一种露石混凝土及其施工方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料加工生产的技术领域，尤其是涉及一种露石混凝土及其施工方法。
背景技术
混凝土材料因具有优异的强度等性能，在道路施工等领域被广泛应用。在高速公路施工过程中，由于车辆行驶速度快，要求高速公路路面需要有优异的防滑和防眩等功能，而露石混凝土具有优异的抗滑、降噪、防眩和排水功能，越来越多地被应用在高速公路和隧道路面施工等领域。
授权公告号为CN103232218B的专利公开了一种高性能混凝土露石剂及其制备和施用方，露石剂包括A组分和B组分，A组分由水、羟基羧酸盐、有机膦、氟硅酸盐、渗透剂、稳定剂、表面活性剂及颜料经分步混合搅拌而成；B组分由水，工业水玻璃、氢氧化钠和改性剂组成。该专利使用含氟硅酸盐和有机磷的露石剂，提高了露石剂的缓凝效率，减少了露石剂用量，用于制备露石混凝土，提高了露石混凝土的抗滑和排水性能。
然而，由于该专利加入含氟硅酸盐提高了露石剂的缓凝效率，减少了露石剂用量，而含氟硅酸盐对环境不友好，给露石混凝土的施工环境带来一定的危害。因此，开发缓凝效率优异且对环境友好的露石混凝土尤为重要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种环保性能好的露石混凝土，其具有缓凝效果好的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种便于改善缓凝效果的露石混凝土的施工工艺，其具有便于改善产品缓凝效果的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种露石混凝土，由包含以下重量份的露石混凝土原料制成：水泥250-300份，粗集料1100-1200份，细集料750-850份，矿粉80-120份，减水剂8-12份，水140-180份；所述露石混凝土原料还包括露石剂；所述露石剂由包含如下重量份的露石剂原料制成：葡萄糖0.04-0.08份，六偏磷酸钠0.025-0.045份，盐酸金刚烷胺0.001-0.005份，溶解水0.35-0.45份。
通过采用上述技术方案，露石剂中的葡萄糖含有多个羟基功能团，可以和水泥表面发生化学反应，可以一定程度上减缓水泥与水发生水化反应的速率，起到缓凝的作用，而在露石剂中加入一定量的盐酸金刚烷胺，盐酸金刚烷胺具有表面活性剂的功能，与葡萄糖、六偏磷酸钠协同作用，可以有效提高露石剂的缓凝作用，提高露石混凝土的防滑性能，同时避免了对环境不友好的含氟硅酸盐的使用，提高了产品的环保性能。
优选的，所述露石剂由包含如下重量份的露石剂原料制成：葡萄糖0.05-0.07份，六偏磷酸钠0.03-0.04份，盐酸金刚烷胺0.002-0.004份，溶解水0.38-0.42份。
通过采用上述技术方案，使用更优的露石剂原料配比，制备出缓凝性能更优异的露石剂，提高了露石混凝土的防滑性能。
优选的，所述露石剂原料还包括0.005-0.012重量份的丙三醇。
通过采用上述技术方案，在露石剂中加入一定量的丙三醇，丙三醇分子中含有三个活性较强的羟基基团，丙三醇分子中的羟基基团与水泥表面发生反应，延缓水泥与水发生水化反应，提高了缓凝效率，提高了露石混凝土的防滑性能。
优选的，所述露石剂原料还包括0.004-0.01重量份的色素类物质。
通过采用上述技术方案，在露石剂中加入一定量的色素类物质，喷洒到路面后因色素类物质带有明显的颜色，有利于施工人员准确区分露石剂的喷洒位置及数量，从而提高露石混凝土的施工效率。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂是一种水泥分散剂，可以提高露石混凝土基层的强度，有助于控制露石混凝土的露石深度，有助于改善露石混凝土防滑和防眩等性能。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种露石混凝土的施工方法，包括以下步骤：
(1)露石剂制备：按设定的比例称取露石剂原料，25℃-40℃，以200转/分钟-300转/分钟的转速搅拌30min-50min制得露石剂；
(2)混凝土制备：按设定的比例称取水，在转速为400转/分钟-600转/分钟搅拌条件下，加入粗集料、细集料和矿粉，继续搅拌40min-60min，加入减水剂，继续搅拌30min-50min制得混凝土；
(3)路面浇筑：将步骤2制得的混凝土浇筑成混凝土路面，所述混凝土路面的厚度为23cm-27cm的，浇筑完成后陈化40min-60min，喷洒露石剂，用塑料薄膜遮盖，缓凝100min-150min，取下塑料薄膜，用清水冲洗混凝土路面的表面，使混凝土路面表面的粗集料露出制得软化路面；
(4)路面养护：将软化路面用塑料薄膜遮盖，养护13d-28d制得露石混凝土。
通过采用上述技术方案，先将混凝土浇筑成混凝土路面，然后在混凝土表面喷洒露石剂，露石剂在与混凝土表面的水泥发生反应，发挥缓凝的功效，有助于控制露石深度，改善缓凝效果，减少露石剂用量。
优选的，所述粗集料的粒径为5mm-40mm，所述细集料的粒径为0.16mm-5mm，所述矿粉的粒径为0.02mm-0.6mm。
通过采用上述技术方案，使用大粒径的粗集料和小粒径的细集料，有助于控制露石深度，有助于改善露石剂的缓凝效果，减少露石剂用量，提高露石混凝土防滑、排水、降噪和防眩等性能。
优选的，所述粗集料的粒径为5mm-25mm，所述细集料的粒径为0.5mm-2mm。
通过采用上述技术方案，使用粒径更小的细集料，可以将露石深度控制在不高于2mm的范围内，有助于精确控制露石深度，有助于改善露石剂的缓凝效果，提高露石混凝土防滑和防眩等性能。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明通过在露石剂中加入具有表面活性剂功能的盐酸金刚烷胺，与葡萄糖和六偏磷酸钠协同作用，与水泥表面发生反应，延缓水泥的水化反应，提高了露石剂的缓凝效率，减少了露石剂用量，避免了对环境不友好的含氟硅酸盐的使用，提高了露石混凝土的环保性能；
2.在露石剂中加入丙三醇，丙三醇分子中含有活性较高的羟基功能团，与水泥表面发生化学反应，提高了露石剂的缓凝效率；
3.在露石剂中加入色素类物质，露石混凝土施工时有利于施工人员准确区分露石剂的喷洒位置及数量，从而提高露石混凝土的施工效率；
4.使用粒径为5mm-25mm粗集料，粒径为0.5mm-2mm的细集料，可以将露石深度控制在不高于2mm的范围内，有助于精确控制露石深度，有助于改善露石剂的缓凝效果，提高露石混凝土防滑和防眩等性能。
具体实施方式
实施例
实施例1：一种露石混凝土的施工方法，包括如下步骤：
(1)露石剂制备：称取400g溶解水，32℃，以250转/分钟的转速搅拌，加入60g葡萄糖、35g六偏磷酸钠、3g盐酸金刚烷胺、8.5g丙三醇和7g色素类物质氧化铁，以250转/分钟的转速搅拌40min制得露石剂；
(2)混凝土制备：称取160Kg水，在转速为500转/分钟搅拌条件下，加入1150Kg粗集料、800Kg细集料、100Kg矿粉和275Kg水泥，粗集料的粒径为5mm-25mm，细集料的粒径为0.5mm-2mm，矿粉的粒径为0.02mm-0.6mm，继续搅拌50min，加入10Kg聚羧酸减水剂，继续搅拌40min制得混凝土；
(3)路面浇筑：将步骤2制得的混凝土浇筑成混凝土路面，混凝土路面的厚度为25cm，浇筑完成后陈化50min，喷洒露石剂，露石剂的喷洒量为100g/㎡，用塑料薄膜遮盖，缓凝120min，取下塑料薄膜，用清水冲洗混凝土路面的表面，使混凝土路面表面的粗集料露出制得软化路面；
(4)路面养护：将软化路面用塑料薄膜遮盖，养护20d制得露石混凝土；
按实施例1的相同原料配比和工艺参数制作若干件长、宽、高分别为300mm、300mm和250mm的露石混凝土样件，用于抗压强度和防滑性能测试。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2用木质素磺酸盐减水剂代替聚羧酸减水剂，其它均与实施例1保持一致。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，实施例3用5mm-40mm的粗集料，其它均与实施例1保持一致。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，实施例4用0.16mm-5mm的细集料，其它均与实施例1保持一致。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，实施例5用2mm-5mm的细集料，其它均与实施例1保持一致。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于，实施例6露石剂用量为75g/㎡，其它均与实施例1保持一致。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于，实施例7中盐酸金刚烷胺用量从3g减少至1g，其它均与实施例1保持一致。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于，实施例8中盐酸金刚烷胺用量从3g减少至1.8g，其它均与实施例1保持一致。
实施例9-16
实施例9-16与实施例1的区别在于，实施例9-16各原料的加量不同，及工艺参数不同。
实施例9-16各原料的加量见表1，实施例9-16工艺参数见表2。
表1实施例9-16的各原料的加量
表2实施例9-16的步骤中的参数
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1不加入盐酸金刚烷胺，其它均与实施例1保持一致。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2不加入丙三醇，其它均与实施例1保持一致。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，对比例3不加入六偏磷酸钠，其它均与实施例1保持一致。
性能检测
将实施例1-16和对比例1-3制备出的露石混凝土样件进行抗压强度测试，测试方法参考《GB28635-2012》附录C公开的混凝土路面砖抗压强度试验方法，按《GB28635-2012》公开的方法对露石混凝土样件浸泡处理后，置于试验机上，在试验机上连续均匀的加荷，加荷速率为0.5Mpa/S，直至样件被破坏，记录破坏载荷并计算抗压强度，实验结果如表3。
将实施例1-16和对比例1-3制备出的露石混凝土样件进行防滑性能试验，试验方法参考《GB28635-2012》附录G公开的防滑性能试验方法，重复测试五次，记录单次抗滑值结果，然后计算五次试验结果的平均值得露石混凝土抗滑值，抗滑值越大，露石混凝土的防滑性能越好，实验结果如表3。
表3不同露石混凝土产品抗压强度和抗滑值测试结果对比表
对比例1在不加入盐酸金刚烷胺的实验条件下，制备出的露石混凝土样品抗压强度为45.1Mpa，抗滑值为48.3BPN，抗压强度较好，但抗滑值较小，防滑性能不佳。对比例2在未加入丙三醇的条件下，制备的露石混凝土样品抗压强度为45.3Mpa，抗滑值为49.8BPN，抗压强度较好，但抗滑值较小，防滑性能不佳。对比例3不加入六偏磷酸钠，制备出的露石混凝土样品抗压强度为44.8Mpa，抗滑值为48.6BPN，抗压强度较好，但抗滑值较小，防滑性能不佳，不利于产品的市场推广。
对比实施例1和对比例1-3的实验结果，可以看出，在制备露石混凝土的过程中，加入盐酸金刚烷胺、加入丙三醇、加入六偏磷酸钠，这三种因素的综合影响下，实施例1制备出的露石混凝土样品抗压强度为44.3Mpa，抗滑值为68.2BPN，抗压强度较好，抗滑值大，防滑性能好，提高了产品的市场竞争力。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2使用木质素磺酸盐减水剂代替聚羧酸减水剂，制备出的露石混凝土样品抗压强度为41.6Mpa，抗滑值为63.1BPN，抗压强度稍有降低，抗滑值有所减小，防滑性能降低。但相比于对比例1-3，实施例2制备出的露石混凝土的防滑性能更好。因此，本发明较优的方案是使用聚羧酸减水剂。
对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3使用粒径分布范围更大的粗集料，制备出的露石混凝土样品抗压强度为40.2Mpa，抗滑值为62.8BPN，抗压强度有所降低，抗滑值有所减小，防滑性能降低。但相比于对比例1-3，实施例3制备出的露石混凝土样品抗滑性能更好。因此，本发明较优的方案是使用粒径为5mm-25mm的粗集料。
对比实施例1和实施例4的实验结果，实施例4使用粒径为0.16mm-5mm的细集料，细集料的粒径分布范围更广，制备出的露石混凝土样品抗压强度为43.8Mpa，抗滑值为63.5BPN，抗压强度差别不大，抗滑值有所减小，防滑性能降低。对比实施例1和实施例5的实验结果，实施例5使用粒径为2mm-5mm的细集料，细集料的粒径更大，制备出的露石混凝土样品抗压强度为43.5Mpa，抗滑值为61.7BPN，抗压强度差别不大，抗滑值明显减小，防滑性能明显降低。但相比于对比例1-3，实施例4和实施例5制备出的露石混凝土产品防滑性能更好。因此，本发明较优的方案是选用0.5mm-2mm的细集料。
对比实施例1和实施例6的实验结果，实施例6中露石剂的用量从100g/㎡降低至75g/㎡，制备出的露石混凝土样品抗压强度为45.2Mpa，抗滑值为61.3BPN，抗压强度差别不大，抗滑值明显减小，防滑性能明显降低。但相比于对比例1-3，实施例6制备出的露石混凝土产品的防滑性能更好。因此，本发明较优的方案是露石剂用量不少于80g/㎡。
对比实施例1和实施例7的实验结果，实施例7中盐酸金刚烷胺用量从3Kg减少至1Kg，制备出的露石混凝土样品抗压强度为44.6Mpa，抗滑值为62.4BPN，抗压强度差别不大，抗滑值有所减小，防滑性能降低。对比实施例1和实施例8的实验结果，实施例8中盐酸金刚烷胺用量从3Kg减少至1.8Kg，制备出的露石混凝土样品抗压强度为44.5Mpa，抗滑值为63.6BPN，抗压强度差别不大，抗滑值稍有减小，防滑性能稍有降低。但相比于对比例1-3，实施例7-8制备出的露石混凝土产品防滑性能更好。因此，本发明较优的方案是盐酸金刚烷胺用量不少于2份。
相比于实施例1，实施例9-16各原料的加量不同，及工艺参数有所不同。其中实施例13-16的原料重量配比为：水泥250-300份，粗集料1100-1200份，细集料750-850份，矿粉80-120份，减水剂8-12份，水140-180份，葡萄糖0.05-0.07份，六偏磷酸钠0.03-0.04份，盐酸金刚烷胺0.002-0.004份，溶解水0.38-0.42份；实施例13-16制备出的露石混凝土产品抗压强度稳定在44MPa左右，抗滑值稳定在68BPN左右，抗压强度好，防滑性能优异，产品市场竞争力强。实施例9-12的原料重量配比和实施例13-16有所不同，制备出的露石混凝土产品抗压强度稳定在44MPa左右，抗滑值稳定在65BPN左右，抗压强度好，防滑性能稍有降低。因此，本发明较佳的原料重量配比为：水泥250-300份，粗集料1100-1200份，细集料750-850份，矿粉80-120份，减水剂8-12份，水140-180份，葡萄糖0.05-0.07份，六偏磷酸钠0.03-0.04份，盐酸金刚烷胺0.002-0.004份，溶解水0.38-0.42份。
综上所述，本发明较佳的原料重量配比为：水泥250-300份，粗集料1100-1200份，细集料750-850份，矿粉80-120份，减水剂8-12份，水140-180份，葡萄糖0.05-0.07份，六偏磷酸钠0.03-0.04份，盐酸金刚烷胺0.002-0.004份，溶解水0.38-0.42份。本发明较佳的工艺条件是：使用聚羧酸减水剂，使用粒径为5mm-25mm的粗集料，选用0.5mm-2mm的细集料，露石剂用量不少于80g/㎡，露石剂中加入色素类物质。
本发明中水泥选用硅酸盐水泥，水泥型号可选用P·042.5和P·042.5R；粗集料选用抗磨光、有棱角、近似立方体、表面粗糙的酸性岩石，颗粒较大的粗集料可用粉碎机粉碎后使用；细集料可选用天然砂、人工砂(包括机制砂)或石屑，颗粒较大的细集料可用粉碎机粉碎后使用；矿粉是将开采出来的矿石进行粉碎加工后所得到的料粉。露石混凝土的露石深度为1mm-2mm，最佳露石深度为1.5mm。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
