[发明专利]高韧性聚合物－橡胶粉－多孔水泥混凝土道路罩面材料和施工工艺

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料，具体涉及一种高韧性聚合物-橡胶粉-多孔水泥混凝土道路罩面材料和施工工艺。

背景技术

目前高级公路的罩面层材料主要有水泥混凝土和沥青混凝土两种。水泥混凝土罩面层具有取材方便、施工简单、路面强度高、稳定性好、耐久性好等优点，但行车舒适性较差、罩面层与下层结构变形协调能力差、有接缝、容易破坏、噪音大等缺点。沥青混凝土罩面层具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、养护维修简便等优点，但路面强度和刚度较低，容易产生车辙、松散剥落、反射裂缝等破坏。

国内外开始进行了聚合物改性多孔水泥混凝土罩面材料的研究，研究表明：这类材料有很好的吸声降噪和透水抗滑等功能，但是由于多孔混凝土的强度主要依靠集料接触处浆体的粘结作用而形成，表现出很强的脆性、在动荷载作用下容易松散剥落，通过聚合物改性后其韧性和动稳定性明显增强，但是其脆度系数(抗压比抗折强度)仍然保持在0.3左右，进一步增加聚合物虽然能降低脆度系数，但是也会降低抗压和抗折强度，也大幅度增加了材料的造价。

聚合物改性橡胶粉多孔水泥混凝土罩面材料，是在传统的聚合物改性多孔水泥混凝土罩面材料中，引入一定体积率的橡胶粉来代替矿物集料。在多孔水泥混凝土中掺入聚合物与橡胶粉后，充分利用橡胶颗粒的柔性来改善混凝土韧性，使聚合物改性多孔水泥混凝土罩面材料具有沥青混凝土路面的高韧性，同时也具水泥混凝土的高抗压强度的特点，还有耐水性好、抗老化、耐腐蚀、温度稳定性好，还有降噪、排水、减振、防滑等特点。随着我国汽车拥有量的增加，作为“黑色污染”的废橡胶轮胎已成为我国目前十分严重的环境问题。利用橡胶粉制备道路罩面材料也为大量利用废弃橡胶提供了一条新的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效消纳废橡胶粉、且具有强度高、变形性能好、耐久性能好、抗裂性能优的高韧性聚合物改性橡胶粉多孔水泥混凝土。这种混凝土能够用于旧水泥混凝土路面和沥青碎石或混凝土路面的罩面材料，也可以做新建路面的上面层，也适宜于其他场坪的罩面。进一步提高聚合物改性多孔水泥混凝土罩面材料的性能特别是韧性。

本发明的聚合物改性橡胶粉多孔水泥混凝土罩面材料的配比是：每立方米材料中水泥的用量为200～400kg，聚合物用量按它的固相量计为水泥质量的2～20％，通常每方用量控制在20～75kg，水灰比控制在0.25～0.40之间，集料中粒度2.36mm以下细集料百分率≤20％，粒度4.75mm以上粗集料的百分率≥80％，或者由不超过50％体积率的橡胶粉取代矿物集料，添加0～5kg的其它助剂如增塑剂和/或消泡剂，添加0～100kg填料如粉煤灰、硅灰等。

本发明的聚合物改性橡胶粉多孔水泥混凝土罩面材料中，所用水泥为硅酸盐类水泥、铝酸盐水泥或硫铝酸盐类水泥，水泥或者由不超过40％的矿物掺和料等量或超量取代，用于取代水泥的矿物掺和料是矿渣粉、粉煤灰、石灰石粉、烧粘土或烧煤矸石。

为实现增加罩面材料韧性的目的：本发明在传统的聚合物改性多孔水泥混凝土罩面材料引入了橡胶粉。其中的橡胶粉为工业通用的丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶中一种或几种混合，或者由废弃橡胶粉代替，其粒径在0.075～9.5mm之间，或者由几种不同的粒径通过级配合成后使用。

其中的聚合物是：热固性树脂、焦油类树脂、乙烯类树脂中的一种或多种共混；或者选用丁苯橡胶乳液、丙烯酸乳液、丙烯酸脂乳液、苯丙乳液、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE)乳液中的一种或多种共混聚合物乳液；或者为所述的多种树脂或乳液的共混，或者使用上述聚合物制备的乳胶粉。

这种罩面材料的施工工艺是将聚合物与水泥、碎石、橡胶粉、砂、填料等放入搅拌机拌合均匀，在搅拌过程中或者加入适量的水、助剂拌合，将得到的聚合物改性橡胶粉多孔水泥混凝土罩面材料混合料，运抵至现场后采用机械或者人工摊铺的方法均匀地铺在旧水泥混凝土路面或基层等下部结构之上，再采用振动设备将混合料振实；采用沥青摊铺机摊铺时，则在摊铺过程中利用摊铺机的熨平板将其振捣成型或用压路机碾压成型；成型后的罩面材料采用薄膜封闭养生，养生期1～7d，在开放交通之前或者暴露干燥1～2天，在封闭养生期间不需要补充水分。

本发明的聚合物改性橡胶粉多孔水泥混凝土罩面材料的性能与优势：

(1)聚合物改性橡胶粉多孔水泥混凝土罩面材料能够大量消纳废橡胶粉，从而减少废轮胎对环境的不利影响。