專利名稱：用于鋪設(shè)路面的混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋪設(shè)路面的混凝土材料，包括一種混合物，這種混合物至少包括水泥、骨料、水。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道，對于適宜機(jī)動車輛行駛的路面，是由通常被稱為瀝青的瀝青混合物或另外一種通常被稱為混凝土的水泥混合物構(gòu)成的。
相比于瀝青的混合物，混凝土通常具有幾個優(yōu)點(diǎn)從美學(xué)和建筑學(xué)的觀點(diǎn)來看，在城市里混凝土路面與周圍的建筑更加完整的融為一體，它具有非常多樣的外形、色彩及表面面層，表現(xiàn)出了高強(qiáng)和耐久的特征。因此，它既適合于城市道路，也適合于城市之外的長距離公路。它們有很高的抵抗外力性、耐磨損和抗凍結(jié)，并且不會在相對高的溫度下軟化的事實，以及使用持久和不需要過多維護(hù)，使得混凝土路面材料適用于機(jī)場跑道、橋梁和道路交叉處的環(huán)形路這樣一些通常是對路表的質(zhì)量水平要求較高的地方。
與瀝青混合物相比，混凝土材料的另一個重要的性質(zhì)就是，要在一個已經(jīng)準(zhǔn)備好的路基上完成路面，鋪設(shè)一遍，單獨(dú)一層就足夠了，而用瀝青混合物，平均需要鋪設(shè)三遍，鋪設(shè)三層。同樣重要需要指出的就是，瀝青混合物的鋪設(shè)是一項依賴于環(huán)境條件的操作，因為當(dāng)鋪設(shè)路面的時候，瀝青的溫度需更保持很高，而混凝土能夠在任何環(huán)境狀況下鋪設(shè)。
此外，瀝青混合物是相對污染性的產(chǎn)品，這樣處理起來就會有更大的難度。
除了上面所列的性質(zhì)，混凝土材料用于鋪設(shè)路面有一些缺點(diǎn)。
從經(jīng)濟(jì)的角度來看，比起瀝青混合物，混凝土有更高的總成本。
另外，混凝土在硬化的過程中會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，這將產(chǎn)生裂紋和縫隙。
再者，一些內(nèi)置的金屬網(wǎng)或鋼筋需要隱蔽在混凝土中，并且路面必須提供伸縮縫，而這些伸縮縫實際上是由密實的塊體之間的縫隙導(dǎo)致的。
作為結(jié)果，伸縮縫的布置和上面所有出現(xiàn)的鋼筋，都使得用于鋪設(shè)混凝土路面的成本和時間相對提高了。
如果增加鋼筋，伸縮縫彼此之間可能就會有較大的間距，甚至不必設(shè)置伸縮縫，但造價和用于布置鋼筋的時間就會增加。
路面中普遍存在的一個缺陷，在混凝上材料的路面中尤為表現(xiàn)出來的就是排水能力差，它們對于來自降雨中的水不是很有滲透性，相反，它們越是堅硬和強(qiáng)韌，它們就越是密實，而不讓水透過。
實際上，為了排除降水，使潮濕路面的交通順暢，使用如下的權(quán)宜之計設(shè)置排水管，非常粗糙的表面和道路表面凸起這些構(gòu)造使得目前在路上的水流到路自身的兩側(cè)。
然而這種排水方式使用非常有限，為了不給道路表面帶來更多的不平坦，同時因為必須減少道路的凸面來避免因滑向兩側(cè)使道路變得危險。
因此沒有一種排水裝置真正令人滿意并適合于復(fù)雜天氣狀況。處于傾盆大雨或是雨雪交加的狀況下，由于鄰近的車輛濺出的水，和對車輪喪失了部分的把握，一個駕駛著車輛的人必須在能見度很低的狀況下駕駛。
發(fā)明概述在這種情況下，本發(fā)明根本的技術(shù)任務(wù)就是設(shè)計一種用于鋪設(shè)路面的混凝土材料，它至少能部分的改善上述缺陷，從而相比于已知的混凝土具有改良的特性。
在這樣的技術(shù)任務(wù)的范圍內(nèi)，本發(fā)明的一個重要的目標(biāo)就是設(shè)計一種具有良好排水能力的混凝土材料，使得在雨和/或雨加雪的天氣能夠更安全地駕駛。
另外一個重要的目標(biāo)就是設(shè)計這樣一種混凝土材料，它與瀝青混合物相比，有著更為有利的成本，并仍具有更好的質(zhì)量。上述技術(shù)任務(wù)和特定的目標(biāo)可由這樣一種鋪設(shè)路面的混凝土材料來實現(xiàn)，它包括至少包括水泥、骨料、水的一種混合物，特征在于，所說的水泥用量在250kg/m3～450kg/m3之間，水灰比等于或小于035；至少占所說骨料重量的主要的部分由粗骨料構(gòu)成，它是由粉碎石料得到的，具有基本均勻的線性尺寸，所說的混合物還包括一種AR型抗堿玻璃紗，以連續(xù)絲的形式構(gòu)成。


本發(fā)明優(yōu)選實施利的詳細(xì)描述將在下文結(jié)合說明書附圖給出，其中，唯一的附圖以放大的比例大概的顯示了新混凝土的構(gòu)造。
最佳實施例如圖所示，混凝土材料由混合物1組成，至少包括水泥、骨料、水。
本發(fā)明的第一個方面，包含的水泥的用量基本上在250kg/m3～450kg/m3這樣一個范圍內(nèi)，優(yōu)選是在350kg/m3～400kg/m3。
水泥是如UNI EN 199-1 197-2中所定義的型號。
再者，重量水灰比基本上等于或小于0.35，最好是在0.27-0.34。所述水灰比是被限制的較低或非常低的，因為在已知的用于鋪設(shè)路面的混凝土材料中的這個比率是在0.50左右擺動，例如，包含在最小值0.40，最大值0.55的范圍內(nèi)。
作為上述的結(jié)果，混合物1顯現(xiàn)出很大的粘性，而不太易流動。在隨后指出的狀態(tài)下，這最后一個提及的特性作為一個性質(zhì)，表現(xiàn)得令人十分驚奇，為了補(bǔ)償這種減小的流動性，增強(qiáng)混合物在沒有加水時所必需的工作能力，至少應(yīng)準(zhǔn)備一種具有火山灰活性的流化添加劑(fluidizing additive)加入到其中?；鹕交沂腔鸪煞N屑物巖石，實際上是由非常小的顆粒構(gòu)成的火山凝灰?guī)r。這種流化添加劑應(yīng)被以等于或小于水泥重量的10％用量添加，并從水泥的領(lǐng)域中已知的中選取。其可以由所謂的超流化劑或者是一種基于超流化劑的多組分粉末狀的添加劑構(gòu)成。它可以基于萘和/或三聚氫胺和/或丙烯酸產(chǎn)品，在這里提及已知的RHEOBUILDTDS僅僅是為了舉例或完整性。
也可以添加其它的不同類型的添加劑，如促凝劑、緩凝劑、加氣劑、色素等等。
本發(fā)明的另一方面，在骨料重量中至少占很主要的一部分由粗骨料2組成，它是由石材粉碎而成。這些骨料是壓碎的或碎片型的以使骨料具有盡可能的不規(guī)則的形狀，這樣可有利地與本發(fā)明相適應(yīng)。
更詳細(xì)的是這種粗骨料2基本上占整個骨料重量的至少80％，甚至可以達(dá)到100％這種粗骨料2有非常確定的顆粒大小，每一成份(骨料(element))的最大的線性尺寸-在篩選的情況下的一個決定性尺寸-大于5mm。
再者，選擇粗骨料2要用經(jīng)過挑選的、基本上均勻的尺寸，每一成份有最大的線性尺寸，最大線性尺寸不僅大于5mm，也要包含在最大值和最小值之間，這最大值和最小值與預(yù)先確定的合適的平均值之間相差不超過50％。
作為舉例，應(yīng)指出，如果粗骨料2是從斑巖、石灰石、玄武巖和類似物中選取的，可選擇顆粒尺寸的平均值約為12mm，單獨(dú)顆粒的最大線性尺寸最好介于8mm到15mm之間。
作為選擇，也可以選擇約為13mm的平均值，在這種情況下，骨料顆粒尺寸可以有一個最大的線性尺寸值，優(yōu)選是在10mm-16mm之間。
如果從硅酸材料如石英、鱗石英、方石英、和其類似物中選擇粗骨料2，可提供約為16mm或17mm的平均值，在這種情況下，粗骨料2的顆粒大小可以有優(yōu)選包含在8mm-25mm之間的最大的線性尺寸。
粗骨料2均勻并且是重要的顆粒尺寸和由于靠壓碎來獲得而具有的不規(guī)則的形狀是有利的，因為它們更容易產(chǎn)生穿過混合物1的空腔、空洞、通道、孔、凹陷，這與通常的混凝土材料所要求的特性相反。
特別的，均勻的顆粒尺寸防止了粗骨料2的壓實，即使能存在其它骨料的情況下，這個特點(diǎn)也一樣可被確保，其它骨料以最小量并且等于或小于總骨料重量20％的重量添加，這個特征是要被保護(hù)的。
事實上，這種可能的最小值的另外的骨料必須有一個線性尺寸，該線性尺寸等于或小于2mm，優(yōu)選是由純砂組成。
這種情況下，砂或者等同的骨料，混和并加入到水泥中，而不是構(gòu)成一個局部獨(dú)立的象粗骨料一樣的填充材料。
相反，砂是混合物3的一部分，混合物3由水泥、流化添加劑、砂和水組成，有著上面所述的高粘性特征，和如圖所示的趨于附著在粗骨料2上，因此，在混和物1中就留下寬闊的空間或孔隙4。
為了從定量的角度更好的解釋此前提到的不同組分和取得的孔隙度程度4，在下文中參照混凝土的重量組分水泥、粗骨料(沒有濕度)、沙(沒有濕度)，水(可能包括來自于骨料中的水)，水灰比，流化添加劑，給出了一些非限制性的與發(fā)明一致的混凝土材料的例子。
混凝土材料的濕密度也要提及一下。其值是被濕度測量的，比如用環(huán)保噴射(green jet)，并且有利于確保鋪設(shè)下料(laying off)程序的精確。
還需要指出的是，所有例子中選取的粗骨料2的顆粒尺寸，其最大的線性尺寸包含在8mm-15mm之間。
例1

例2

例3

例4

例5

例6

例7

從這些例子中可以清楚的看到，得到的孔隙4是很寬泛的，在混合物1中的總體積的9％(例4)到25％(例2)之間變化。依賴于不同組成物的量，在任何情況下，它都會呈現(xiàn)出很寬泛的多樣性。
混凝土的濕密度也各不相同，在這些例子中是在2034kg/m3(例1)到 2330kg/m3(例7)之間變化，也可以依賴于組成物的量，提供包含在1900kg/m3到2400kg/m3之間的濕密度。
本發(fā)明更進(jìn)一步的方面，一種另外的組成物被添加到上面詳細(xì)介紹的組成物中，這種另外的組成物能夠?qū)C(jī)械強(qiáng)度、裂縫的縮小和混合物的膨脹產(chǎn)生決定性的影響，還能促使所有組成物和孔隙自身的均勻排列。
用于鋪設(shè)路面的混凝土材料事實上還包括AR型抗堿玻璃紗(glass yarn)，這種玻璃紗的結(jié)構(gòu)為連續(xù)的絲。
這種玻璃紗在以絲的形式被分散在混合物中，在圖中用5表示。
更為詳細(xì)的，由絲組成的玻璃紗5的直徑優(yōu)選約為14微米，長度任意，比如等于或小于60mm。
由于這種紗有大的直徑，即使是被切成小段，或最小的長度，也不會對呼吸產(chǎn)生危險，這是基于世界衛(wèi)生組織的原則。
這種玻璃紗5優(yōu)選是由Saint-Gobain Vetrotex制造的，具有Cem-FIL商標(biāo)，目前應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)和一些不同的水泥制品中。
使用大量的玻璃紗，甚至可以等于或小于水泥重量的50％，但為了限制造價，玻璃紗的重量可以被控制在水泥重量的5％-10％。
如圖所示，以圖解示意的方式，玻璃紗5被分散了，從而構(gòu)成了一個網(wǎng)或者微型加強(qiáng)筋，它不僅不會消除或減少混合物的孔隙4，相反，會使不同的組成物更加穩(wěn)定，避免了這些組成物在底部壓實，也避免了孔隙4成為混凝土的薄弱環(huán)節(jié)。
從列舉的試驗顯示，事實上，這種混凝土具有很高的強(qiáng)度，我們已經(jīng)注意到了，即使是在例1和例2中最大孔隙率(24％-25％)的情況下，能夠抵抗的組合的壓力和彎曲應(yīng)力約為50kg/cm2。
此外，在特別的狀態(tài)下，在例1和例2中，每平方分米(dm2)的混凝土表面在豎直方向的排水能力大于每分鐘8升。
發(fā)明產(chǎn)生的重更優(yōu)點(diǎn)事實上，從很多觀點(diǎn)看，發(fā)明得到的鋪設(shè)路面的混凝土材料具有最為理想的性質(zhì)。
除了多功能性、抵抗施加的外力和耐磨損等特點(diǎn)，而這些對已在介紹性部分中已經(jīng)提及，且對于混凝土來說，它們本身是因襲傳統(tǒng)，此外由于粗骨料的高含量，孔隙率導(dǎo)致新混凝土的重量相對較輕，新混凝土還能降低成本。
另外，由于玻璃紗導(dǎo)致的內(nèi)部微型加強(qiáng)筋的出現(xiàn)，使得裂縫和膨脹的現(xiàn)象都減少了。
最重要的是，可以完全取消金屬加強(qiáng)筋，由玻璃紗5而得到的微型加強(qiáng)筋經(jīng)受得住外力牽拉，有效的阻止了混凝土的開裂。
取消了金屬加強(qiáng)筋，非常重要的是有助于減少了鋪設(shè)鋼筋的造價和時間。
另外，這種混凝土獲得的非常高的排水能力，由于這種高排水能力克服了與路面狀態(tài)有關(guān)的問題，而這些問題是在介紹性部分中提出的。
在每平方分米的表面積上，甚至高于每分鐘8升的排水能力，可以作為不同的被詳細(xì)描述的技術(shù)解決方案的效果而被得到。
簡言之，它們是無規(guī)則的形狀和尺寸均勻的粗骨料2的大量排列，可能在一種獨(dú)立的狀態(tài)下，填補(bǔ)粗骨料顆粒之間的空隙的中等大小的骨料顆粒的取消，低水灰比，這樣就得到一種粘性的混合物3，它能夠自發(fā)地附著在粗骨料2上，留下了寬泛的空隙空間，連接著不同的部分的玻璃紗5的出現(xiàn)，因此提供了強(qiáng)度，從而阻止了各部分分層以及在底部局部變厚。
玻璃紗5將粗骨料包圍起來，象一個微型的鋼筋籠，從而避免了粗骨料在底部增厚變密，并同樣作用于粘稠混合物3，通過玻璃紗5獲得的阻止分層的效果對于排水是最重要的，因為底部增厚變密和不均勻的孔隙足以減少或阻止排水。
也注意到了，在下雪或結(jié)冰的情況下，寬松的孔隙就會產(chǎn)生一種“煙囪效應(yīng)(stack effect)”，即產(chǎn)生了向著混凝土表面的空氣循環(huán)，阻止了雪和冰附著在混凝土表面，而這種附著將會引起車輛打滑。
權(quán)利要求
1.一種用于鋪設(shè)路面的混凝土材料，包括一種混合物1，該混合物至少包括水泥、骨料、水；其特征在于，所述水泥用量基本包含在250kg/m3～450kg/m3之間，重量水灰比基本保持在等于或小于0.35；所述骨料的重量中，至少主要部分由粗骨料(2)構(gòu)成，它們是通過粉碎石料而得到的，且具有基本均勻的線性尺寸；所述混合物中還含有AR型抗堿玻璃紗(5)，玻璃紗是以連續(xù)絲的結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成的。
2.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中所述的玻璃紗(5)的數(shù)量應(yīng)按低于水泥重量的50％來提供。
3.一種如權(quán)利要求2所述的混凝土材料，其中所述的玻璃紗(5)的數(shù)量基本應(yīng)按包含在水泥重量的5％-10％之間來提供。
4.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中所述的玻璃紗(5)由絲構(gòu)成，這些絲有一個基本為14微米的直徑，和基本等于或小于60毫米的長度。
5.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中所述的粗骨料(2)至少應(yīng)占所述骨料重量的80％。
6.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中所述的粗骨料(2)具有大于5mm的最大的線性尺寸。
7.一種如權(quán)利要求6所述的混凝土材料，其中所述粗骨料(2)具有與事先確定的平均值之差小于50％的最大線性尺寸。
8.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中所述粗骨料(2)從斑巖、石灰石、玄武巖及其類似物中選取，并且其最大線性尺寸基本包含在8mm-15mm之間，或者在10mm-16mm之間。
9.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中述粗骨料(2)從硅酸材料如石英、鱗石英、方石英或其類似物中選取，并具有基本包含在8mm-25mm之間的最大線性尺寸。
10.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中所述的骨料是由至少占重量基本上80％的所述粗骨料(2)和占剩余量的線性尺寸基本等于或小于2mm的骨料組成。
11.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，所述的骨料是由至少占重量基本上80％的粗骨料和占剩余量的砂組成。
12.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中所述的水泥用量包含在350kg/m3～400kg/m3之間。
13.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中所述的重量水灰比優(yōu)選包含在0.27-0.34之間。
14.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中至少包含一種具有火山灰活性的流化添加劑，以適用于增強(qiáng)所述混合物的工作性能。
15.一種如權(quán)利要求14所述的混凝土材料，所述的流化添加劑提供的量應(yīng)基本等于或小于水泥重量的10％。
16.一種如權(quán)利要求1所述的混凝土材料，其中對于所述的混合物(1)，應(yīng)提供這種混凝土材料的濕密度值基本包含在1900kg/m3-2400kg/m3之間。
全文摘要
一種用于鋪路的混凝土材料由混合物(1)組成，包括一種水泥材料，用量基本包含在250kg/m
文檔編號C04B28/02GK1572749SQ20041005525
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者克勞迪奧·泰魯奇 申請人:環(huán)球工程貿(mào)易有限責(zé)任公司