一种吸水保水材料改性剂及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种吸水保水材料改性剂及其应用。所公开的吸水保水材料改性剂是由水泥、海泡石粉、吸水性树脂、硅灰和减水剂组成。该吸水保水材料改性剂可用于提高吸水保水材料的吸水性能和抗折强度，从而有效地改善保水式路面的吸水性和抗折性。
【专利说明】一种吸水保水材料改性剂及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种路面材料，特别涉及一种吸水保水材料改性剂及其应用。
【背景技术】
[0002]城市浙青路面热容小而吸热快，在太阳辐射相同的条件下，升温迅速。例如，在夏季，当树冠或草坪温度达到30°C的时候，水泥路面的温度可以达到57°C，浙青路面的温度则可以达到63°C，有时甚至接近70°C。这些路面铺装在城市中成了巨大热源，烘烤周围大气环境，造成环境气温升高，导致城区温度高于周边地区:TC左右，局部地区的气温有时甚至比郊区高出6°C以上，加剧了城市热岛效应。城市热岛效应带来的不利影响包括增加了居民降温能耗、气体污染物质和温室气体的释放量，劣化了人居环境的舒适度，损坏了居民的身体健康。此外，浙青路面吸收热量后，温度升高，浙青由粘弹性体向粘性体过渡，浙青混合料的抗剪能力下降。在渠化交通的作用下，加速了车辙、拥包、泛油等路面病害的生成和发展。
[0003]铺筑保水式路面是缓解城市热岛效应的一种有效方法。文献I (孙高峰.保水性浙青混合料材料组成设计及路用性能研究[D].西安:长安大学硕士学位论文，2009，6.)公开了保水性浙青混合料材料组成设计及路用性能研究，具体公开的一种保水式路面材料，该保水式路面材料是以空隙率为20%的多孔浙青混合料为母体材料，在空隙中灌注吸水保水材料。这种吸水保水材料以乳浆状灌注于多孔浙青混合料中，经养生硬化后具有一定的强度，且具有吸水和保水功能。所公开的吸水保水材料是由矿渣微粉、粉煤灰、消石灰和水为主要原料，具体组分见表1。
[0004]表1吸水保水材料组成及原材料性状(文献2，P59,表3.18)`[0005]
材料组成组成比例_原材料性状_.,,.,^.矿遙平均粒径应在75μιη以下，比表面积应在400kg/m2
高炉炉渣粉未 90%
以卜.，矿渣为碱性矿渣。
粉体--
-一粉煤灰细度应在75μηι以下，粉煤灰等级宜为I级粉煤
粉煤灰10%^
_____Mo_
消石灰〔占粉体质量的-工，μ入I
,, , 15%-20%消石灰应为一级消石灰，拌合中，液相的PH>ilg分比)__
水(占粉体质量的百分, nr,-
60%-80% 为平常的自来水即可比)___
[0006]这种吸水保水材料因存在以下问题，限制了其推广使用。
[0007](I)材料吸水能力不足，不利于路面温度的持续降低；
[0008](2)材料的抗折强度偏低，影响了整体路面材料的强度。
【发明内容】
[0009]针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种吸水保水材料改性剂，用以提高吸水保水材料的吸水能力和抗折强度。
[0010]为此，本发明提供的吸水保水材料改性剂是由以下原料配比组成:
[0011]水泥:I质量份；
[0012]海泡石粉:0.4~0.6质量份；
[0013]吸水性树脂:0.I~0.2质量份；
[0014]硅灰:0.2~0.3质量份；
[0015]减水剂:0.06~0.1质量份。
[0016]所述的水泥为普通硅酸盐水泥，且普通硅酸盐水泥强度等级为42.5R或52.5R。
[0017]所述的海泡石粉平均粒径为0.075mm~0.1mm。
[0018]所述的硅灰平均粒径为0.1~0.3 μ m。
[0019]所述吸水性树脂为丙烯酸树脂，且吸水性树脂吸水倍率大于800倍，75 μ m标准筛通过率大于85%。
[0020]所述的减水剂为聚羧酸系减水剂。
`[0021]本发明另一目的在于提供利用上述改性剂用以提高吸水保水材料吸水性能和抗折强度的应用。
[0022]所述吸水保水材料的组分包括矿渣粉、消石灰和粉煤灰，所述改性剂在吸水保水材料的添加质量为矿渣粉和消石灰质量和的12%。
[0023]所述改性剂与吸水保水材料中各组分的混合方法为:首先将矿渣粉、粉煤灰、消石灰、水泥、海泡石粉、娃灰拌和均匀，而后加入吸水性树脂，拌和均匀后加入水，继续拌和均匀后加入减水剂，再拌和均匀得乳浆材料。该掺拌顺序有利于各组分均匀分散，且为拌和所得的乳浆材料提供良好的流动性和施工和易性。
[0024]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0025](I)改性剂中适量的的水泥可增强乳浆(经养生硬化后)的强度。
[0026](2)掺加适量的海泡石粉可增强乳浆(经养生硬化后)吸水与保水能力和材料的抵抗变形的能力。
[0027](3)改性剂中的吸水性树脂可增强乳浆(经养生硬化后)吸水与保水能力；乳浆(经7天养生硬化后)的吸水率能够达到50% (体积比)，同时，掺加吸水性树脂可改善材料的抗裂性能，为养生期及后期材料强度的形成和增长提供了保障。
[0028](4)适量硅灰能够显著提高乳浆(硬化后)的早期和后期强度。
[0029](5)适量减水剂可提高乳浆的流动性和施工和易性，使得在不增加用水量的前提下，能够将乳浆顺利灌注进多孔浙青混合料的空隙中；在保证乳浆相同的流动性状态时，掺加减水剂相对而言减小了水的用量，因此提高了乳浆(硬化后)的强度。
【具体实施方式】
[0030]本发明中的矿渣微粉来源于高炉炼铁的炉渣经研磨后得到的粉末状物质。其主要成分由氧化钙、氧化镁、氧化硅和氧化铝组成，共占总量的95%以上。
[0031]本发明中的硅灰指的是在冶炼硅铁和工业硅时，通过烟道排出的硅蒸汽氧化后，收集得到的主要成分为二氧化硅的灰色或灰白色粉末。
[0032]本发明中的海泡石粉是一种富镁粘土矿物经磨细得到的粉末。
[0033]利用本发明的改性剂进行保水式浙青路面的施工过程如下:
[0034]( I)铺筑多孔浙青混合料路面，空隙率为20%_30% ；
[0035](2)于多孔浙青混合料中灌注乳浆材料；
[0036](3)经养生7天后得到具有吸水保水功能的保水式浙青路面。
[0037]采用多孔浙青混合料作为路面母体材料，多孔浙青混合料路面铺筑施工完成后，温度降低至30°C -40°C左右时，在路面的空隙中灌注乳浆，由于掺加了减水剂，这种材料施工时具有适宜的流动度，容易实现灌注施工，施工完成后，经过7天养生，乳浆硬化后成具有一定的强度，且具有吸水和保水的功能。填充于多孔浙青混合料中，也提高了母体材料一多孔浙青混合料的整体强度和性能。通过降雨或人工洒水，保水式浙青路面充分吸收水分，当温度较高时，通过路面材料所吸收的水分蒸发来实现降低路面和路表温度的目的。例如，夏季气温为30°C~40°C时，与普通浙青路面材料相比，这种保水式浙青路面能够降低路面温度10~16°C，显著提高道路周围的舒适度。在多孔浙青混合料中填充的乳浆材料，经养生硬化后具有较高抗折强度，除了增加了路面在高温天气时的道路的自动降温功能，还提高了路面材料整体的路用性能，特别是高温抗车辙能力，抗折强度和模量。
[0038]以下给出本发明的具体优选实施例，用于进一步说明本发明。这些实施例仅用于本领域技术人员充分的理解本发明，而不是用来限制本发明的范围。凡是在本发明技术方案之上进行的等同变换或者替换均属于本发明要求保护的权利范围之内。
[0039]实施例:`[0040]该实施例中所用原料为:
[0041]矿渣微粉:陕西龙城钢铁厂产矿渣微粉，平均粒径为75 μ m，比表面积为409m2/kg，其化学成分分析如表2所示:
[0042]表2
[0043]
化学成分jsio；:； IAlaO, |CaO |MnO IMgO ITiOa INaaO
质量百分比含量％ |30.7 116.1 |38.7 |θ.96 \&.89 |l.32 |θ.46
[0044]粉煤灰:陕西韩城二电厂产粉煤灰，粉煤灰的各项检测参数见表3:
[0045]表3
[0046]
￥验项目I标准要求I实测值
细度(0.045mm 方孔筛)(％)^ 45 27_
烧失量(％)~15 0.4
SO, (%)~ ^ 3 0.3
SiOa (%)— 62.3
AlA (%)— 21.3
28天抗压强度比(％)62 丨79 —
[0047]消石灰:西安蓝翔化工有限公司产消石灰，为I级消石灰，性能指标满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)的相关技术要求。主要技术指标如表4所示。
[0048]表 4
[0049]
【权利要求】
1.一种吸水保水材料改性剂，其特征在于，该吸水保水材料改性剂是由以下原料配比组成: 水泥:1质量份； 海泡石粉:0.4~0.6质量份； 吸水性树脂:0.1~0.2质量份； 娃灰:0.2~0.3质量份； 减水剂:0.06~0.1质量份。
2.如权利要求1所述的吸水保水材料改性剂，其特征在于，所述的水泥为普通硅酸盐水泥，且普通硅酸盐水泥强度等级为42.5R或52.5R。
3.如权利要求1所述的吸水保水材料改性剂，其特征在于，所述的海泡石粉平均粒径为 0.075mm ~0.1mm。
4.如权利要求1所述的吸水保水材料改性剂，其特征在于，所述的硅灰平均粒径为0.1 ~0.3 μ m0
5.如权利要求1所述的吸水保水材料改性剂，其特征在于，所述吸水性树脂为丙烯酸树脂，且吸水性树脂吸水倍率大于800倍，75 μ m标准筛通过率大于85%。
6.如权利要求1所述的吸水保水材料改性剂，其特征在于，所述的减水剂为聚羧酸系减水剂。
7.利用权利要求1至6任 一权利要求所述的吸水保水材料改性剂用以提高吸水保水材料吸水性能和抗折强度的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述吸水保水材料的组分包括矿渣粉、消石灰和粉煤灰，所述吸水保水材料改性剂在吸水保水材料的添加量为矿渣粉与消石灰质量和的 12%。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述改性剂与吸水保水材料中各组分的混和方法为:首先将矿渣粉、粉煤灰、消石灰、水泥、海泡石粉、硅灰拌和均匀，而后加入吸水性树脂，拌和均匀后加入水，继续拌和均匀后加入减水剂，再拌和均匀得乳浆材料。
【文档编号】C04B24/28GK103482925SQ201310370755
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】蒋玮, 沙爱民, 肖晶晶, 王振军, 胡力群, 赵昕, 孙高峰, 张冬梅 申请人:长安大学