一种水泥稳定碎石微裂添加剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种水泥稳定碎石微裂添加剂及其应用，该微裂添加剂包括主组分、辅助组分和水；所述的主组分选自脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚‑20油酰篦麻醇酸酯、水性双酚A环氧树脂乳液中的一种或者多种组合；所述的辅助组分选自矿物纤维、固化剂、乳化剂、稳定剂、分散剂中的一种或者多种组合。本发明专利技术的微裂添加剂掺加到水泥稳定碎石材料后，骨料‑砂浆界面粘结会产生随机弱化，由此将砂浆相的收缩随机分散在骨料体系之间，避免传统半刚性基层中裂纹会扩展连通形成长宽裂缝；能够彻底解决一直以来传统水泥稳定碎石长宽裂缝和错台引发的系列问题；避免了后期的开挖式修复措施，从全寿命周期大大节省工程养护资金投入，全寿命成本经济效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥稳定碎石微裂添加剂及其应用
本专利技术属于道路材料与路面结构
，具体涉及了一种水泥稳定碎石微裂添加剂及其应用。
技术介绍
水泥稳定碎石(半刚性)基层是我国各等级公路路面最常用的承重基层类型，但水泥稳定碎石基层易产生收缩裂缝和板块化断裂，进而在沥青面层诱发反射裂缝等一系列次生病害，加速路面性能劣化。基层裂缝具有隐蔽性，检测和处治成本高，一旦破坏通常需要“开膛破肚”式挖除重建，是影响半刚性基层沥青路面长寿的痼疾。长期以来，道路工作者从各种角度(骨架密实结构、重型压实、膨胀补偿、振动搅拌等)尝试提高水泥稳定碎石的自身抗力以满足荷载与环境作用的要求。但从混凝土材料角度，水泥稳定碎石的水泥用量较少(5％左右)、砂浆水灰比较大(1.0左右)、骨料强度和粒型较差，经碾压形成的水泥稳定碎石强度、模量、收缩系数等参数处于较为复杂的组合状态，颗粒间由于大量弱粘结以及初始缺陷的存在导致水泥稳定碎石在细观尺度上的不均匀性非常显著。通过材料和施工工艺对均质性的改善幅度远远低于其自身不均匀性，叠加下卧层不均匀支撑，水泥稳定碎石基层在荷载长期作用下的板块化断裂不可避免；与此同时，传统水泥稳定碎石骨料-砂浆界面缺陷导致的弱粘结又不够薄弱以使其能够在温缩干缩过程中实现随机开裂，水泥稳定碎石基层的板体性在一定程度上得以保留而容易形成长宽贯通裂缝。传统采用增加水泥用量提高水泥稳定碎石抗裂能力的方案会同时增大其收缩系数，自然开裂或人工预切缝均会产生长宽裂缝，诱发反射裂缝，研究陷入瓶颈。在此背景下急需提出可控微裂的水泥稳定碎石材料设计思想，通过弱化骨料-砂浆界面粘结削弱水泥稳定碎石基层的板体性，实现裂缝宽度、长度微小化，错台、模量差异微弱化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出了一种水泥稳定碎石微裂添加剂及其应用。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种水泥稳定碎石微裂添加剂，包括主组分、辅助组分和水；所述的主组分选自脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯、水性双酚A环氧树脂乳液中的一种或者多种组合；所述的辅助组分选自矿物纤维、固化剂、乳化剂、稳定剂、分散剂中的一种或者多种组合。本专利技术中水泥稳定碎石微裂添加剂的优选方案，所述的主组分为脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯；所述的辅助组分为乳化剂；以100份重量份数计，各组分的重量份分别为：脂肪酸甘油酯45～50份、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯8～10份、乳化剂20～25份、余量为水。脂肪酸甘油酯和聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯与乳化剂、饮用水经高速剪切搅拌后形成水性乳液，喷涂于集料表面形成低模量涂层。本专利技术中水泥稳定碎石微裂添加剂的优选方案，所述的主组分为水性双酚A环氧树脂乳液；所述的辅助组分为固化剂和稳定剂；以100份重量份数计，各组分的重量份分别为：水性双酚A环氧树脂乳液18～35份、固化剂10～16份、稳定剂5～8份、余量为水。水性双酚A环氧树脂乳液、固化剂、稳定剂与水经高速剪切搅拌后形成水性乳液，喷涂于集料表面形成高模量涂层。本专利技术中水泥稳定碎石微裂添加剂的优选方案，所述的主组分为脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯、水性双酚A环氧树脂乳液；所述的辅助组分为矿物纤维、固化剂、乳化剂、稳定剂、分散剂；以100份重量份数计，各组分的重量份分别为：脂肪酸甘油酯11～16份、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯2～3份、水性双酚A环氧树脂乳液8～12份、矿物纤维1～2份、固化剂4～6份、乳化剂6～10份、稳定剂4～8份、分散剂4～7份、余量为水。脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯、水性双酚A环氧树脂乳液、矿物纤维、固化剂、乳化剂、稳定剂、分散剂与水经高速剪切搅拌后形成水性乳液，喷涂于集料表面。在本专利技术中，选用的脂肪酸甘油酯熔点低，能够在常温下保持流态，聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯为非离子液体乳化剂，具有亲油值与亲水值平衡的特性，能够保证脂肪酸甘油酯均匀稳定分散于水溶液中。脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯、乳化剂与水形成的乳液其力学特性不随温度和水泥水化进程发生变化，在水泥稳定碎石中形成具有较低模量的薄层结构。水性双酚A环氧树脂乳液工业生产成熟，性能稳定，与固化剂、稳定剂形成的乳液在加入水泥稳定碎石后逐渐开始固化反应，最终在水泥稳定碎石中形成模量高于水泥砂浆模量的薄层结构。本专利技术进一步说明，所述的固化剂采用二乙烯三胺；所述的乳化剂采用牛脂四胺；所述的稳定剂采用聚丙烯酰胺；所述的分散剂采用十二烷基硫酸钠。本专利技术的微裂添加剂的添加需要在常规水泥稳定碎石拌合站增设专用计量系统；为此本专利技术还提供了一种上述的水泥稳定碎石微裂添加剂的计量系统，其包括微裂添加剂储存桶、防腐潜水泵、电磁阀门与数控流量计、阀门控制器、增压器和雾化喷头；所述的防腐潜水泵设置在微裂添加剂储存桶的底部；所述的雾化喷头设置在粒径大于10mm的碎石下料仓的传送带上方20～50cm处；所述的雾化喷头通过连接管路与微裂添加剂储存桶内的防腐潜水泵相连接；所述的电磁阀门与数控流量计安装在雾化喷头和防腐潜水泵之间的连接管路上；所述的增压器安装在靠近雾化喷头的连接管路上；所述的阀门控制器分别和电磁阀门与数控流量计、增压器相连接。进一步优选，所述的雾化喷头设置在粒径10～25mm的碎石下料仓的传送带上方20cm处。进一步说明，所述的阀门控制器基于PLC或者MCU或者ARM控制芯片建立的集成控制器。本专利技术的水泥稳定碎石微裂添加剂在可微裂水泥稳定碎石基层施工中的应用。在施工应用中，添加微裂添加剂的水泥稳定碎石配合比应按照现行《公路路面基层施工技术细则》(JTG/TF20)、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTGE51)进行集料级配曲线选择、水泥用量确定、最佳用水量确定、微裂添加剂掺量确定等。优选的，所述的水泥稳定碎石微裂添加剂的掺量为每吨水泥稳定碎石中粒径大于10mm的碎石总比表面积A×粒径大于10mm的碎石总重量M×0.005。优选的，集料级配曲线采用骨架密实型，集料最大粒径为37.5mm时，26.5mm档通过率为60％，13.2mm档通过率为55％，0.3mm档通过率为5％；集料最大粒径为26.5mm时，16mm档通过率为60％，9.5mm档通过率为55％，0.3mm档通过率为5％。优选的，水泥稳定碎石底基层的水泥用量为5％，水泥稳定碎石基层的水泥用量为6％～7％。其中，可微裂水泥稳定碎石基层施工方法按照现行《公路路面基层施工技术细则》(JTG/TF20)相关技术要求进行，无特殊要求。本专利技术的优点：掺加按照本专利技术配制微裂添加剂后的水泥稳定碎石材料，骨料-砂浆界面粘结会产生随机弱化，由此将砂浆相的收缩随机分散在骨料体系之间，避免传统半刚性基层中裂纹会扩展连通形成长宽裂缝；界面弱化对水泥稳定碎石承载力的降低则通过骨料与增强砂浆形成内摩阻力更强的骨架嵌挤结构予以补偿，界面弱化的水泥稳定碎石在宏观上仍表现为无宽裂缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥稳定碎石微裂添加剂，其特征在于，包括主组分、辅助组分和水；所述的主组分选自脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯、水性双酚A环氧树脂乳液中的一种或者多种组合；所述的辅助组分选自矿物纤维、固化剂、乳化剂、稳定剂、分散剂中的一种或者多种组合。/n

【技术特征摘要】
1.一种水泥稳定碎石微裂添加剂，其特征在于，包括主组分、辅助组分和水；所述的主组分选自脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯、水性双酚A环氧树脂乳液中的一种或者多种组合；所述的辅助组分选自矿物纤维、固化剂、乳化剂、稳定剂、分散剂中的一种或者多种组合。


2.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石微裂添加剂，其特征在于：所述的主组分为脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯；所述的辅助组分为乳化剂；以100份重量份数计，各组分的重量份分别为：脂肪酸甘油酯45～50份、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯8～10份、乳化剂20～25份、余量为水。


3.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石微裂添加剂，其特征在于：所述的主组分为水性双酚A环氧树脂乳液；所述的辅助组分为固化剂和稳定剂；以100份重量份数计，各组分的重量份分别为：水性双酚A环氧树脂乳液18～35份、固化剂10～16份、稳定剂5～8份、余量为水。


4.根据权利要求1所述的水泥稳定碎石微裂添加剂，其特征在于：所述的主组分为脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯、水性双酚A环氧树脂乳液；所述的辅助组分为矿物纤维、固化剂、乳化剂、稳定剂、分散剂；以100份重量份数计，各组分的重量份分别为：脂肪酸甘油酯11～16份、聚氧乙烯醚-20油酰篦麻醇酸酯2～3份、水性双酚A环氧树脂乳液8～12份、矿物纤维1～2份、固化剂4～6份、乳化剂6～10份、稳定剂4～8份、分散剂4～7份、余量为水。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：权磊，田波，赵源，陆相霖，李立辉，李思李，何哲，谢晋德，侯荣国，张盼盼，刘洁，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11