CN112624699A - 道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂 - Google Patents

道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，属于道路工程领域。所述粘结剂由粉剂和液体组分组成，粉剂由特定重量配比的水泥、细沙、赤泥、粉煤灰、减水剂、膨胀剂、增稠剂、消泡剂一、触变剂和可再分散乳胶粉混合而成，液体组分由氯醚树脂乳液、水、消泡剂二、稳定剂混合而成。与现有技术相比，本发明制备道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂能够实现新旧水稳基层的接缝的有效粘结，提高了路面结构的整体性，减少道路纵缝和封缝，提高道路的承载力和寿命，具有很好的推广应用价值。

Description

道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体提供一种道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂。
背景技术
随着近几年我国路网的逐渐形成，道路的养护、维修、扩容成为近几年道路发展的主要方向，随着道路的大修和改扩建的进行，道路中出现大量的新旧水稳基层或底基层的拼接，按照传统的对新旧水稳的拼接处置方法，绝大部分都是土工格栅或者防水土工布，但通过大量的工程实践证明，此种处置方法有效性并不理想，道路在拼接处的经常发生横向和纵向裂缝，影响道路的使用寿命，因此如何使纵缝或横缝得到有效的处置和拼接，是需要解决的问题。
在新旧水稳基层的纵向和横向拼接属于一种冷态的拼接，水稳基层限于材料的特性，与新水稳材料的粘结性并不理想。目前也有部分学者对新旧水稳基层的拼接做过初步的探索，但是方法过于简便，只是采用常规的水泥浆或者涂抹乳化沥青，这些材料粘结强度低，耐久性差，不适合精细化的、大规模的接缝处置，因此需要研究一种针对新旧水稳基层材料特点的接缝粘结材料。
发明内容
本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种能够使接缝处的材料抗拉和抗剪强度显著提高的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，由粉剂和液体组分组成，
所述粉剂由以下重量配比的原料混合而成：
Figure BDA0002852762760000011
Figure BDA0002852762760000021
所述液体组分由以下重量配比的原料混合而成：
Figure BDA0002852762760000022
粉剂各原料的重量配比优选为：
Figure BDA0002852762760000023
液体组分各原料的重量配比优选为：
Figure BDA0002852762760000024
所述水泥可选用42.5型硅酸盐水泥、42.5型普通硅酸盐水泥，为了与冷再生采用的缓凝水泥相匹配，优选为缓凝42.5型硅酸盐水泥，能够减少强度的形成梯度，减少材料的收缩特性。
所述细沙优选为70-100目的河沙或机制砂，这是由于过粗的沙子不利于灌入，过细的沙子导致需水量增加，开裂风险提高。
所述赤泥优选为电解铝低毒性的赤泥，要求干燥，呈粉末状，目数不小于100目。
所述粉煤灰采用F类粉煤灰，达到2级以上的标准。
所述减水剂可选用粉末聚羧酸减水剂和/或木质素磺酸盐，优选为粉末聚羧酸减水剂，在实现优异的减水效果的同时，能够实现与粉剂中其它组分的良好配伍，以及与氯醚树脂乳液良好的相容性。
所述膨胀剂可选用UEA系列膨胀剂和/或CSA膨胀剂，优选为UEA系列膨胀剂，可以为粉剂与液体组分混合后的浆体提供膨胀特性，使浆体产生微膨胀性，提高接缝的粘结强度。
所述增稠剂可选用羟丙基甲基纤维素或者粉末状脂肪酸聚氧乙烯酯，优选为羟丙基甲基纤维素，用于增加粉料组分与液体组分混合料的浆体的稳定性。
所述触变剂优选为硅酸镁铝和/或白炭黑，用于提高粉料组分与液体组分混合料的浆体的灌注效果，防止浆体灌入后四处流动，影响接缝部位的浆体富集程度。两者复配使用时，硅酸镁铝和白炭黑可以任意比例混掺使用。
所述可再分散乳胶粉用于提高体系的粘结强度并提高材料的柔性，减少开裂，优选为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的一种或者几种组合。
所述氯醚树脂乳液用于改善旧水稳材料表面的性能，增加粉料组分与液体组分混合料的浆体的水化产物的粘结性能，其固含量优选为30％-60％(质量百分比)，特别优选为35％-40％(质量百分比)。
消泡剂用于消除气泡，其中，所述消泡剂一优选为有机硅类消泡剂，主要有效解决粉剂组分在搅拌过程中的气泡，增加粉料组分与液体组分混合料的浆体的流动型和渗透性；所述消泡剂二优选为聚氧乙烯醚或聚甲基硅氧烷中的一种，用以消除液体组分在混合过程中产生的气泡。
所述稳定剂可选用羟甲基纤维素钠(CMC)或聚乙二醇，优选为羟甲基纤维素钠，用以提高液体组分混合后的储存稳定性。
进一步的，本发明还给出上述道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂的制备方法。
粉剂的制备：
将水泥、细沙、粉煤灰、赤泥先行混合搅拌均匀，而后加入减水剂、膨胀剂、增稠剂、消泡剂一、触变剂和可再分散乳胶粉，充分搅拌均匀，而后装袋备用。
液体组分的制备：
将水、消泡剂二、稳定剂先行搅拌均匀，而后缓缓加入氯醚树脂乳液，并搅拌均匀，备用。
一般液体组分在粘结剂使用前2小时内配好，不宜长时间储存。在道路接缝处理时，按比例称取粉剂组分和液体组分，将粉剂加入到装有液体组分的不停搅拌的搅拌设备中，通过充分搅拌形成具有一定流动性的浆体。
粉剂和液体组分的重量比优选为1:(0.3-0.6),混合后浆体的流动度要求优选为13-18s。
和现有技术相比，本发明的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂具有以下突出的有益效果：
(一)采用粉料组分和液体组分结合的方式生产接缝粘结剂，充分发挥各种材料的优势,如粉料部分中的可再分散乳胶粉主要是用来保证灌入后的部位不会因水泥的作用变得太脆，疲劳性能太差，另外提供一定的粘结性，液体部分中的乳液主要是提供界面粘结力和润湿效果，两者综合发挥作用，较单独使用，能够更好的提升道路结构的完整性；
(二)粉剂和液体组分混合后的浆体对旧水稳材料极佳的浸润性，而触变剂的加入可节省浆体的用量，并提高浆体在接缝处的富集程度，提高接缝的质量；
(三)相对于传统的简易接缝材料，粉剂和液体组分混合后的浆体在强度形成过程中具有膨胀特性，减少了接缝位置开裂的风险；
(四)相对于传统的简易接缝材料，本接缝粘结剂可以使接缝处的材料抗拉和抗剪强度显著提高，接缝处材料的耐久性好；
(五)添加有大量赤泥，一方面充分利用废旧资源，另一方面利用了赤泥的独特物理性质，具有一定的固化强度，且干缩特性小，赤泥在整个体系中作为非亲水性填料使用，其中的钠盐可以加速水泥强度的形成，使接缝能够尽早达到使用性能，最后，赤泥是一种红色物质，拌合出来的浆料呈现红色便于在施工中观察浆料的灌注效果；
(六)各物料共同作用，解决了新旧水稳基层材料之间的粘结问题，提高了道路结构的完整性，减少拼接处的开裂，提高道路的使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例一：
【原材料及配比】
原料说明：
赤泥：电解铝赤泥，取自山东铝厂；
粉煤灰：取自济南热电厂；
可再分散乳胶粉：瓦克化学(中国)有限公司，型号4115N；
其他原材料均为市售常规产品。
各原料配比见表1。
表1原材料及配比
Figure BDA0002852762760000051
Figure BDA0002852762760000061
【制备方法】
粉剂的制备：
按表1的物料用量称取各粉剂原料后，将水泥、细沙、粉煤灰、赤泥先行混合搅拌均匀，而后加入减水剂、膨胀剂、增稠剂、消泡剂一、触变剂和可再分散乳胶粉，充分搅拌均匀，得到例1-例9的粉剂。
液体组分的制备：
按表1的物料用量称取各液体组分原料后，将水、消泡剂二、稳定剂先行搅拌均匀，而后缓缓加入氯醚树脂乳液，并搅拌均匀，得到例1-例8、例10的液体组分。
一般液体组分在粘结剂使用前2小时内配好，不宜长时间储存。
【性能测试】
对例1-例10所得粘结剂进行性能检测，并以相同的施工条件进行道路新老水稳基层冷态拼接试验(包括普通水泥浆试验)。
将例1-10所得粘结剂及普通水泥浆分别注入刚摊铺完成，但还未碾压的接缝处，注入量以液体能渗入到接缝底部为准，而后接缝处进行碾压。在冷再生养生7d后对路面取芯进行不同放置日期的间接拉伸试验，试验结果见表2。
表2试验结果
Figure BDA0002852762760000071
注：(1)粘结剂流动型试验，采用水泥浆体流动度测试方法(倒坠法)，试验方法按照按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》的要求进行试验。
(2)简介拉伸强度试验按照以下方法进行：①路面修筑完成7天后在原路面接缝处取芯，取芯直径150mm，取芯时保证接缝在试件中心位置；②芯样取出后，3小时内将芯样切成高100mm的时间；③在标养20℃条件下，泡水24小时，而后进行劈裂试验；④7d和21d的试验是分别在标养环境下，防止6d和20d，而后在标养20℃条件下，泡水24小时，最后进行劈裂试验。
由表2结果可以看出，例1-例8接缝粘结剂较同计量普通水泥浆的间接拉伸强度更高，接缝的粘结性能更好，中间也存在细微的差异，主要有以下结论：(1)例1-例3，液体组分不变化，粉剂中的配方变化水泥剂量后，试件的间接拉伸强度随水泥的含量提高而提高，都能提高较高的粘结强度，但例3较例2的提高幅度并不显著，因此后续试验选定例2的水泥用量；(2)例4和例5对比两种触变剂和消泡剂，效果基本相同，例5的结果较好；(3)例6-例8对比不同固含量的氯醚树脂乳液，实验表明，三种材料都能满足要求，随着氯醚树脂乳液的固含量的增加，强度出现一定的增加，粘结效果更好；(4)例9为在液体组分全部为水的情况下，其流动性较好，但是材料的粘结性较差，主要是旧水稳表面的处理问题，因此缺少液体组分的配方后，整个体系的粘结有效性下降；(5)例10为只采用液体组分进行灌注，由于缺少有效的活性成分，粘结性能较差，且不随龄期的增长而增加，整体效果较差；(6)纯水泥的灌注配方的效果同例9较为相似，粘结效果较差，且此对比组中的水泥用量较高，存在较大的缩裂风险。

Claims (10)

1.道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：
由粉剂和液体组分组成，
所述粉剂由以下重量配比的原料混合而成：
Figure FDA0002852762750000011
所述液体组分由以下重量配比的原料混合而成：
Figure FDA0002852762750000012
2.根据权利要求1所述的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：粉剂和液体组分的重量比为1:(0.3-0.6),混合后浆体的流动度要求为13-18s。
3.根据权利要求1或2所述的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：所述减水剂为粉末聚羧酸减水剂和/或木质素磺酸盐。
4.根据权利要求1或2所述的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：所述膨胀剂为UEA系列膨胀剂和/或CSA膨胀剂。
5.根据权利要求1或2所述的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素或者粉末状脂肪酸聚氧乙烯酯。
6.根据权利要求1或2所述的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：所述消泡剂一为有机硅类消泡剂。
7.根据权利要求1或2所述的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：所述的触变剂为硅酸镁铝和/或白炭黑。
8.根据权利要求1或2所述的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：所述可再分散乳胶粉为乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的一种或者几种组合。
9.根据权利要求1或2所述的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：所述消泡剂二为聚氧乙烯醚和/或聚甲基硅氧烷。
10.根据权利要求1或2所述的道路新老水稳基层冷态拼接粘结剂，其特征在于：所述稳定剂为羟甲基纤维素钠或聚乙二醇。
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