₁₀≤0.5μm，D₅₀≤3μm，D₉₅≤10μm；所述减水剂为聚羧酸型减水剂；所述消泡剂为聚醚类消泡剂；

其中，所述半柔性路面用灌浆料的均质度≥30％，所述半柔性路面用灌浆料养护3h的抗压强度≥12MPa，所述半柔性路面用灌浆料养护7d的抗压强度≥34MPa，所述半柔性路面用灌浆料养护3h的抗折强度≥2.5MPa，所述半柔性路面用灌浆料养护7d的抗折强度≥4.5MPa。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥为郑州市王楼水泥工业有限公司生产的“泰志”牌L·SAC42.5的低碱度硫铝酸盐水泥，所述微珠为河南铂润铸造材料有限公司生产的“铂润”牌68153型微珠，所述减水剂为上海三瑞高分子材料有限公司生产的SD-600P-R型聚羧酸型减水剂，所述消泡剂为上海三瑞高分子材料有限公司生产的VIVID-200DFP型消泡剂。

3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将硫铝酸盐水泥、微珠、减水剂和消泡剂混合形成第一混合物；

(2)将第一混合物与0.5～0.8倍用量的色浆混合，形成第二混合物；然后将第二混合物与其余的色浆混合，形成第三混合物；将第三混合物与水混合，得到半柔性路面用灌浆料。