一种早强型半柔性路面灌浆料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于路面材料的技术领域，具体涉及一种早强型半柔性路面灌浆料及其制备方法与应用。

背景技术

沥青路面是在柔性基层或半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构，这种路面与砂石路面相比，其强度稳定性大大提高，也是我国道路的主要形式。随着我国交通车辆以及物流业的快速发展，一些沥青路面处于超负荷的工作状态，部分路面破损严重，造成车辆行驶的不便甚至有可能导致安全事故的发生。

半柔性路面，是在沥青路面结构的基础上灌入水泥浆液形成的一种新型复合路面，该路面兼具沥青路面柔性好、抗裂能力强、无接缝和水泥混凝土路面刚性大、承载能力强、抗车辙性能好的优点。

目前，CN 115947578 A、CN 116514483 A、CN 105016678A、CN 113277809A、CN113045278A等已公开报道的灌浆料，仍然存在一定的问题和/或不足，例如：流动性和早期强度之间的矛盾问题，以及抗折强度低、干缩率大等问题，无法很好满足中国工程建设标准化协会标准《城市道路灌浆式半柔性路面技术规程》(T/CECS1016-2022)技术/性能的指标要求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术存在的问题和/或不足，本发明的目的在于提供一种早强型半柔性路面灌浆料。该早强型半柔性路面灌浆料，兼具早强快硬和高流动度的优点，并具有高粘的性能，干缩率低，有效地避免半柔性路面变形等病害发生，符合中国工程建设标准化协会标准《城市道路灌浆式半柔性路面技术规程》(T/CECS1016-2022)技术要求，能够与沥青混合料基体间可以无缝粘结，硬化后无明显收缩现象，实际应用效果良好。

本发明提供的一种早强型半柔性路面灌浆料，按重量份数计，包括以下组分：普通硅酸盐水泥55份、粉煤灰10-15份、河砂10-15份、减水剂1-5份、纳米二氧化硅1-5份、改性纤维素1-5份、山梨醇酐单油酸酯1-5份，以及水45-55份。

进一步的，

在前述的任一技术方案(早强型半柔性路面灌浆料)中，所述的普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。

进一步的，

在前述的任一技术方案(早强型半柔性路面灌浆料)中，所述河砂的最大粒径不超过1.1mm。

进一步的，

在前述的任一技术方案(早强型半柔性路面灌浆料)中，所述的减水剂为聚羧酸高性能减水剂、脂肪族高效减水剂或萘系高效减水剂；优选地，所述的减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

进一步的，

在前述的任一技术方案(早强型半柔性路面灌浆料)中，所述纳米二氧化硅的粒径为10nm～90nm。

进一步的，

在前述的任一技术方案(早强型半柔性路面灌浆料)中，所述纳米二氧化硅的粒径为20nm～30nm或40nm～50nm。

进一步的，

在前述的任一技术方案(早强型半柔性路面灌浆料)中，所述的改性纤维素为羧甲基纤维素钠或羟丙基甲基纤维素。

此外，

本发明还提供了前述任意一项所述早强型半柔性路面灌浆料的制备方法，包括以下步骤：将山梨醇酐单油酸酯加入到水中，加热成乳状溶液，冷却至室温后，再加入减水剂以及普通硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、纳米二氧化硅和改性纤维素，搅拌混合均匀，即得早强型半柔性路面灌浆料。

本发明还提供了前述任意一项所述的早强型半柔性路面灌浆料在修复沥青混合料路面中的应用。

本发明早强型半柔性路面灌浆料的有益效果，具体包括以下方面：

(1)兼具早强快硬和高流动度的优点，其28天(28d)抗压强度可达95～110MPa、抗折强度可达6～8MPa；

(2)具有高粘的性能，干缩率低，满足干缩率≤0.3％的性能标准，有效地避免半柔性路面变形等病害发生，符合中国工程建设标准化协会标准《城市道路灌浆式半柔性路面技术规程》(T/CECS1016-2022)技术要求；

(3)能够与沥青混合料基体间可以无缝粘结，硬化后无明显收缩现象，实际应用效果良好，具有较高的产业应用价值和广阔的市场推广前景。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面通过实施例的方式对本发明作进一步的详细说明，但并不表示因此将本发明的保护范围限制在所述的实施例范围之内。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的情况下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本发明中，未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

关于本发明中使用术语的定义，除非另有说明，本文中术语提供的初始定义适用于全文中的该术语；对于本文没有具体定义的术语，应当根据公开内容和/或上下文，给出本领域技术人员能够给予它们的含义。

实施例1

本发明的早强型半柔性路面灌浆料，按重量份数计，包括以下组分：52.5级普通硅酸盐水泥55份、Ⅱ级粉煤灰10份、河砂(最大粒径不超过1.1mm)15份、聚羧酸高性能减水剂(标准型PCA：重庆三圣实业股份有限公司)2份、粒径为20nm～30nm的纳米二氧化硅5份、羧甲基纤维素钠2份、山梨醇酐单油酸酯1份，以及水50份。

制备方法：按照前述的配比，将山梨醇酐单油酸酯加入到水中，加热成乳状溶液，冷却至室温后，再加入聚羧酸高性能减水剂以及普通硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、河砂、纳米二氧化硅和羧甲基纤维素钠，搅拌混合均匀，即得早强型半柔性路面灌浆料L1。

实施例2

本发明的早强型半柔性路面灌浆料，按重量份数计，包括以下组分：52.5级普通硅酸盐水泥55份、Ⅱ级粉煤灰12份、河砂(最大粒径不超过1.1mm)13份、聚羧酸高性能减水剂(标准型PCA：重庆三圣实业股份有限公司)2份、粒径为20nm～30nm的纳米二氧化硅5份、羟丙基甲基纤维素2份、山梨醇酐单油酸酯1份，以及水50份。

制备方法：按照前述的配比，将山梨醇酐单油酸酯加入到水中，加热成乳状溶液，冷却至室温后，再加入聚羧酸高性能减水剂以及普通硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、河砂、纳米二氧化硅和羟丙基甲基纤维素，搅拌混合均匀，即得早强型半柔性路面灌浆料L2。

实施例3

本发明的早强型半柔性路面灌浆料，按重量份数计，包括以下组分：52.5级普通硅酸盐水泥55份、Ⅱ级粉煤灰10份、河砂(最大粒径不超过1.1mm)15份、脂肪族高效减水剂(标准型SS-ZF：重庆三圣实业股份有限公司)2份、粒径为20nm～30nm的纳米二氧化硅5份、羧甲基纤维素钠2份、山梨醇酐单油酸酯1份，以及水50份。

制备方法：按照前述的配比，将山梨醇酐单油酸酯加入到水中，加热成乳状溶液，冷却至室温后，再加入脂肪族高效减水剂以及普通硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、河砂、纳米二氧化硅和羧甲基纤维素钠，搅拌混合均匀，即得早强型半柔性路面灌浆料L3。

实施例4

本发明的早强型半柔性路面灌浆料，按重量份数计，包括以下组分：52.5级普通硅酸盐水泥55份、Ⅱ级粉煤灰10份、河砂(最大粒径不超过1.1mm)15份、萘系高效减水剂(标准型FDN-O：重庆三圣实业股份有限公司)、粒径为20nm～30nm的纳米二氧化硅5份、羧甲基纤维素钠2份、山梨醇酐单油酸酯1份，以及水50份。

制备方法：按照前述的配比，将山梨醇酐单油酸酯加入到水中，加热成乳状溶液，冷却至室温后，再加入萘系高效减水剂以及普通硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、河砂、纳米二氧化硅和羧甲基纤维素钠，搅拌混合均匀，即得早强型半柔性路面灌浆料L4。

实施例5

本发明的早强型半柔性路面灌浆料，按重量份数计，包括以下组分：52.5级普通硅酸盐水泥55份、Ⅱ级粉煤灰10份、河砂(最大粒径不超过1.1mm)15份、脂肪族高效减水剂(标准型SS-ZF：重庆三圣实业股份有限公司)2份、粒径为40nm～50nm的纳米二氧化硅5份、羧甲基纤维素钠2份、山梨醇酐单油酸酯1份，以及水50份。

制备方法：按照前述的配比，将山梨醇酐单油酸酯加入到水中，加热成乳状溶液，冷却至室温后，再加入脂肪族高效减水剂以及普通硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、河砂、纳米二氧化硅和羧甲基纤维素钠，搅拌混合均匀，即得早强型半柔性路面灌浆料L5。

对比例1

按重量份数计，包括以下组分：52.5级普通硅酸盐水泥55份、Ⅱ级粉煤灰10份、河砂(最大粒径不超过1.1mm)15份、聚羧酸高性能减水剂(标准型PCA：重庆三圣实业股份有限公司)2份、羧甲基纤维素钠2份，以及水50份。

制备方法：按照前述的配比，在水中加入聚羧酸高性能减水剂以及普通硅酸盐水泥、Ⅱ级粉煤灰、河砂和羧甲基纤维素钠，搅拌混合均匀，即得对比例1的灌浆料D1。

实施例6

对前述所得的早强型半柔性路面灌浆料L1～L5以及对比例的灌浆料D1，按照中国工程建设标准化协会标准《城市道路灌浆式半柔性路面技术规程》(T/CECS1016-2022)和《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30-2005)进行性能检测，结果见表1。

表1技术/性能指标的检测结果

结果显示，本发明的早强型半柔性路面灌浆料，兼具早强快硬和高流动度的优点，其28d抗压强度可达95～110MPa、抗折强度可达6～8MPa；以及高粘的性能，干缩率低，满足干缩率≤0.3％的性能标准，有效地避免半柔性路面变形等病害发生，符合中国工程建设标准化协会标准《城市道路灌浆式半柔性路面技术规程》(T/CECS1016-2022)技术要求。

实施例7

将前述所得的早强型半柔性路面灌浆料L1～L2，应用于沥青混合料路面的修复：早强型半柔性路面灌浆料填充到沥青混合料路面的缺损处，压平。结果显示，本发明的早强型半柔性路面灌浆料，与沥青混合料基体间可以无缝粘结，硬化后无明显收缩现象，实际应用效果良好，具有较高的产业应用价值和广阔的市场推广前景。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。