一种聚合物混凝土及其应用的制作方法

本发明涉及一种功能性路面材料及其应用，具体说是一种聚合物混凝土及其应用。

背景技术：

由于我国夏季炎热、冬季严寒，车辆超载严重，以沥青基材料为结合料的铺装层因其温度敏感性强、粘结力弱、抗重载能力低、抗老化能力差等技术缺陷，导致使用寿命长不过十余年，短则几年甚至几天。这意味着在使用寿命期间铺装层要经受十几次甚至数十次的铺装层铣刨维修，这对道路结构本身的损伤、交通的干扰以及由此造成的经济损失不可忽略。

随着聚合物行业的发展，越来越多的人将目光聚焦于聚合物材料的应用，其具有橡胶的弹性、塑料的韧性及较好的耐老化性能。

相对于沥青混合料来说，聚合物混凝土的力学性能如抗压、抗折强度等更高，并且固化形成强度的过程受温度的影响较小，在低温下也是可以形成强度的，并且其固化的速率也会更快，防水性能和抗腐蚀性能也更好。

为此，公开号为cn111138116a的中国发明专利申请公开了一种聚醚型聚氨酯混凝土铺装材料及其制备方法，其公开了聚醚型聚氨酯混凝土由聚醚型聚氨酯粘结剂代替沥青作为胶结料与矿料结合，采用常用的拌和设备并在常温下即可生产及施工。聚醚型聚氨酯混凝土采用冷拌冷铺的施工方式，具有延长施工工期，避免拌和过程有有害气体排放的优点。

但是，该专利申请记载的技术方案存在以下问题：湿固化型聚合物材料不同于多元醇、多元胺或其他活泼氢的有机化合物与氧化烯烃开环聚合而成的与矿料胶结的材料，湿固化型聚合物材料作为粘结剂制备的聚合物混凝土其强度形成受温度湿度影响较大，会造成施工和养护困难。

技术实现要素：

本发明就是为了解决现有材料和方法存在的施工及养护困难的技术问题，提供一种聚合物混凝土及其制备方法和应用。

为此，本发明提供一种聚合物混凝土材料，其含有矿料、聚醚型聚氨酯粘结剂，所述矿料为石灰岩或玄武岩；所述聚醚型聚氨酯粘结剂为多元醇、多元胺或其它活泼氢的有机化合物与氧化烯烃开环聚合而成的与矿料胶结的材料；所述聚醚型聚氨酯粘结剂占所述聚合物混凝土的质量百分比为5％～10％，余量为所述矿料。

所述多元醇为乙二醇、丙三醇等；所述多元胺为苯丙胺等；其它活泼氢的有机化合物，例如环氧树脂等；所述氧化烯烃为环氧丙烷等。

优选的，所述矿料为石灰岩，其占聚合物混凝土的质量百分比为92％；所述聚醚型聚氨酯粘结剂为多元醇、多元胺与氧化烯烃开环聚合而成的材料，其占聚合物混凝土的质量百分比为8％。

本发明同时提供一种聚合物混凝土材料作为路面铺装材料的应用，其特征是，包括如下步骤：(1)按比例准备矿料和聚醚型聚氨酯粘结剂；(2)将聚醚型聚氨酯粘结剂与矿料采用机械拌和的方式进行拌和；(3)聚合物混凝土在生产的过程中，需要在拌和的过程中添加催化剂，用以控制其强度成型时机；(4)将制备好的聚合物混凝土试件或碾压成型完毕后的聚合物铺装路面进行养生。

优选的，所述步骤(3)中的催化剂为乙酸苯汞材料，其使用量占原料的质量百分比为0.2％～2％。

本发明具有以下有益效果：本发明所提供的材料作为粘结剂制备的聚合物混凝土其强度形成受温度湿度影响较小，降低了施工和养护难度。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权力要求书中所描述的本发明。

实施例1

矿料为石灰岩，其占聚合物混凝土的质量百分比为90％；所述聚醚型聚氨酯粘结剂为多元醇、多元胺与氧化烯烃开环聚合而成的材料，其占聚合物混凝土的质量百分比为10％。多元醇为乙二醇；多元胺为苯丙胺；氧化烯烃为环氧丙烷。

聚合物混凝土材料作为路面铺装材料的应用，其包括如下步骤：(1)按比例准备矿料和聚醚型聚氨酯粘结剂；(2)将聚醚型聚氨酯粘结剂与矿料采用机械拌和的方式进行拌和；(3)聚合物混凝土在生产的过程中，需要在拌和的过程中添加催化剂，用以控制其强度成型时机；(4)将制备好的聚合物混凝土试件或碾压成型完毕后的聚合物铺装路面进行养生。步骤(3)中的催化剂为乙酸苯汞材料，其使用量占原料的质量百分比为1％。

实施例2

与实施例1的不同之处在于矿料占聚合物混凝土的质量百分比为95％；聚醚型聚氨酯粘结剂占聚合物混凝土的质量百分比为5％，其它与实施例1相同。

实施例3

与实施例1的不同之处在于矿料占聚合物混凝土的质量百分比为92％；聚醚型聚氨酯粘结剂占聚合物混凝土的质量百分比为8％，其它与实施例1相同。

对比例1

根据公告号为cn111138116a的中国发明申请记载的实施例1，拌和顺序为，首先将确定好级配的矿料加入拌和锅中拌和100s，然后将聚醚型聚氨酯粘结剂和占粘结剂百分比为0.8％催化剂混合均匀搅拌1min后，一同加入拌和锅中再拌和100s，最后加入矿粉再拌和100s；拌和完成后，根据催化剂用量为胶结剂百分比的0.8％，将聚醚型聚氨酯混凝土散料静置至60min后成型试件。试拌以拌和的过程中不产生花白料为下限，以初成型状态不泛胶为上限，初定最佳胶用量的范围为7.5％～9.5％。以8.5％为中心，每0.5为一个间隔选取7.5％、8.0％、8.5％、9.0％、9.5％五种胶石比，分别成型马歇尔试件，对于聚醚型聚氨酯混凝土其性能与环氧沥青混合料类似，为保证其有较好的密水性，目标空隙率选择范围为1％～3％之间。

由于聚醚型聚氨酯粘结剂为热固型材料其饱和度相对提高，因此不宜采用其中值范围。因此依据目标空隙率的要求范围，并考虑到耐久性的因素以矿料间隙率为主要控制指标，结合毛体积密度、稳定度、流值等确定最佳胶石比为7％。

将制备好的聚醚型聚氨酯混凝土试件放置于60℃的烘箱并放置一盆水以保证烘箱中的湿度对试件进行60h的养生。养生完成后，对聚醚型聚氨酯混凝土试件分别进行高温性能、低温性能、水稳定性性能及疲劳性能的测试，如下表所示。

上述测定所使用的测定方法依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)进行。

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