[发明专利]一种防冻裂路面施工材料及其应用

说明书

技术领域

本发明提供一种防冻裂路面施工材料及制备方法，并将其应用于路基材料中，以防止冬天路面裂破的现象。

背景技术

寒冷的冬天，空气温度常处于零下20多度以下的环境下，路面裂解主要原因有：（a）较大裂隙的存水问题不易解决，使路面常处于结冰状态。（b）现场难以找到大型设备对大体量的路面进行检测，使其大尺寸裂隙结冰。而在路面施工方面，路基材料的优选，以防治路面裂解，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明在上述问题的基础上提供一种防冻裂路面施工材料，该材料包括如下重量份的原料组成：水泥60-78份，石英风化砂10-20份，赤泥25-35份，生石灰15-30份，硫铁矿烧渣粉0.5-1.2份，石膏5-10份，裂石剂12-30份，抑制剂2-6份及减水剂5-15份；其中，该防冻裂路面施工材料的干物料组份还包括水，水与干物料的质量比为0.55-0.65：1。

进一步优选为该材料包括如下重量份的原料组成：水泥65份，石英风化砂12份，赤泥28份，生石灰20份，硫铁矿烧渣粉1.0份，石膏7份，裂石剂18份，抑制剂4份及减水剂12份；其中，该防冻裂路面施工材料的干物料组份还包括水，水与干物料的质量比为0.58：1。

所述的石膏为β型半水石膏与磷石膏以质量比为1：5-10混合物，粉碎后球磨至表面积为750㎡/kg。

所述的抑制剂为草酸、柠檬酸或苯磺酸与过氧化氢或过氧化钠以质量比为5-8：1-3的混合物。

述的减水剂为聚氨酯、聚乙烯醇、木质磺酸盐、甲基硅酸钠、三聚氰胺中的任意一种。

所述的石英风化砂经球磨后比表面积为520-550㎡/kg；生石灰经球磨后比表面积为780-820㎡/kg；水泥经球磨后比表面积为400-430㎡/kg，赤泥经球磨后比表面积为800-850㎡/kg；硫铁矿烧渣粉为硫铁矿生产硫酸过程中排出的矿渣，其比表面积为800-850㎡/kg。

采用上述的材料，本发明还提供一种防冻裂路面施工材料的加工方法，包括如下步骤：

（1）将石英风化砂、石膏混合后，输送至球磨机，将水以流量比为5:1加入球磨机，混磨10-30min，得到质量百分比浓度为50-60%的料浆；将水与硫铁矿烧渣粉以质量比为8-10：1混合，搅拌得到硫铁矿浆；

（2）将水泥、赤泥、生石灰粉、料浆、裂石剂、水加入搅拌罐中，混合，搅拌25-35min，加热至40-50℃，停止加热，往搅拌罐中加入硫铁矿浆，继续搅拌35-40min后，加入抑制剂及减水剂，升温至60-80℃，搅拌30-50min后，在室温为40-50℃的预养间内静停，待浆料凝固，控制凝固物的膨胀率为12-15%（进一步优选为膨胀率控制为13%），即完成防冻裂路面施工材料的制备，即可进行施工。

本发明将上述中的防冻裂路面施工材料应用于寒冷地区路面施工上。所述的寒冷地区为冬天处于0~-40℃的路面。所述的寒冷地区为冬天平均温度处于-20℃的路面。

本发明的优点在于：裂石剂和其他材料（水泥，石膏混合物等）配比而成的混合物，调节不同混合物的掺量，并用水调成浆液，使得浆液凝固后膨胀率大于水结成冰的膨胀率相同，即膨胀率为12-15%，同时满足混合物凝固体大于冰的弹性模量，约700Mpa，将此混合物浆液填充于施工路基中，浆液凝固后将会对施工路基产生与水结成冰时对路基更小的劣化作用。在上述条件满足的条件下，由于替代材料加入水泥、石英风化砂（该石英风化砂在路基的制备中主要起到提供硅质材料和骨架支撑作用，SiO₂与石灰和水泥中的CaO反应，在升温条件下产生新的水化产物，使施工路基达到强度要求），赤泥（赤泥主要起到胶粘剂的作用，由于其粒度小，比表面积大，各个物料经混合后，穿插到物料之间的空隙中，使结合力更强），硫铁矿烧渣粉（硫铁矿烧渣粉是含有硅铝基活性物质的废弃物，它和钛石膏中CaSO₄·2H₂O一起被电石渣激发发生化学反应。）

本发明采用赤泥、生石灰、硫铁矿烧渣粉、石膏、裂石剂等改性材料中主要含有增强水泥、石英风化砂之间的粘度、加速复合材料中发生化学反应的成分。和钛石膏本身含有的Fe(OH) ₃和Al(OH) ₃、CaSO₄等杂质一起通过吸附和交联等形成复杂的胶结结构，从而大大增强复合材料的粘度，提高综合性能和品质。且其受力环境多为多向受压，使得路基材料变形破坏参数能保证在膨胀率为12-15%的条件下，膨胀材料不会发生自身的压裂破坏。