[發明專利]一種外加劑、應用該外加劑的水穩基層及其制備方法

有效

• 申請號: 202110872522.0
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113402199B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 龔英;丁建彤;雷英強;田源;陳芋行;楊森;周繼中;胡建立;李鳳玉;黃莊志
• 申請（專利權）人: 中國水利水電第七工程局有限公司
• 主分類號: C04B24/38
• 分類號: C04B24/38;C04B28/00
• 代理公司: 成都厚為專利代理事務所(普通合伙) 51255
• 代理人: 康丹娜

本發明公開了一種外加劑、應用該外加劑的水穩基層及其制備方法，屬于公路路面施工技術領域。其外加劑按照重量份數計，包括以下原料：10～20份的水化抑制緩釋型吸水樹脂、30～50份的氧化鎂、5～10份的氧化鈣、5～10份的氫氧化鈉、10～20份的硫酸鈉、0.1～0.6份的緩凝劑、0～5份的溴化鈉、0～10份的納米硅酸鈣和0～10份的納米二氧化硅。本發明的外加劑能夠改善水穩基層中添加高摻量的摻合料替代水泥后的多種性能，延長相應水穩基層的可施工時間，提高經濟效益。

技術領域

本發明涉及一種外加劑、應用該外加劑的水穩基層及其制備方法，屬于公路路面施工技術領域。

背景技術

水穩基層是水泥穩定碎石層的簡稱，即采用水泥固結級配碎石，通過壓實、養護完成?！豆仿访婊鶎邮┕ぜ夹g規范》(JT?J034-2000)對水泥穩定粒料的加水拌和到碾壓終了之間的延遲時間進行了規定：采用集中廠拌的不超過2h，采用路拌的不超過3～4h。這對一些施工設備和組織管理條件不理想的單位來說是很難達到的。特別是水泥ISO標準的實施，在水泥的強度等級提高的情況下，細度較細、混合材料摻量降低，水化速度更快，很容易出現延遲碾壓導致水穩料的強度富裕系數不夠、壓實度低、芯樣完整性較差、抗沖刷性能差等問題。此外，隨著國家對環保的要求越來越高，水泥的價格也節節攀升，導致水泥穩定碎石的單方成本增加約5～10元。

在現有的碾壓混凝土類技術中，有采用粉煤灰或其他具有火山灰活性的摻合料替代水泥的方法，降低水泥用量，能夠在一定程度上減緩水泥水化，通過利用粉煤灰等摻合料密度比水泥小、火山灰效應及經濟廉價的特性，以實現水穩料的高密實性、高后期強度、高耐久性及低成本的優點，達到技術和經濟的雙贏。然而，粉煤灰等摻合料在水泥穩定碎石中的應用效果未能達到上述預期，主要表現在：水泥穩定碎石7d強度的要求限制了粉煤灰的摻量，由于粉煤灰早期活性低，在水泥穩定碎石層中只能作為低摻量的填充料使用，沒有發揮其火山灰效應，且經濟效益也有限。

目前，有研究通過添加各種化學試劑來激發粉煤灰的早期活性，但激發效果并不理想，粉煤灰的最大摻量僅能達到30～50％，且在該摻量下還需同時增加水泥用量，也削弱了用粉煤灰等摻合料替代水泥所產生的經濟效益。因此，現有的水泥穩定碎石中用粉煤灰等摻合料替代水泥，仍存在粉煤灰摻量低、早期強度差、從攪拌生產到碾壓完成的可施工時間短、保濕養護7d后在火山灰效應發生及后期活性反應中仍需養護、水泥穩定碎石收縮變形大易開裂等問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種外加劑、應用該外加劑的水穩基層及其制備方法。

本發明的第一個目的是提供一種外加劑，按照重量份數計，包括以下原料：10～20份的水化抑制緩釋型吸水樹脂、30～50份的氧化鎂、5～10份的氧化鈣、5～10份的氫氧化鈉、10～20份的硫酸鈉、0.1～0.6份的緩凝劑、0～5份的溴化鈉、0～10份的納米硅酸鈣和0～10份的納米二氧化硅。

本發明通過采用水化抑制緩釋型吸水樹脂與緩凝劑配合，能夠抑制水泥顆粒中C₃A的水化速率，抑制水泥顆粒中C₃S在1～2d齡期內的水化速率，有效調控在納米硅酸鈣和納米二氧化硅作用下的水泥水化加速期歷程，在延緩早期水化速率的同時不影響納米硅酸鈣和納米二氧化硅對3～7d水化程度的促進作用。

同時，將本發明的外加劑應用于低量水泥、大摻量摻合料的水穩料低膠材凝膠體系中，緩凝劑在堿性溶液環境中不斷溶解、吸附，對水泥、納米硅酸鈣和納米二氧化硅起分散作用，納米硅酸鈣和納米二氧化硅消耗堿性溶液中的氫氧化鈣，加快水化產物的形成以提供3～7d早期強度，以彌補大摻量摻合料、低水泥的膠材體系早期水化程度不足的缺陷。且堿性溶液中的堿類與鹽類成分共同作用激發摻合料的潛在活性：由溶液中的OH^-使原先聚合度較高的玻璃態網絡中的部分Si-O鍵、Al-O鍵斷裂，形成不飽和活性鍵，促使網絡解聚和硅鋁的溶解擴散，形成水化產物，然后由鹽類來加速水化產物的生成，以促進摻合料對凝膠體系早期和后期性能的發展。