河南高遠(yuǎn)公司提出“有機(jī)水硬性復(fù)合路面材料”概念
瀝青混凝土和水泥混凝土是當(dāng)今修筑路面的主要材料,它們分別由有機(jī)材料和水硬性材料結(jié)合而成,表現(xiàn)出一剛一柔兩種特性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,剛?cè)嵯酀?jì)的一種新材料出現(xiàn)在公路建設(shè)和維修工程中,叫做有機(jī)水硬性復(fù)合材料。具有代表性的有機(jī)水硬性復(fù)合材料是以水泥和乳化瀝青混合膠漿做為集料結(jié)合條件的一種冷拌混和料。乳化瀝青需要破乳脫水表現(xiàn)出結(jié)合力,水泥則需要經(jīng)過水化熱過程結(jié)晶固化,兩相互成條件,鑄成了一個(gè)立體網(wǎng)狀的微觀結(jié)構(gòu),因而兼具有機(jī)和無機(jī)結(jié)合材料混凝土產(chǎn)品的雙重優(yōu)勢(shì)。近些年來,這種新型材料因其特殊的工程和工藝性而成為我們重要的研究對(duì)象。
有機(jī)水硬性復(fù)合材料的優(yōu)特性:
⒈優(yōu)良的材料特性
有機(jī)水硬性復(fù)合材料可以通過調(diào)節(jié)配制比例得到所需要的工程特性。大部分水泥吸收混合料或乳液中的水分發(fā)生水化反應(yīng),并產(chǎn)生水化熱,加速了乳化瀝青破乳和強(qiáng)度形成,縮短了強(qiáng)度形成時(shí)間。纖維狀的水化生成物向周圍空間發(fā)展,填充混合料中水分蒸發(fā)遺留下來的空隙。水泥—乳化瀝青混合料的空隙率和密度所以比普通乳化瀝青混凝土高,正是因?yàn)槿绱???障堵屎兔芏扰c初始無側(cè)限抗壓強(qiáng)度一起構(gòu)成反映混合料初期強(qiáng)度的重要指標(biāo)。水泥水化反應(yīng)與乳化瀝青破乳同時(shí)進(jìn)行,因而水化物與瀝青既相互獨(dú)立又相互滲透地交織在一起,形成空間立體網(wǎng)絡(luò),將礦料緊密地結(jié)合在一起。這種空間結(jié)構(gòu)即保證了混合料具有足夠的強(qiáng)度,又防止了高溫情況下瀝青軟化時(shí)混合料過大的變形。因而,有機(jī)水硬性材料強(qiáng)度高且高溫穩(wěn)定性好,隨著水泥水化反應(yīng)的不斷進(jìn)行,生成的水化物切斷混合料內(nèi)部相連空隙,形成均勻、密實(shí)、孔隙閉合的整體,提高了混合料的總體強(qiáng)度和抗水剝落性。由于水泥和瀝青共成強(qiáng)度,有機(jī)水硬性復(fù)合材料克服了瀝青混凝土和水泥混凝土在熱穩(wěn)定性及脆硬性方面的缺陷,剛?cè)嵯酀?jì)、密實(shí)、耐磨、抗剝落的綜合材料品質(zhì)可以滿足各種等級(jí)公路路面建設(shè)的需要,為解決高溫高寒地帶的路面問題創(chuàng)造了條件。目前這類材料已經(jīng)應(yīng)用于微表處、車轍修復(fù)以及路面冷再生等技術(shù)方面。
有機(jī)水硬性復(fù)合材料中同時(shí)含有無機(jī)結(jié)合料—水泥和有機(jī)結(jié)合料—瀝青兩種粘結(jié)料,粘結(jié)料用量對(duì)混合料性能的影響呈現(xiàn)出不同于熱瀝青混合料的特點(diǎn)。
圖1說明加入水泥后,在瀝青用量變化的情況下,混合料的強(qiáng)度都比未加水泥時(shí)有大幅提高。有機(jī)水硬性復(fù)合材料強(qiáng)度沒有呈現(xiàn)出純?yōu)r青混合料那樣的拋物線趨勢(shì),說明這種材料的結(jié)構(gòu)不同于純?yōu)r青混合料。水泥—乳化瀝青混合料微觀結(jié)構(gòu)與乳化瀝青混合料微觀結(jié)構(gòu)截面圖如圖2和圖3。由圖比較可知,纖維狀水泥水化物向四周空間發(fā)展,形成了均勻、密實(shí)、孔隙閉合的整體。
圖1 水泥—乳化瀝青混合料抗壓強(qiáng)度與水泥用量圖
圖2 乳化瀝青混合料微觀結(jié)構(gòu)
圖3 水泥—乳化瀝青混合料微觀結(jié)構(gòu)
2.優(yōu)良的施工工藝性
有機(jī)水硬性復(fù)合材料作為一種冷拌混和料,在特殊的水相物質(zhì)條件下具有良好的施工工藝性。
?、?材料生產(chǎn)制備不需要依賴控制復(fù)雜耗能巨大的熱拌瀝青混凝土拌和站,無論采用場(chǎng)拌或是路拌生產(chǎn),只要滿足物料精準(zhǔn)配送和均勻拌和條件,都可以得到合格的混合料產(chǎn)品;
?、诳烧{(diào)節(jié)的初凝期與良好的和易性為路面攤鋪創(chuàng)造了寬松的施工條件和質(zhì)量控制條件。材料轉(zhuǎn)運(yùn)過程無須保溫,國產(chǎn)的普通設(shè)備即可以滿足路面壓實(shí)擠密的要求,其方便性為熱拌瀝青混合料施工所不及。
③ 可以均勻方便的加入聚脂纖維,高分子乳液等材料,用于進(jìn)一步提高混合料質(zhì)量,無熱分解或熱衰減問題,復(fù)配性明顯優(yōu)于熱拌瀝青混凝土材料。
3.經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)保意義
由于有機(jī)水硬性復(fù)合材料具有良好的材料特性和良好的施工工藝性,因此,不僅可以通過提高工程質(zhì)量,延長(zhǎng)道路的設(shè)計(jì)使用周期,提高公路運(yùn)營(yíng)效益,同時(shí)通過大幅度減少設(shè)備購置、能源損耗、施工占用土地、勞動(dòng)用工,以及有效的延長(zhǎng)可施工期等,也能夠直接提高建設(shè)養(yǎng)護(hù)工程的經(jīng)濟(jì)效益。
有機(jī)水硬性復(fù)合材料的突出優(yōu)點(diǎn)是早期強(qiáng)度高,強(qiáng)度形成時(shí)間短,可在短時(shí)間內(nèi)開放交通,這具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。使用有機(jī)水硬性復(fù)合材料進(jìn)行常溫施工,可以把有害氣體排放、粉塵排放等環(huán)境污染控制在前所未有的最低限度。冷法再生瀝青混凝土路面技術(shù)還可以把熱再生條件下的舊材料使用率從30%左右提高到75%以上,公路大修所產(chǎn)生的大量不可降解固體廢棄物將由此變?yōu)閮?yōu)質(zhì)的再利用資源。有機(jī)水硬性復(fù)合材料的推廣應(yīng)用會(huì)顯示出巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)環(huán)保意義。
到目前為止,有機(jī)水硬性復(fù)合材料的相關(guān)技術(shù)工藝還不夠全面,使用量還不多,標(biāo)準(zhǔn)也尚未建立,但是隨著建材科學(xué)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的不斷進(jìn)步,這個(gè)路面建設(shè)材料的新品一定會(huì)得到更大的發(fā)展。
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