[发明专利]一种高渗透微膨胀型半刚性基层养护剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于道路材料领域，涉及半刚性基层养护剂，具体涉及一种高渗透微膨胀型半刚性基层养护剂及其制备方法。

背景技术

自20世纪80年代以来，半刚性基层材料就凭借其良好的板体性、较高的承载力、优异的抗疲劳破坏能力以及经济性而被广泛应用于高等级公路建设。目前，我国高等级公路中约有90％的基层均采用半刚性基层材料。但随着半刚性基层材料在全国范围的推广，在使用过程中暴露出了越来越多的问题。其中，半刚性基层路面的开裂问题尤为严重，极大的影响了沥青路面行车舒适度，缩短了沥青路面使用寿命。半刚性基层路面结构的主要缺陷是收缩明显，极易产生反射裂缝，由于半刚性基层的胶结材料为水硬性材料，其在养护期间内部会发生复杂的物理化学反应，体积收缩明显，在这期间温度变化、水分散失等原因会引起温缩应力和干缩应力，加之半刚性基层早期强度较低进而导致半刚性基层形成大量的裂缝。在交通荷载和温度应力的综合作用下，裂缝反射到沥青路面面层，形成反射裂缝。高原寒冷地区年均气温低、日温差大、气候干燥并且温度变化剧烈，在这种气候条件下半刚性基层材料极易产生温缩和干缩裂缝，因此导致沥青路面的反射裂缝现象更为严重。半刚性基层收缩开裂严重破坏了路面结构的整体性和连续性，并在一定程度上削弱了结构强度，因此如何控制和改善半刚性基层的收缩开裂现象成为道路工程界关注的热点问题。

目前，国内外学者主要通过提高材料性能和优化结构来防治半刚性基层路面反射裂缝，如，使用高质量的改性沥青、添加SMA和纤维等材料提升沥青混合料的抗裂性能；采用土工织物夹层、增加沥青面层厚度、设置应力吸收层和防裂层优化半刚性基层路面结构。但这些技术不但增加了沥青路面整体造价，而且还不能从根本上消除和减少半刚性基层的收缩开裂。研究表明，对新铺半刚性基层及时保湿养生可有效避免基层产生干燥收缩裂缝，并能使其后期强度平稳增长。目前我国对半刚性基层的养护方法主要有铺设湿麻袋、铺设保湿膜和洒水等，但此类方法耗时耗力，养护不彻底，半刚性基层匀质性得不到保证，且易延误养护时机，不能控制内部裂缝开展和保证后期强度平稳发展。

发明内容

针对以上技术现状和半刚性基层养护过程中存在的问题，亟需开发一种具有微膨胀效应填充表面开口孔隙，并且渗透能力强的高性能半刚性基层养护剂，以期减少半刚性基层早期水分蒸发，保证半刚性基层材料必需的水化条件，从而控制其干燥收缩和早期温缩，减少半刚性基层内部裂缝扩展，进而延长半刚性基层沥青路面使用寿命，减少养护费用。

本发明的目的在于提供一种高渗透微膨胀型半刚性基层养护剂及其制备方法，该基层养护剂既具有微膨胀效应、高渗透能力，有效控制半刚性基层内部裂缝扩展，并且保证后期强度平稳发展，环境友好、经济效益良好的养护剂。本发明既实现了保湿养生的目的，又能加快材料的火山灰反应速率，控制半刚性基层干燥收缩和内部裂缝开展，经济环保，具有重要的现实意义和工程应用价值。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种高渗透微膨胀型半刚性基层养护剂，由以下原材料组成：聚丙烯酰胺、稻壳灰、类水滑石、水性膨胀剂、渗透剂、甲基硅醇钠、纳米碳酸钙、乙酸乙酯、聚硅氧烷和水。

本发明还具有如下区别技术特征：

以重量分数计，由以下原材料组成：0.2％～0.8％的聚丙烯酰胺，17％～25％的稻壳灰，6％～8％的类水滑石，2％～3％的水性膨胀剂，1％～1.5％的渗透剂，2％～5％的甲基硅醇钠，1％～4％的纳米碳酸钙，3％～5％的乙酸乙酯，1.5％～3％聚硅氧烷，余量为水，原料的重量百分数之和为100％。

聚丙烯酰胺为白色粉末状水溶性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力，目数为80目，密度1.302g/cm³。

稻壳灰为经过球磨机研磨处理并通过0.075mm的筛孔，密度为2.28g/cm³，SiO₂含量≥80％。

类水滑石为白色微粉末状阴离子层状化合物，具有阴离子交换特性，颗粒大小为2～5μm，镁铝物质的质量比为3.5～5.0，密度为2.5g/cm³。

水性膨胀剂为水性多功能涂料助剂，形态为白色粉末，其中高纯改性蒙脱石含量不低于88％，含碱量不高于0.35％，自应力值为0.2～0.8MPa。

渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，由聚乙二醇与脂肪醇缩合而成，是一种非离子表面活性剂，活性物含量≥99％，25℃时为无色透明液体，相对分子质量为300～330，pH值为6～8，HLB值为8。