一种用于季冻区路面基层材料的抗裂剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于季冻区路面基层材料的抗裂剂及其制备方法，所述抗裂剂包括40％～60％的粉煤灰；8％～15％的石膏；30％～45％的矿物灰渣；0.1％～0.5％的有机纤维；1％～5％的活化素；所述组分含量的总和为100％，以抗裂剂的总质量计。本发明专利技术的抗裂剂通过各组分的相互作用，能够有效地补偿路面基层收缩引起的开裂。将该抗裂剂添加于道路基层稳定粒料中，添加该抗裂剂制备而成的路面基层材料可进一步改良材料的力学、耐久等性能，并有效补偿和减少路面基层的收缩开裂。本发明专利技术提供了一种湿度小、温差大及冻融严重的季冻地区降低路面基层开裂的有效途径。

An anti crack agent and its preparation method for the base material of the pavement in the seasonally frozen area

【技术实现步骤摘要】
一种用于季冻区路面基层材料的抗裂剂及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种用于季冻区路面基层材料的抗裂剂及其制备方法。
技术介绍
水泥稳定粒料基层强度高、承载力强、稳定性好、施工灵活机动，是我国高等级公路的主要基层类型，占半刚性基层的80％以上，但是水泥稳定类基层极易产生密集的收缩裂缝，路面基层的开裂引起了严重的反射裂缝，反射裂缝的存在也诱发了系列的路面病害特别是路面的早期病害，严重影响了道路的服役寿命，近年来随着水泥新标准的实施，其收缩开裂更为严重，给国民经济带来巨大的损失，尤其在内蒙古自治区等气候干燥、温差大、冻融严重的季冻地区已成为我国水泥稳定类路面基层开裂最为严重的地区之一。目前针对水泥稳定类路面基层的防裂技术以及裂缝处理措施主要存在以下问题：(1)针对普硅水泥稳定类路面基层容易开裂，普遍采用混合水泥(矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥)对粒料进行稳定，这样能够在一定程度上减低基层的开裂情况，但效果并不明显，水泥类基层开裂现象依然十分明显。且会出现基层强度过低等现象，严重影响施工质量；(2)通过采用膨胀水泥、加入少量阻裂剂等方法对基层进行防裂。但存在造价高、施工工艺复杂且难以把控等问题，故很少采用；(3)通过调整水泥生料配方进行优化水泥的矿物组成来达到水泥收缩小、凝结时间长等特点，但会使水泥生产工艺复杂化，且产品用途单一，成本亦会增加；(4)通过调整集料级配，使集料中粗颗粒含量增加进而抑制基层开裂。但会严重影响水泥稳定粒料力学性能、疲劳性能等其它路用性能，同时在施工过程中出现严重的离析现象，施工效果明显恶化；(5)通过掺入粉煤灰，形成水泥粉煤灰稳定碎石来防止开裂。但由于该类材料的组成设计方法不完善，从而导致应用效果并不理想，甚至出现收缩开裂加剧，施工性能恶化的现象；(6)当基层摊铺完后，往往采用一些被动性的裂缝处理措施。采用预切逢法在基层上切割一些裂缝以释放收缩应力，但基层是一种半刚性材料，切逢后板体的中央依然会有裂缝产生，而且人工切逢难以处理，也会诱发反射裂缝。或采用一种预裂法处理水泥稳定基层的开裂以防止反射裂缝的发生。先将成型的基层经过长时间的放置，基层充分开裂破坏后进行彻底处理，以防止面层反射裂缝的发生，但实施的结果也并不理想，而且极大地影响了基层材料的长期性能，对工程进度也有极大影响。而当基层裂缝出现时，则只能采用土工布或玻纤网进行搭接以及返工的措施，大大提高的工程造价与施工复杂程度。因此，研发水泥稳定类路面基层的防裂技术，特别是研制抗裂剂，是提高水泥稳定类基层及半刚性基层沥青路面质量的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对季冻区路面基层抗裂性差、开裂严重引起的反射裂缝而诱发系列的路面病害等问题，提供一种用于季冻区路面基层材料的抗裂剂及其制备方法，制备方法简单且易于实施，利用该抗裂剂制成的路面基层材料具有良好的材料力学、耐久等其他性能，并能有效补偿和减少路面基层的收缩开裂，显著降低路面基层的裂缝产生率，在我国半刚性路面基层中具有良好的应用前景。为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：根据本专利技术的一个方面，提供一种用于季冻区路面基层材料的抗裂剂，包括：40％～60％的粉煤灰；8％～15％的石膏；30％～45％的矿物灰渣；0.1％～0.5％的有机纤维；1％～5％的活化素；所述组分含量的总和为100％，以抗裂剂的总质量计。优选的，所述粉煤灰主要化学成分包括SiO2、Al2O3，含水量≤35％，烧失量<10％，比表面积≥2500cm2/g，7d活度大于0.5。优选的，所述石膏包括硬石膏、二水石膏、氟石膏和磷石膏中的一种或多种。优选的，所述石膏中三氧化硫的质量含量为40～50％。优选的，所述矿物灰渣包括燃煤渣、泥煤渣和热电厂炉渣中的一种或多种。优选的，所述矿物灰渣主要化学成分包括CaO、SiO2、Al2O3、MgO和Fe2O3，原始密度为2960kg/m3，原始比表面积为309m2/kg。优选的，所述矿物灰渣中主要化学成分含量以重量百分比计，包括：10～15％的CaO；20～30％的Al2O3；10～20％的MgO；35～60％的氧化物，所述氧化物包括SiO2和Fe2O3中的一种或两种。优选的，所述有机纤维为丙纶。优选的，所述活化素包括甘油、蔗糖和柠檬酸中的一种或多种。优选的，所述的抗裂剂为颗粒状混合物。本专利技术中，所述粉煤灰是电厂煤粉在旋风炉里燃烧后的产物，是玻璃体、晶体及少量未燃炭等多孔碎屑组成的一个复合结构的混合体，其主要组分为球状玻璃体，其中结晶体包括石英、莫来石、磁铁矿等。本专利技术中，所述粉煤灰的质量含量为40％～60％，优选为45％～55％。所述粉煤灰主要化学成分为SiO2、Al2O3，烧失量≤10％，7d活度大于0.5即可采用。SiO2、Al2O3是粉煤灰活性的主要来源，Al2O3不仅可以提高粉煤灰的活性、增加其抗裂能力，还能提供基层所需要的强度。在本专利技术中，所述粉煤灰中Al2O3的质量含量为35～45％，优选38％～42％。根据《公路路面基层施工技术细则》JTG/TF20-2015要求所述粉煤灰的比表面积≥2500cm2/g，比表面积越大，粉煤灰活性越大，优选为3000cm2/g～4000cm2/g。本专利技术中，所述石膏包括硬石膏、二水石膏、氟石膏和磷石膏中的一种或多种。本专利技术中，所述石膏的质量含量为8％～15％，优选为10％～13％。石膏在基层稳定粒料中的水化产物钙矾石的生成通过吸水肿胀以及结晶膨胀的作用达到微膨胀的目的，弥补普通硅酸盐水水化产生的微观裂缝、补偿其收缩应变，并抑止裂缝的产生。在本专利技术中，所述石膏的比表面积≥2500cm2/g，优选为3000cm2/g～4000cm2/g。其中，优选磷石膏，该磷石膏主要化学成分至少包括，按重量计，CaO30～35％，SO342～48％，SO3含量在一定范围内(本专利技术中为42％～48％)提高时，对路面基层力学性能、抗裂性能具有一定的改善效果。值得指出的是，SO3过量的掺入，会产生大量的AFt晶体，在材料内部产生反向积压应力，导致材料的结构破化和性能恶化。本专利技术中，所述矿物灰渣包括燃煤渣、泥煤渣和热电厂炉渣中的一种或多种，优选为热电厂炉渣。本专利技术中，所述矿物灰渣的质量含量为30％～45％，优选为38％～45％。本专利技术采用的矿物灰渣为固体废弃物，本专利技术以这种固体废弃物为原料制备路面基层抗裂剂成本较低，还有利于环境保护。在本专利技术中，所述矿物灰渣的比表面积≥2500cm2/g，优选为3000cm2/g～4000cm2/g。在本专利技术中，以重量百分比计，所述矿物灰渣中主要化学成分含量优选包括：10～15％的CaO；20～30％的Al2O3；10～20％的MgO；35～60％的氧化物，所述氧化物包括SiO2和Fe2O3中的一种或两种。在本专利技术中，所述矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于季冻区路面基层材料的抗裂剂，包括：/n40％～60％的粉煤灰；/n8％～15％的石膏；/n30％～45％的矿物灰渣；/n0.1％～0.5％的有机纤维；/n1％～5％的活化素；/n所述组分含量的总和为100％，以抗裂剂的总质量计。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于季冻区路面基层材料的抗裂剂，包括：
40％～60％的粉煤灰；
8％～15％的石膏；
30％～45％的矿物灰渣；
0.1％～0.5％的有机纤维；
1％～5％的活化素；
所述组分含量的总和为100％，以抗裂剂的总质量计。


2.根据权利要求1所述的用于季冻区路面基层材料的抗裂剂，其特征在于，所述粉煤灰主要化学成分包括SiO2、Al2O3，含水量≤35％，烧失量<10％，比表面积≥2500cm2/g，7d活度大于0.5。


3.根据权利要求1所述的用于季冻区路面基层材料的抗裂剂，其特征在于，所述石膏包括硬石膏、二水石膏、氟石膏和磷石膏中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的用于季冻区路面基层材料的抗裂剂，其特征在于，所述矿物灰渣包括燃煤渣、泥煤渣和热电厂炉渣中的一种或多种。


5.根据权利要求4所述的用于季冻区路面基层材料的抗裂剂，其特征在于，所述矿物灰渣主要化学成分包括CaO、SiO2、Al2O3、MgO和F...

【专利技术属性】
技术研发人员：王稷良，王纬东，路竣杰，张党正，赵胜，田雨君，任中杰，陈志忠，张军，宝群群，宋幸芳，何永，周用山，党彦，于咏妍，杜天玲，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，内蒙古经乌高速公路管理有限责任公司，内蒙古路桥集团有限责任公司，内蒙古高等级公路建设开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11