本發明涉及一種快速水泥穩定碎石及其制備方法。

背景技術：

1、公路路面結構一般由面層、基層和墊層組成。與其他基層結構相比，水泥穩定碎石具有強度高、整體性強、耐久性好等優點，成活后遇雨不泥濘，表面堅實，是一種較為理想的半剛性基層材料，為公路路面尤其是高等級路面最常用的基層材料之一。

2、然而在基層使用的水泥穩定碎石基層材料中，碎石在水泥水化反應作用下，極易形成干縮和溫縮裂縫，再加上道路是帶狀構造物，更容易造成基層產生橫向裂縫。在車輪荷載的作用下，裂縫向上面瀝青混凝土結構層傳遞，導致道路面層出現嚴重的“反射裂縫”，造成路面破壞，不得不采取結構性修復措施。為了確保足夠的承載能力，水泥穩定碎石基層早期強度形成慢，至少需要養護7天才能進行面層施工。但隨著交通量的增加，過長的養護時間，容易造成交通堵塞。快速提高水泥穩定碎石的早期強度，實現快速開通交通是解決上述困境的有效手段之一。

3、基于此，現研究一種快速提高水泥穩定碎石，其能夠快速提高早期強度，且同時具有足夠的施工操作時間，解決緩凝和早強的矛盾。

技術實現思路

1、發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供一種快速水泥穩定碎石，不僅能夠有效解決水泥穩定碎石開裂的問題，還能夠快速提高早期強度且同時具有足夠的施工操作時間，解決緩凝和早強的矛盾。

2、技術方案：本發明的快速水泥穩定碎石，按質量份數計包括無機膠凝材料4-6份、骨料89-94份及水2-4份；

3、所述無機膠凝材料包括主料、占主料質量0.35-0.55％的減水劑、占主料質量2.5-4.5％的緩凝劑磷酸二氫鈉，以及占主料質量1.5-2.5％的早強劑氫氧化鎂；所述主料按質量份數包括普通硅酸鹽水泥60-70份、比表面積為100-200kg/m2的氧化鎂15-20份及偏高嶺土10-15份。

4、本發明基于普通硅酸鹽水泥和偏高嶺土的基礎上，采用磷酸二氫鈉作為緩凝劑，并同時復配氧化鎂和早強劑氫氧化鎂，在少量的水量以形成半干型以及低比表面積的氧化鎂條件下，能夠使得緩凝劑磷酸二氫鈉溶解于水后，提高其在水中電離出氫離子的時間，延長所電離出的氫離子與氫氧化鎂和氧化鎂兩者的非接觸以及非反應的時間，進而基于該帶電離子的存在延緩了普通硅酸鹽水泥的水化，為施工提供時間，起到充分的緩凝作用。而隨后當氧化鎂和早強劑接觸到氫離子后，會溶解生成鎂離子，與緩凝劑中磷酸根離子等作用形成一種磷酸鹽絡合物水化凝膠，并使得溶液中的ph逐漸升高，堿性增強，激發水泥及偏高嶺土發生發應。即實現在本發明的體系中，能夠使得氫氧化鎂與磷酸二氫鈉兩者的反應分步進行，且延長兩者分步的時間，解決緩凝與早強的矛盾。

5、進一步說，本發明所采用的骨料為由瀝青混凝土銑刨料或者石灰巖中的一種與陶粒以10:(0.5-1)復配而成。

6、進一步說，本發明所采用的陶粒為淤泥或鋼渣陶粒，粒徑為4.5-9mm，容重為1000-1400kg/m3，筒壓強度大于6mpa。

7、進一步說，本發明所采用的瀝青混凝土銑刨料或石灰巖為不同級配組成：通過31.5mm篩孔的百分比為100％，通過26.5mm篩孔的百分比為90-100％，通過19mm篩孔的百分比為75-85％，通過9.5mm篩孔的百分比為47-59％，通過4.75mm篩孔的百分比為29-40％，通過2.36mm篩孔的百分比為17-27％，通過0.6mm篩孔的百分比為8-16％，通過0.075mm篩孔的百分比為2-5％。

8、進一步說，本發明所采用的普通硅酸鹽水泥為42.5級或52.5級，偏高嶺土比表面積≥400kg/m2。

9、進一步說，本發明所采用的氧化鎂為輕燒氧化鎂，減水劑為減水率≥40％的聚羧酸粉劑。

10、本發明制備上述快速水泥穩定碎石的方法，包括如下步驟：

11、(1)將主料、減水劑、緩凝劑磷酸二氫鈉，以及早強劑氫氧化鎂混合3-5min，制得無機膠凝材料；

12、(2)將上述無機膠凝材料與骨料攪拌混合3-5min，加入水攪拌均勻，即可攤鋪碾壓成型制得快速水泥穩定碎石。

13、有益效果：與現有技術相比，本發明的顯著優點為：1)本發明采用早強劑的堿性，激發出普通硅酸鹽水泥及偏高嶺土的活性，不僅早期強度得到保證，后期強度還可依靠硅酸鹽水泥的水化穩步增長，同時利用氧化鎂水化的微膨脹特性，補償水泥水化收縮，有效解決了水泥穩定碎石開裂的問題；2)通過緩凝劑、氧化鎂和早強劑的復配技術，解決了無機膠凝材料體系緩凝和早強的矛盾，既有足夠的施工操作時間，又可快速縮短初凝和終凝時間，提升水泥穩定碎石的早期強度，從而實現快速開放交通；3)利用陶粒致密多孔的內部結構為水分的滲透運動提供了微小的毛細管通道，為水泥的水化提供水分，減少了水泥收縮開裂；4)骨料采用不同級配粒徑組成，使得混合后的骨料具有最緊密的粒徑分布，從而也提高了水泥穩定碎石的強度和抗裂性能；5)可以利用銑刨料作為骨料，做到了廢棄物綜合利用，符合環保要求。

技術特征：

1.一種快速水泥穩定碎石，其特征在于，該快速水泥穩定碎石按質量份數計包括無機膠凝材料4-6份、骨料89-94份及水2-4份；

2.根據權利要求1所述的快速水泥穩定碎石，其特征在于，所述骨料為由瀝青混凝土銑刨料或者石灰巖中的一種與陶粒以10:(0.5-1)復配而成。

3.根據權利要求2所述的快速水泥穩定碎石，其特征在于，所述的陶粒為淤泥或鋼渣陶粒，粒徑為4.5-9mm，容重為1000-1400kg/m3，筒壓強度大于6mpa。

4.根據權利要求2所述的快速水泥穩定碎石，其特征在于，所述瀝青混凝土銑刨料或石灰巖為不同級配組成：通過31.5mm篩孔的百分比為100％，通過26.5mm篩孔的百分比為90-100％，通過19mm篩孔的百分比為75-85％，通過9.5mm篩孔的百分比為47-59％，通過4.75mm篩孔的百分比為29-40％，通過2.36mm篩孔的百分比為17-27％，通過0.6mm篩孔的百分比為8-16％，通過0.075mm篩孔的百分比為2-5％。

5.根據權利要求1所述的快速水泥穩定碎石，其特征在于，所述普通硅酸鹽水泥為42.5級或52.5級，偏高嶺土比表面積≥400kg/m2。

6.根據權利要求1所述的快速水泥穩定碎石，其特征在于，所述氧化鎂為輕燒氧化鎂，減水劑為減水率≥40％的聚羧酸粉劑。

7.一種制備權利要求2所述快速水泥穩定碎石的方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術總結
本發明公開了一種快速水泥穩定碎石及其制備方法，包括無機膠凝材料、骨料及水；無機膠凝材料包括主料、減水劑、緩凝劑磷酸二氫鈉以及早強劑氫氧化鎂；主料包括普通硅酸鹽水泥、氧化鎂及偏高嶺土。制備時先將主料、減水劑、緩凝劑磷酸二氫鈉以及早強劑氫氧化鎂混合制得無機膠凝材料；再將無機膠凝材料與骨料攪拌混合，加入水攪拌均勻，即可攤鋪碾壓成型制得快速水泥穩定碎石。本發明的快速水泥穩定碎石，不僅能夠有效解決水泥穩定碎石開裂的問題，還能夠快速提高早期強度且同時具有足夠的施工操作時間，解決緩凝和早強的矛盾。

技術研發人員：王衛東,魏唐中,李佩寧,蔡廣楠
受保護的技術使用者：南京興佑交通科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24