一種隧道路面用抗滑水泥砂漿及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種隧道路面用抗滑水泥砂漿及其制備方法，該抗滑水泥砂漿按質量百分比，由以下成份制成：水泥26～36、砂48～58、聚合物8～18、水3～10、減水劑0.03～0.07、消泡劑0.01～0.04以及穩定劑0.01～0.06。其制備方法包括如下步驟：按抗滑水泥砂漿中各成份的質量百分比，取以下原料：水泥、砂、聚合物、水、減水劑、消泡劑以及穩定劑，備用；將水泥、砂倒入攪拌釜進行預混，集中成堆；將水加入水泥、砂混合物凹坑中，攪拌，再次將拌合物集中成堆；將聚合物乳液加入上述的拌合物凹坑中進行機械攪拌，并將拌合物集中成堆；分別緩慢加入減水劑、消泡劑和穩定劑，攪拌均勻，制得抗滑水泥砂漿。本發明制備的抗滑水泥砂漿和易性好、早期強度高、可有效改善隧道路面抗滑性能。
【專利說明】一種隧道路面用抗滑水泥砂漿及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及道路材料【技術領域】，具體涉及一種隧道路面用抗滑水泥砂漿及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 隨著國民經濟的快速發展和綜合國力的迅速增強，我國公路隧道建設發展迅速。 然而，隧道混凝土路面在行車荷載的作用下，易被磨光、磨平，逐漸失去原有的抗滑性能，導 致路面和汽車輪胎之間的摩擦系數急劇降低，一旦遭遇雨雪天氣，車輛易發生側滑甚至碰 撞等更為嚴重的交通事故。不僅給人們生命財產安全造成巨大損失，同時也對車輛和交通 設施造成巨大破壞，降低道路的運輸效率，給客貨運輸造成極大不便。
[0003] 水泥砂漿作為隧道水泥路面的主要養護材料被廣泛地用于隧道水泥路面的病害 處置和修補。普通水泥砂漿抗壓強度高，但存在脆性較大、韌性不足，且抗沖擊、耐磨性能差 等缺點。聚合物水泥砂漿雖具有良好的抗折、抗壓強度以及粘結性能，但用于隧道水泥路 面養護和維修時，未考慮隧道潮濕及酸性氣體的環境因素對其抗滑性能及其耐久性能的影 響。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種隧道路面用抗滑水泥砂漿及其制備方法，該抗滑水泥 砂漿和易性好、早期強度高、可有效改善隧道路面抗滑性能。本發明抗滑水泥砂漿特別適合 于隧道路面養護工作，可實現快速施工，及時開放交通。
[0005] 為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案予以實現：
[0006] 一種隧道路面用抗滑水泥砂漿，按質量百分比，由以下成份制成：水泥26?36%、 砂48?58%、聚合物8?18%、水3?10%、減水劑0· 03?0· 07%、消泡劑0· 01?0· 04% 以及穩定劑〇. 01?〇. 06%。
[0007] 本發明進一步的改進在于：所述的水泥為42. 5R或52. 5R硅酸鹽水泥中的任意一 種。
[0008] 本發明進一步的改進在于：所述的砂為硬質酸性石料，且為中砂，細度模數為 3. 0-2. 3,其中，硬質酸性石料選用石英巖、花崗巖或砂巖進行破碎的機制砂。其中，砂需要 經過水洗，洗去表面的灰塵泥土，并進行充分烘干。
[0009] 本發明進一步的改進在于：所述的聚合物是丁苯乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯酯乳 液、乙烯-醋酸乙烯酯乳液、環氧樹脂中的任意一種或兩種以上的混合物。
[0010] 本發明進一步的改進在于：所述的水滿足版本為JGJ63-2006的《水泥混凝土路面 施工技術規范》中混凝土拌合用水標準。
[0011] 本發明進一步的改進在于：所述的減水劑為萘系減水劑、脂肪族磺酸鹽類減水劑、 三聚氰胺磺酸鹽甲基醛系減水劑或聚羧酸系減水劑中的任意一種。
[0012] 本發明進一步的改進在于：所述的消泡劑為有機硅氧烷、聚醚或硅醚中的任意一 種。
[0013] 本發明進一步的改進在于：所述的穩定劑為聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或CaCl2中的任 意一種或兩種以上的混合物。
[0014] -種隧道路面用抗滑水泥砂漿的制備方法，包括如下步驟：
[0015] 1)按質量百分比，取以下原料：水泥26?36%、砂48?58%、聚合物8?18%、 水3?10%、減水劑0. 03?0. 07%、消泡劑0. 01?0. 04%以及穩定劑0. 01?0. 06%，備 用；
[0016] 2)將水泥、砂倒入攪拌釜進行預混，集中成堆并在中間挖一凹坑；
[0017] 3)將水加入水泥、砂混合物凹坑中，攪拌，再次將拌合物集中成堆并在中間挖一凹 坑；
[0018] 4)將聚合物乳液加入步驟3)中的拌合物凹坑中進行攪拌，并將拌合物集中成堆 并在中間挖一凹坑；
[0019] 5)分別緩慢加入減水劑、消泡劑和穩定劑，攪拌均勻，制得抗滑水泥砂漿。
[0020] 本發明進一步的改進在于，攪拌釜選用無錫建儀儀器機械有限公司生產的攪拌 釜，其型號為JJ-5。其中，所述的攪拌釜需在實驗前清洗干凈，并擦拭表面的水。
[0021] 與現有技術相比，本發明抗滑水泥砂漿具有如下技術特點：
[0022] (1)本發明抗滑水泥砂漿在材料組成設計及施工過程中，通過對聚合物水泥砂漿 的宏觀構造及微觀結構分析，選擇了有益于抗滑性能的原材料及配比，并對施工工藝進行 了優化。因而，本發明抗滑水泥砂漿可以有效地改善了隧道混凝土路面抗滑性能較差的問 題，提高了行車安全性能，具有較好的社會效益。
[0023] (2)本發明的抗滑水泥砂漿由于聚合物可在砂漿內部形成網狀結構的柔性膜，不 僅能和舊水泥路面緊密粘結，還能有效地包裹住骨料，并形成特殊的紋理，使固化后的水泥 砂漿具有良好的力學強度和摩擦性能。同時由于聚合物柔性可有效地將荷載傳遞到路面結 構層，從而延長了路面的使用壽命，具有較好的經濟效益。
[0024] (3)本發明抗滑水泥砂漿耐久性良好，可有效抵抗隧道內酸性氣體環境及路面積 水水、油污的侵蝕。
[0025] (4)本發明抗滑水泥砂漿常溫下拌合均勻即可使用，能源消耗低、環境污染小。且 早期強度高，施工工期短，可在施工4-6小時后開放交通，保證隧道正常通行。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合實施例進一步闡明本發明的內容。
[0027] 實施例1
[0028] 將28. 9份（質量份，以下相同）水泥、55份石英砂（細度模數2. 52)倒入攪拌釜 中手動預混；將3份水加入水泥、砂混合物中進行機械攪拌60s ;將10份苯丙乳液（固含量 為38% )倒入攪拌釜，并將剩余的3份水分2次對盛放苯丙乳液的容器進行沖洗后倒入反 應釜中進行攪拌120s ;分別緩慢地加入0. 05份萘系減水劑、0. 02份有機硅氧烷和0. 03份 聚丙烯酰胺，攪拌均勻，即得到一種抗滑水泥砂漿。
[0029] 依據《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》（JTG E30-2005)測試砂漿的凝結時 間，其初凝時間為285min，終凝時間為515min。考慮到抗滑層厚度較小，施工后與空氣接觸 面積大，完全可以滿足施工后4-6小時開放交通的要求。
[0030] 同樣的，依據《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程》（JTG E30-2005)對砂漿成 型、養護，測試其力學性能。抗滑水泥砂漿的3d抗折強度為3. 7MPa，抗壓強度為24. 6MPa。
[0031] 實施例2
[0032] 將28份水泥、54. 88份砂倒入攪拌釜中手動預混；將2. 5份水加入水泥、砂混合物 中進行機械攪拌60s ;將12份聚醋酸乙烯酯乳液（固含量為40% )倒入攪拌釜，并將剩余 的2. 5份水分2次對盛放聚合物的容器進行沖洗后倒入反應釜中進行攪拌120s ;分別緩慢 地加入0. 04份聚羧酸系減水劑、0. 03份有機硅氧烷和0. 02份聚乙烯醇，0. 03份聚丙烯酰 胺，攪拌均勻，即得到一種抗滑水泥砂漿。其初凝時間為265min、終凝時間為500min ;3d抗 折強度為4. 6MPa，抗壓強度為27. 8MPa。
[0033] 實施例3
[0034] 將28. 5份水泥、56. 39份石英砂倒入攪拌釜中手動預混；將2份水加入水泥、砂混 合物中進行機械攪拌90s ;將11份乙烯-醋酸乙烯酯乳液（固含量為40% )倒入攪拌釜， 并將剩余的2份水分2次對盛放聚合物的容器進行沖洗后倒入反應釜中進行攪拌120s ;分 別緩慢地加入〇. 04份聚羧酸系減水劑、0. 03份硅醚和0. 04份聚丙烯酰胺，攪拌均勻，即得 到一種抗滑水泥砂漿。其初凝時間為265min、終凝時間為505min ;3d抗折強度為4. 9MPa， 抗壓強度為28. 8MPa。
[0035] 采用萬能試驗機"8"字模試塊對上述砂漿進行拉伸性能測試，按如下步驟進行：
[0036] 按照實施例1、2、3制備砂漿，采用"8"字型砂漿試模成型，每組成型5個試件。然 后在溫度為（20 士 3) °C、相對濕度彡80%的養護室內養護3d。
[0037] 取出試件后，用布擦去表面粘附的顆粒，測量試件中間部位的尺寸： I. 55cmX2. 41cm = 3. 73cm2。
[0038] 將試件放置在萬能試驗機中，并用夾具固定好，開啟試驗程序。以5mm/min的速度 均勻加荷至試件破壞，并及時保存程序生成的試驗數據，具體如下表所示。
【權利要求】
1. 一種隧道路面用抗滑水泥砂漿，其特征在于：按質量百分比，由以下成份制成：水泥 26?36%、砂48?58%、聚合物8?18%、水3?10%、減水劑0. 03?0. 07%、消泡劑 0? 01?0? 04%以及穩定劑0? 01?0? 06%。
2. 根據權利要求1所述的一種隧道路面用抗滑水泥砂漿，其特征在于：所述的水泥為 42. 5R或52. 5R硅酸鹽水泥中的任意一種。
3. 根據權利要求1所述的一種隧道路面用抗滑水泥砂漿，其特征在于：所述的砂為硬 質酸性石料，且為中砂，細度模數為3. 0-2. 3,其中，硬質酸性石料選用石英巖、花崗巖或砂 巖進行破碎的機制砂。
4. 根據權利要求1所述的一種隧道路面用抗滑水泥砂漿，其特征在于：所述的聚合物 是丁苯乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯酯乳液、乙烯-醋酸乙烯酯乳液、環氧樹脂中的任意一 種或兩種以上的混合物。
5. 根據權利要求1所述的一種隧道路面用抗滑水泥砂漿，其特征在于：所述的水滿足 版本為JGJ63-2006的《水泥混凝土路面施工技術規范》中混凝土拌合用水標準。
6. 根據權利要求1所述的一種隧道路面用抗滑水泥砂漿，其特征在于：所述的減水劑 為萘系減水劑、脂肪族磺酸鹽類減水劑、三聚氰胺磺酸鹽甲基醛系減水劑或聚羧酸系減水 劑中的任意一種。
7. 根據權利要求1所述的一種隧道路面用抗滑水泥砂漿，其特征在于：所述的消泡劑 為有機硅氧烷、聚醚或硅醚中的任意一種。
8. 根據權利要求1所述的一種隧道路面用抗滑水泥砂漿，其特征在于：所述的穩定劑 為聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或CaCl2*的任意一種或兩種以上的混合物。
9. 權利要求1至8中任一項所述的一種隧道路面用抗滑水泥砂漿的制備方法，其特征 在于，包括如下步驟： 1) 按質量百分比，取以下原料：水泥26?36%、砂48?58%、聚合物8?18%、水3? 10%、減水劑0. 03?0. 07%、消泡劑0. 01?0. 04%以及穩定劑0. 01?0. 06%，備用； 2) 將水泥、砂倒入攪拌釜進行預混，集中成堆并在中間挖一凹坑； 3) 將水加入水泥、砂混合物凹坑中，攪拌，再次將拌合物集中成堆并在中間挖一凹坑； 4) 將聚合物乳液加入步驟3)中的拌合物凹坑中進行攪拌，并將拌合物集中成堆并在 中間挖一凹坑； 5) 分別緩慢加入減水劑、消泡劑和穩定劑，攪拌均勻，制得抗滑水泥砂漿。
【文檔編號】C04B14/06GK104446242SQ201410654535
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】陳華鑫, 尹艷平, 況棟梁, 宋莉芳, 高盼, 張敏, 李廷 申請人:長安大學