專利名稱：公路韌性路面基層材料固結劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種公路韌性路面基層材料強化固結用的固結劑及其制備方法。
背景技術：
目前，我國公路路面結構90%以上都是半剛性基層。相對于柔性基層，半剛性基層的基層強度比較高、承載、擴散荷載的性能較好。但存在以下問題(1)抗拉能力相對比較小，變形能力小，脆度高，在溫度變化，交通荷載和濕度變化的作用下，容易產(chǎn)生裂縫；(2)半剛性基層的路面在基層修建時候會產(chǎn)生很多干縮、溫縮裂紋，這些裂紋易反射上去造成路面損害；(3)半剛性基層到了后期強度比較大，在夏天的時候，產(chǎn)生上面軟下面硬的倒裝結構，重車行駛會象搟面一樣，容易產(chǎn)生路面推移和車轍現(xiàn)象；(4)抗疲勞性差。半剛性基層強度和回彈模量會由于干濕和凍融循環(huán)，在反復荷載的作用下因疲勞而逐漸衰減；(5)對重載車具有更大的軸載敏感性，設計中重載車換算為標準軸載時，對柔性基層通常是按4次方換算，而對半剛性基層來說，隨著基層和浙青層的模量比的增大，換算載荷很可能是12 15次方。當軸載加大一倍時，對柔性基層的換算軸次是增大16倍，而對半剛性基層可能要變?yōu)閿?shù)十萬次，超載車對半剛性基層路面的危害和損傷要遠遠大于對柔性基層的危害；(6)半剛性基層開裂后沒有愈合能力，因此基層一旦破壞，除了挖除重建別無它法，這將給維修養(yǎng)護帶來巨大費用和困難；(7)半剛性基層很難跨年度施工，無論直接暴露還是鋪上一層浙青面層過冬，都不能避免垂直于行車方向的橫向收縮裂縫的發(fā)生，從而為浙青路面埋下隱患；半剛性基層凍融損壞在季節(jié)性冰凍地區(qū)幾乎難以避免。目前，國際上發(fā)達國家已很少采用半剛性基層浙青路面，而且越是重交通量的道路采用的越少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種固結強度高、水穩(wěn)性好、成本較低的公路韌性路面基層材料強化固結用的固結劑及其制備方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于它由包含聚合物乳液、增粘劑、無機粘合劑、助劑和水原料混合而成，各原料所占的重量百分數(shù)為聚合物乳液 5 40%，增粘劑2 20%，無機粘合劑 1 30%，
助劑0.1 5%，水5 91. 9%;所述的聚合物乳液為苯丙乳液、聚丙烯酸乳液中的任意一種或二種的混合，二種混合時，為任意配比；所述的增粘劑為乳化石油樹脂、乳化浙青和浙青樹脂提取物乳液中的一種、乳化松香樹脂、丙烯酸鹽中的任意一種或二種以上(含二種)的混合，二種以上混合時，為任意配比；所述的無機粘合劑為水溶性硅酸鹽；所述的助劑為防腐劑、潤濕分散劑、消泡劑中的任意一種或二種以上(含二種)的混合，二種以上混合時，為任意配比。按上述方案，所述的乳化石油樹脂為乳化C5石油樹脂、乳化C9石油樹脂、乳化氫化C5石油樹脂或乳化氫化C9石油樹脂。按上述方案，所述的乳化浙青為乳化石油浙青。按上述方案，所述的乳化松香樹脂為乳化松香、乳化松香酚醛樹脂、乳化松香脂中的任意一種或二種以上(含二種)的混合，二種以上混合時，為任意配比。按上述方案，所述的丙烯酸鹽為丙烯酸鉀或丙烯酸鈉。按上述方案，所述的水溶性硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀或水玻璃。按上述方案，所述的防腐劑為苯甲酸鈉、FF-02殺菌劑或凱松CG防腐防霉殺菌劑。按上述方案，所述的潤濕分散劑為德國畢克公司生產(chǎn)的Β (_33潤濕分散劑或常州涂料研究所生產(chǎn)的I3K-IOO潤濕分散劑。按上述方案，所述的消泡劑為上海涂料研究所生產(chǎn)的SPA-202、美國羅門哈斯公司生產(chǎn)的S80或美國NOPCO公司生產(chǎn)的NDW。按上述方案，所述各原料所占的重量百分數(shù)最佳為聚合物乳液 20%，增粘劑10%，無機粘合劑 5%，助劑2%,水63%。上述公路韌性路面基層材料固結劑的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料的選取按各原料所占的重量百分數(shù)為聚合物乳液5 40%，增粘劑2 20 %，無機粘合劑1 30 %，助劑0. 1 5 %，水5 91. 9 %，選取聚合物乳液、增粘劑、無機粘合劑、助劑和水，備用；2)先將無機粘合劑加入水中，攪拌溶解，然后加入聚合物乳液、增粘劑和助劑，攪拌均勻，得到公路韌性路面基層材料固結劑。公路韌性路面基層材料固結劑的應用方法將公路韌性路面基層材料固結劑與路面基層材料均勻拌和，所述公路韌性路面基層材料固結劑的用量為路面基層材料重量的 0. 5% 3%，然后按一定厚度分層鋪展在路基上面，攤平壓實。本發(fā)明通過采用聚合物乳液、無機粘合劑、增粘劑和助劑復配制備公路韌性路面基層材料固結劑，其中聚合物乳液因自身具有很強的粘結作用和較高的柔性，可以提高固結層的抗沖擊強度和路面基層的韌性；無機粘合劑可以提高路面基層的硬度和強度，同時可以降低公路韌性路面基層材料固結劑的生產(chǎn)成本；增粘劑具有協(xié)同效應，可以起到提高粘結力的作用，同時提高初粘強度；加入的助劑(包括防腐劑、潤濕分散劑或消泡劑)可提高公路韌性路面基層材料固結劑的貯存周期，提高可施工性，改善公路韌性路面基層材料固結劑的潤濕性和均勻性等性能。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用化學固結的方法，通過將公路韌性路面基層材料固結劑與筑路用路面基層材料拌合、碾壓，固結而得到公路韌性路面基層水穩(wěn)性好、強度高、抗疲勞性強，屬韌性好，裂縫明顯少于半剛性基層浙青路面，成本低，可取代水泥穩(wěn)定砂石半剛性基層或浙青混凝土柔性基層。同時將該公路韌性基層材料固結劑用于公路韌性路面基層的施工中能夠克服半剛性基礎路面施工過程中結合料不均、施工延時控制及污染大等缺點，從而降低工程造價，加快工程進度，提高工程質量。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1公路韌性路面基層材料固結劑，它由聚合物乳液、增粘劑、無機粘合劑、助劑和水原料混合而成，所述的聚合物乳液為聚丙烯酸乳液；所述的增粘劑為乳化浙青；無機粘合劑為硅酸鈉；助劑為防腐劑FF-02殺菌劑、潤濕分散劑畢克公司生產(chǎn)的Β (-33、消泡劑 上海涂料研究所的SPA-202 ；各原料所占重量百分數(shù)為聚丙烯酸乳液 20%，乳化浙青10%，硅酸鈉5%，助劑2%，其中FF-020. 5%ΒΥΚ-330. 5%SPA-2021 %水63%。上述公路韌性路面基層材料固結劑的制備方法為將計量的硅酸鈉加入計量的水中，攪拌溶解后，加入計量的助劑，攪拌均勻，再依次加入聚丙烯酸乳液和乳化浙青，攪拌均勻后計量包裝。將上述得到的公路韌性路面基層材料固結劑產(chǎn)品(簡稱“固結劑”)在高速公路上進行應用試驗。具體的應用方法為按重量配合比為粉土 砂碎石固結劑= 3:1:2: 0.015，選取物料，所述粉土的塑性指數(shù)為6.7%，干容重為1.66g/cm3，所述的砂為中粗河砂，2 4cm級配碎石，拌合，攤平，在最佳含水量14. 2%，按98%密實度壓實，經(jīng)測試，其30d齡期無側限抗壓強度2. 57Mpa, CBR值為166%。實施例2公路韌性路面基層材料固結劑，它由聚合物乳液、增粘劑、無機粘合劑、助劑和水原料混合而成，所述的聚合物乳液為苯丙乳液；所述的增粘劑為乳化C5石油樹脂；無機粘合劑為水玻璃；助劑為防腐劑凱松CG防腐防霉殺菌劑、潤濕分散劑畢克公司生產(chǎn)的 BI-33、消泡劑上海涂料研究所生產(chǎn)的SPA-202 ；各原料所占的重量百分數(shù)為
苯丙乳液7%,
乳化C5石油樹脂2. 5%,
水玻璃1. 5%,
助劑0. 5%,
其中凱松CG防腐防霉殺菌劑0. 1%
BYK-330. 2%
SPA-2020. 2%
水88. 5%。
上述公路路面韌性基礎固結劑的制備方法，將計量的水玻璃加入計量的水中，攪
拌均勻后，加入計量的助劑，攪拌均勻，再依次加入苯丙乳液和乳化C5石油樹脂，攪拌均勻后計量包裝。將本發(fā)明所述的公路路面韌性基礎固結劑在高速公路上進行應用試驗。具體應用方法為將制備好的公路韌性路面基層材料固結劑(簡稱“固結劑”)與砂石拌合后攤鋪在路基上進行碾壓，所述的砂石粗細骨料的粒徑規(guī)格分別是石屑0 4. 75mm、碎石19 37. 5mm、碎石9. 5 19mm、碎石4. 75 9. 5mm。集料篩分及壓碎指標見表1、表2，所述固結劑的添加量按壓實后實方計算，每1立方米實方所需的固結劑為10升。表1試驗段集料顆粒篩分結果表
^^^^^^^孔(―) 集料名稱^^^^^^^37.531.5199.54.752.360.60.07519—37. 5mm 5100.071.51.80.90.90.90.90.99. 5 19咖石100.0100.036.81.21.10.90.90.94. 75 9. 5mm 石100.0100.0100.040.32.52.01.51.50 4. 75mm石屑100.0100.0100.0100.086.865.438.713.8表2試驗段碎石材料壓碎值試驗結果
試驗項目技術要求實測值結論壓碎值< 26%19. 6%符合要求 依據(jù)《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(JTG E51-2009)進行級配碎石擊實試驗，測得最佳含水率為5. 2 %，最大干密度為2. ^7g/cm3。在最佳含水率，按照級配碎石的最大干密度，分別成型了壓實度為96%、98%及100%的CBR試件，然后將CBR試件帶模置于烘箱中30°C烘烤10天，再帶模浸水4晝夜，參照《公路土工試驗規(guī)程》(JTG E40-2007 T0134-1993)進行貫入試驗，測定CBR值，試驗結果見表3。表3固結劑穩(wěn)定級配碎石CBR試驗結果
權利要求
1.公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于它由包含聚合物乳液、增粘劑、無機粘合劑、助劑和水原料混合而成，各原料所占的重量百分數(shù)為所述的聚合物乳液為苯丙乳液、聚丙烯酸乳液中的任意一種或二種的混合，二種混合時，為任意配比；所述的增粘劑為乳化石油樹脂、乳化浙青和浙青樹脂提取物乳液中的一種、乳化松香樹脂、丙烯酸鹽中的任意一種或二種以上的混合，二種以上混合時，為任意配比；所述的無機粘合劑為水溶性硅酸鹽；所述的助劑為防腐劑、潤濕分散劑、消泡劑中的任意一種或二種以上的混合，二種以上混合時，為任意配比。
2.根據(jù)權利要求1所述的公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于所述的乳化石油樹脂為乳化C5石油樹脂、乳化C9石油樹脂、乳化氫化C5石油樹脂或乳化氫化C9石油樹脂。
3.根據(jù)權利要求1所述的公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于所述的乳化浙青為乳化石油浙青。
4.根據(jù)權利要求1所述的公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于所述的乳化松香樹脂為乳化松香、乳化松香酚醛樹脂、乳化松香脂中的任意一種或二種以上的混合，二種以上混合時，為任意配比。
5.根據(jù)權利要求1所述的公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于所述的丙烯酸鹽為丙烯酸鉀或丙烯酸鈉。
6.根據(jù)權利要求1所述的公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于所述的水溶性硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀或水玻璃。
7.根據(jù)權利要求1所述的公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于所述的防腐劑為苯甲酸鈉、FF-02殺菌劑或凱松CG防腐防霉殺菌劑；所述的潤濕分散劑為德國畢克公司生產(chǎn)的Β (-33潤濕分散劑或常州涂料研究所生產(chǎn)的Η -100潤濕分散劑；所述的消泡劑為上海涂料研究所生產(chǎn)的SPA-202、美國羅門哈斯公司生產(chǎn)的S80或美國NOPCO公司生產(chǎn)的 NDff0
8.根據(jù)權利要求1所述的公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于所述各原料所占的重量百分數(shù)為聚合物乳液20%，增粘劑10%，無機粘合劑5%，助劑洲，水63%。
9.根據(jù)權利要求1所述的公路韌性路面基層材料固結劑的制備方法，其特征在于它聚合物乳液增粘劑無機粘合劑助劑水5-40%, 2-20%, 1-30%, 0. 1-5%,5-91. 9% ；包括如下步驟1)原料的選取按各原料所占的重量百分數(shù)為聚合物乳液5-40%，增粘劑2-20%，無機粘合劑1_30%，助劑0. 1-5%，水5-91.9%，選取聚合物乳液、增粘劑、無機粘合劑、助劑和水，備用；2)先將無機粘合劑加入水中，攪拌溶解，然后加入聚合物乳液、增粘劑和助劑，攪拌均勻，得到公路韌性路面基層材料固結劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種公路韌性路面基層材料固結劑及其制備方法。公路韌性路面基層材料固結劑，其特征在于它由包含聚合物乳液、增粘劑、無機粘合劑、助劑和水原料混合而成，各原料所占的重量百分數(shù)為聚合物乳液5～40%，增粘劑2～20%，無機粘合劑1～30%，助劑0.1～5%，水5～91.9%；所述聚合物乳液為苯丙乳液、聚丙烯酸乳液中的一種或二種的混合；增粘劑為乳化石油樹脂、乳化瀝青和瀝青樹脂提取物乳液中的一種、乳化松香樹脂、丙烯酸鹽中的一種或二種以上的混合；無機粘合劑為水溶性硅酸鹽；助劑為防腐劑、潤濕分散劑、消泡劑中的一種或二種以上的混合。該公路韌性路面基層材料固結劑用于公路韌性路面基層的施工中固結強度高、水穩(wěn)性好、成本較低。
文檔編號C04B28/24GK102211914SQ20111006193
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權日2011年3月15日
發(fā)明者馮守中, 宋樂山, 段海澎, 王軍 申請人:武漢廣益工程咨詢有限公司, 段海澎