不同细砂粉含量对碱激发灌浆材料流变性能的影响.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.3(上)-111-工 程 技 术半柔性路面(SFP)是一种新型的路面结构形式,将水泥浆注入孔隙率为 20%28%的沥青基层中形成。试验表明,SFP 具有优异的高低温性能和耐久性,适用于城市公交车站、十字路口、高速公路收费站、隧道出入口、港口道路进出码头和机场水道等基础设施。碱激发胶凝材料是一种由活性硅酸铝(火山灰、矿渣、粉煤灰和偏高岭土等)与碱激发剂反应制备的新型绿色无机胶凝材料1,具有硬化快、早期强度高、流动性与化学稳定性良好和施工简单等特点。碱激发胶凝材料的二氧化碳排放量仅为水泥的 10%20%,研究表明,碱激发水泥基材料作为一种新型黏结剂,可以在建筑领域取
2、代或部分取代水泥2。目前,关于碱激发水泥基材料在半柔性路面灌浆材料中的应用研究较少,主要是基于两组份或多组份灌浆材料与碱激发剂混合使用。本研究以矿渣为主要胶凝材料,以固体水玻璃为碱激发剂,制备了单组分碱激发矿渣灌浆材料。通过添加细砂粉作为无机填料,调整其凝结时间和流变性能,可以满足半柔性灌浆材料的技术要求。通过结果验证单组分碱矿渣细砂注浆材料在 SFP 中的实际应用性能,例如灌浆浆饱和度、马歇尔稳定性等参数。1 试验研究1.1 原材料试验中采用的细砂粉为河砂筛分球磨制成。矿渣和细砂粉详情见表 1。表 1 矿渣和细砂粉的化学成份化学成分含量/%Al2O319.2SiO2905CaO57.4Fe2
3、O32.9K2O0.5MgO3.3Na2O0.3SO25.01.2 试件制备试验通过添加不同含量细砂粉,研究单组分碱矿渣灌浆材料的凝结时间、流动性、流变性和力学性能。OAASGM 中固体水玻璃与矿渣的比例为 20 100,水胶比为 0.4,将 CMS-Na 作为保水剂,掺量为胶凝材料的 0.25%。乳胶粉可以改善浆料的分散性,掺量为胶凝材料的 0.05%。利用砂浆搅拌机,速度保持在 1000r/min 以上,用 2/3 的水混合搅拌干粉 2min 后,加入剩余的水搅拌 2min。混合比例见表 2。表 2 OAASGM 混合比例试件分组矿渣水玻璃矿渣/%水胶比保水剂乳胶粉OAASGM-55150
4、.40.250.05OAASGM-1051100.40.250.05OAASGM-1551150.40.250.05OAASGM-1551200.40.250.051.3 测试方法1.3.1 流动性在 SFP 施工中,只有流动性好的灌浆材料才能充分灌注沥青基层的空隙。根据要求,试验中采用流动锥法测定浆料的流动性。在测试前,流动度测试模具的内壁须完全湿润,首先,将混合浆料倒入流动锥测试模具中,漏斗用橡胶塞封闭。其次,拔出橡胶塞,待泥浆流出并开始计时,最后,当浆料完全流出或浆料不能连续流出时停止计时。试验过程重复 3 次,时间精确到 0.1s。1.3.2 凝结时间使用凝结时间测定仪确定灌浆材料的凝
5、结时间,加水时开始计时,将混合浆液注射到测试装置中。调整初始设定针接触泥浆的表面,让初凝试针自由下降。当试针沉入底板附近4mm1mm 并且不再沉入时,记录初始凝结时间。将测试模具翻转到 180,并更换终凝试针。重复上述步骤,当终凝试针沉入样品(0.5mm)时,记录终凝时间,终凝时间为从加水到测试结束。1.3.3 抗折和抗压强度将制备的 OAASGM 注入 40mm40mm160mm(宽 高 长)的塑料模具中,在振动台上振捣 1min,然后用塑料膜覆盖,置于标准养护室中养护 24h 后拆模,将试样置于标准养护室养护至规定测试龄期(3d、7d 和 28d)。用 DNS100 型电子万能试验机进行力
6、学性能测试,加载速率为 0.5mm/min。不同细砂粉含量对碱激发灌浆材料流变性能的影响刘畅(1.山东建筑大学交通工程学院,山东 济南 250101;2.淄博市交通建设发展中心,山东 淄博 255000)摘 要:为研究半柔性路面(SFP)裂缝修补材料的基本工作性能,基于碱激发矿渣灌浆材料(OAASGM),本文通过试验系统评价了不同细砂粉含量对 OAASGM 的流动性、凝结时间、流变性能以及力学性能的影响,得出以下结论。1)细砂粉能有效延长凝结时间,改善 OAASGM 的流变性能,当掺加量为10%(OAASGM-10)时,流动性为14s,当操作时间为45min 时,初始屈服应力为0.699Pa,
7、塑性黏度为1.997Pas。2)OAASGM 具有剪切变稀的特点,水分流失量较少。3)本文提出的碱激发矿渣灌浆材料满足半柔性路面(SFP)的技术要求,可替代水泥成为 SFP 的灌浆材料。关键词:碱激发矿渣灌浆材料;半柔性路面;流变学;凝结时间中图分类号:U41文献标志码:A中国新技术新产品2024 NO.3(上)-112-工 程 技 术2 试验结果与讨论2.1 凝结时间图 1 为细砂粉含量与凝结时间的关系,可以看出,OAASGM 的凝结时间随细砂粉含量的增加而增加。含有 5%细砂粉的 OAASGM 初始凝结时间为35min,最终凝结时间为 50min。当细砂粉含量增至20%时,OAASGM 的
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