一种混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明属于混凝土材料技术领域，特别提供了一种混凝土及其制备方法。混凝土原料包括粗集料、细集料、填料和胶结料，粗集料占粗集料、细集料、填料质量和的0?20%；细集料占粗集料、细集料、填料质量和的64?92%；填料占所述粗集料、细集料、填料质量和的8?16%；胶结料质量与粗集料、细集料、填料质量和的比为8?13：100。将粗集料、细集料、填料干拌后加入胶结料湿拌，制得所述混凝土，其既具有比沥青混凝土更优良的柔韧性，又具有比水泥混凝土优良的强度，应用广泛。
【专利说明】
一种混凝土及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于混凝土材料技术领域，特别提供了 一种混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前路面常用的混凝土有沥青混凝土和水泥混凝土，沥青混凝土路面也称为柔性 路面，沥青混凝土具有一定的柔韧性然而存在强度不足的问题，重载作用下容易产生车辙、 推拥等早期病害，同时对孔隙率要求比较严格，过小容易产生泛油，过大则容易产生水损坏 等;与此相反，水泥混凝土路面也称为刚性路面，具有很高的强度但柔韧性不足，具有"刚而 脆"的特点，存在接缝多，行车舒适性差，容易出现断板、脱空、冻融、盐腐蚀等病害。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混凝土及其制备方法，通过将不同配 比的粗集料、细集料干拌一定时间后与填料、胶结料混合，湿拌一定时间后得到高强度、高 柔韧性的混凝土。
[0004] 本发明是这样实现的，根据本发明的一个方面，提供了一种混凝土，原料包括粗集 料、细集料、填料和胶结料，所述粗集料占粗集料、细集料、填料质量和的0-20%;所述细集料 占粗集料、细集料、填料质量和的64-92%;所述填料占所述粗集料、细集料、填料质量和的8- 16%;所述胶结料质量与粗集料、细集料、填料质量和的比为8-13:100。
[0005] 进一步地，所述混凝土还包括聚酯纤维，聚酯纤维质量为粗集料、细集料、填料、胶 结料质量和的0.1-0.2%。
[0006] 进一步地，所述粗集料的粒径为5-10 mm;所述细集料的粒径为0-3 mm和3-5 mm。
[0007] 进一步地，所述粗集料和细集料的原料为辉绿岩、玄武岩的一种。
[0008] 进一步地，所述填料为石灰岩石磨制的矿粉。
[0009] 进一步地，所述胶结料为环氧沥青，环氧沥青含有质量比1:1的环氧树脂和固化 剂； 所述环氧树脂为E51环氧树脂； 所述固化剂为改性脂肪氨ATUREX 365S。
[0010] 根据本发明的另外一个方面，提供了一种混凝土的制备方法，包括如下步骤： 1) 集料干拌，将粗集料和细集料干燥后，置于拌和机不同的冷料斗中，按照比例送入称 量斗称量后送入提升斗中，提升斗把混合集料送入拌锅后加入填料，干拌固定时间； 2) 胶结料预处理，将胶结料倒入拌和桶，常温条件下用电动搅拌机进行搅拌； 3) 将胶结料送入拌锅中，湿拌固定时间后得到所述混凝土。
[0011] 进一步地，步骤2)中所述胶结料倒入拌和桶后，加入聚酯纤维进行搅拌。
[0012] 进一步地，步骤1)中干拌时间为5-10 S，步骤3)中湿拌时间为80-100 S。
[0013]进一步地，步骤2)中胶结料用电动搅拌机的搅拌转速为800-1000 rpm，搅拌时间 为35-60 s。
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点在于： 1、 本混凝土兼具高强度高柔韧性的特点，既具有比沥青混凝土更优良的柔韧性，又具 有比水泥混凝土优良的强度，不会出现彻车辙、裂缝等早期损坏； 2、 本混凝土孔隙率在0~2%，可以有效防止渗水和水损害的发生； 3、 常温拌合与碾压，无需特殊的拌合与压实设备，水泥混凝土或沥青混凝土设备均可， 受环境影响较小，施工可靠度较高； 4、 本混凝土胶结料是化学反应产生作用，不会产生泛油现象，且具有耐盐、耐酸碱等化 学腐蚀的性能； 5、 本混凝土还具有优良的应力分散能力和良好的抗疲劳性能。
【具体实施方式】
[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0016] 为了解决现有技术中混凝土柔韧性与强度不能兼具的问题，本发明提供了一种混 凝土及其制备方法，通过将不同配比的粗集料、细集料干拌一定时间后与填料、胶结料混 合，湿拌一定时间后得到高强度、高柔韧性的混凝土。该产品可用于钢桥面铺装、混凝土桥 面铺装、机场路面、港口及收费站等对混凝土要求较高的路面，也可用于抢修、抢建工程，对 于抢修抢建工程，工后3个小时之内即可达到通车或通航要求。
[0017] 本发明采用的粗集料粒径为5-10 mm，符合下表所列标准：
本发明采用的细集料粒径为〇_3mm和3-5 mm，符合下表所列标准：
本发明采用的填料为石灰石岩经磨制得到的矿粉，符合下表所列标准：
本发明采用的胶结料为环氧沥青，包含质量比1:1的环氧树脂和固化剂，所述胶结料符 合下表所列标准：
混凝土的级配应符合下表标准：
为了提高混凝土的抗裂性能，可以在混凝土中添加聚酯纤维，聚酯纤维符合下表所列 标准：
实施例1、 一种混凝土，原料包括粒径0-3 mm、3-5 mm的辉绿岩细集料、石灰石岩矿粉填料和环氧 沥青胶结料;细集料占细集料、石灰石岩矿粉填料质量和的92%;填料占细集料、石灰石岩矿 粉填料质量和的8%;环氧沥青胶结料质量与粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料质量和的比 为8:100，且环氧沥青含有质量比1:1的E51环氧树脂和改性脂肪氨ATUREX 365S; 所述混凝土还包括质量占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料、环氧沥青胶结料质量和 的0.1%的聚酯纤维； 一种混凝土的制备方法，包括如下步骤： 1) 集料干拌，将粒径0-3 mm、3-5 mm的辉绿岩细集料干燥后，置于拌和机2个不同的冷 料斗中，按照比例送入称量斗称量后送入提升斗中，提升斗把混合集料送入拌锅后再加入 石灰石岩矿粉填料，干拌5 s; 2) 环氧沥青胶结料预处理，将环氧沥青胶结料的E51环氧树脂、改性脂肪氨ATUREX 365S固化剂倒入拌和桶，常温条件下用电动搅拌机搅拌35 s，转速为800 rpm，再加入聚酯 纤维混合均匀； 3) 将胶结料送入拌锅中，湿拌80 s后得到所述混凝土。
[0018] 实施例2、 一种混凝土，原料包括粒径5-10 mm的辉绿岩粗集料、粒径0-3 mm、3-5 mm的辉绿岩细 集料、石灰石岩矿粉填料和环氧沥青胶结料，粗集料占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料 质量和的1 〇%;细集料占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料质量和的74%;填料占粗集料、细 集料、石灰石岩矿粉填料质量和的16%;环氧沥青胶结料质量与粗集料、细集料、石灰石岩矿 粉填料质量和的比为1:10,且环氧沥青含有质量比1:1的E51环氧树脂和改性脂肪氨ATUREX 365S； 所述混凝土还包括质量占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料、环氧沥青胶结料质量和 的0.15%的聚酯纤维； 一种混凝土的制备方法，包括如下步骤： 1) 集料干拌，将粒径5-10 mm的辉绿岩粗集料和粒径0-3 _、3-5 mm的辉绿岩细集料干 燥后，置于拌和机3个不同的冷料斗中，按照比例送入称量斗称量后送入提升斗中，提升斗 把混合集料送入拌锅后加入石灰石岩矿粉填料，干拌7 s; 2) 环氧沥青胶结料预处理，将环氧沥青胶结料的E51环氧树脂、改性脂肪氨ATUREX 365S固化剂倒入拌和桶，常温条件下用电动搅拌机搅拌50 s，转速为900 rpm，再加入聚酯 纤维混合均匀； 3) 将胶结料送入拌锅中，湿拌90 s后得到所述混凝土。
[0019] 实施例3、 一种混凝土，原料包括粒径5-10 mm的玄武岩粗集料、粒径0-3 mm、3-5 mm的玄武岩细 集料、石灰石岩矿粉填料和环氧沥青胶结料，粗集料占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料 质量和的20%;细集料占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料质量和的64%;填料占粗集料、细 集料、石灰石岩矿粉填料质量和的16%;环氧沥青胶结料质量与粗集料、细集料、石灰石岩矿 粉填料质量和的比为13:100,且环氧沥青含有质量比1:1的E51环氧树脂和改性脂肪氨 ATUREX 365S固化剂； 所述混凝土还包括质量占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料、环氧沥青胶结料质量和 的0.2%的聚酯纤维； 一种混凝土的制备方法，包括如下步骤： 1) 集料干拌，将粒径5-10 mm的玄武岩粗集料和粒径0-3 _、3-5 mm的玄武岩细集料干 燥后，置于拌和机3个不同的冷料斗中，按照比例送入称量斗称量后送入提升斗中，提升斗 把混合集料送入拌锅后加入石灰石岩矿粉填料，干拌10 s; 2) 环氧沥青胶结料预处理，将环氧沥青胶结料的E51环氧树脂和改性脂肪氨ATUREX 365S固化剂倒入拌和桶，常温条件下用电动搅拌机搅拌60 s，转速为1000 rpm，再加入聚酯 纤维混合均匀； 3) 将胶结料送入拌锅中，湿拌100 s后得到所述混凝土。
[0020] 实施例4、 一种混凝土，原料包括粒径5-10 mm的玄武岩粗集料、粒径0-3 mm、3-5 mm的玄武岩细 集料、石灰石岩矿粉填料和环氧沥青胶结料，粗集料占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料 质量和的16%;细集料占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料质量和的72%;填料占粗集料、细 集料、石灰石岩矿粉填料质量和的12%;环氧沥青胶结料质量与粗集料、细集料、石灰石岩矿 粉填料质量和的比为11:100,且环氧沥青含有质量比1:1的E51环氧树脂）和改性脂肪氨 ATUREX 365S固化剂； 所述混凝土还包括质量占粗集料、细集料、石灰石岩矿粉填料、环氧沥青胶结料质量和 的0.18%的聚酯纤维； 混凝土的制备方法同实施例3。
[0021 ]实施例1、实施例2、实施例3和实施例4中拌和完毕的混凝土直接放入运料卡车，卡 车卸料先后侧再前侧，保证摊铺过程中先拌和完毕的混合料先摊铺。根据现场拌和时间、运 输时间和摊铺碾压时间确定合理的料车装料数量，以保证摊铺过程不等料，每盘料应在2小 时内摊铺碾压完毕。
[0022]对实施例1、实施例2、实施例3和实施例4中制备的混凝土性能指标进行检测，均符 合下表所列标准：
并且对实施例中制备的混凝土进行了如下各项检测，结果如下： 1、抗水损害及冻融劈裂试验
从浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验结果可以看出，混凝土的抗水损坏能力优良，主要 原因是其对温度的不敏感性和采用了一种空隙率很小的集料配合比，水很难进入试件内部 对试件造成破坏，同时也说明胶结料可以与石料有效的结合，阻止水分子对胶结料分子的 替代作用。
[0023] 2、低温弯曲试验 在室内条件下成型实施例制备的混凝土车辙板，然后进行养生，待其完全固化后，切割 成30 X 35 X 250mm的小梁试件，进行低温弯曲试验。试验条件:试验温度为-10 °C、-20 °C，速 率为50 mm/min，-10°C试验结果见下表：
-20 °C试验结果见下表：
从低温弯曲试验结果可以看出，-10°c的混凝土的弯曲性能远远满足设计指标要求。同 时，抗弯拉强度和劲度模量均较一般沥青混合料有较大幅度的提高； 在-20 °C条件下，抗弯拉强度增大到36.04MPa，但跨中挠度减小到0.95mm。试验结果表 明在极低温下试件劲度模量变大，混合料变硬变脆，脆性破坏起主导作用，但相对于普通的 沥青混凝土，本发明的混凝土在较低温度下依然显示出优良的变形能力。
[0024] 3、渗水试验 混凝土路面渗水性能是反映路面混凝土混合料级配组成的一个间接指标，也是混凝土 路面水稳定性的一个重要指标。本发明的混凝土作为桥面铺装体系的结构层，其渗水系数 是非常重要的一个性能指标，其静水压力渗水试验结果见下表：
从上表可以看出，在3min内水面基本保持不动，仅下降了lmL，可以说明试件根本不透 水。由于本发明混凝土为最大公称粒径为5_的连续式密级配，使得其具有非常优异的隔水 性。
[0025]在实际使用中，当路面上有水时，在车轮压力作用下会产生较大的动水压力，为了 探究混凝土在较大水压力下的防水性能，按《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》的 方法设计试验，水头采用5. lm，试验结果见下表：
试验结果表明，即使在车辆高速行驶的动水压力作用下，本发明混凝土仍然具有非常 优异的防水性能。
[0026] 4、抗压强度试验 采用马歇尔试件进行无侧限抗压试验，试验结果如下表：
从试验结果来看，马歇尔试件的抗压强度高达70 Mpa，远高于一般的水泥混凝土，可保 证混凝土不产生车辙病害，同时混凝土的均匀性也非常好。
【主权项】
1. 一种混凝土，其特征在于，原料包括粗集料、细集料、填料和胶结料，所述粗集料占粗 集料、细集料、填料质量和的0-20%;所述细集料占粗集料、细集料、填料质量和的64-92%;所 述填料占所述粗集料、细集料、填料质量和的8-16%;所述胶结料质量与粗集料、细集料、填 料质量和的比为8-13:100。2. 按照权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土还包括聚酯纤维，聚酯纤维 质量为粗集料、细集料、填料、胶结料质量和的〇. 1-0.2%。3. 按照权利要求1或2任一所述的混凝土，其特征在于，所述粗集料的粒径为5-10 mm; 所述细集料的粒径为〇_3 mm和3-5 mm。4. 按照权利要求1或2任一所述的混凝土，其特征在于，所述粗集料和细集料的原料为 辉绿岩、玄武岩的一种。5. 按照权利要求1或2任一所述的混凝土，其特征在于，所述填料为石灰岩石磨制的矿 粉。6. 按照权利要求1或2任一所述的混凝土，其特征在于，所述胶结料为环氧沥青，环氧沥 青含有质量比1:1的环氧树脂和固化剂； 所述环氧树脂为E51环氧树脂； 所述固化剂为改性脂肪氨ATUREX 365S。7. -种混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 1)集料干拌，将粗集料和细集料干燥后，置于拌和机不同的冷料斗中，按照比例送入称 量斗称量后再送入提升斗中，提升斗把混合集料送入拌锅后加入填料，干拌固定时间； 2 )胶结料预处理，将胶结料倒入拌和桶，常温条件下用电动搅拌机进行搅拌； 3 )将胶结料送入拌锅中，湿拌固定时间后得到所述混凝土。8. 按照权利要求7所述的混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述胶结料倒入拌 和桶后，加入聚酯纤维进行搅拌。9. 按照权利要求7所述的混凝土的制备方法，其特征在于，步骤1)中干拌时间为5-10 s，步骤3)中湿拌时间为80-100 s。10. 按照权利要求7所述的混凝土的制备方法，其特征在于，步骤2)中胶结料用电动搅 拌机的搅拌转速为800-1000 rpm，搅拌时间为35-60 s。
【文档编号】C04B26/26GK105837093SQ201610236004
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】王国军, 冯德成, 王志平
【申请人】王国军