[发明专利]一种具有高耐磨性的水泥混凝土面层材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有高耐磨性的水泥混凝土面层材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。该材料包括碳酸钙晶须和水泥砂浆；水泥砂浆由水泥、掺合料、水和石英砂组成。重量份数为：碳酸钙晶须15～30份；水泥381～387份；掺合料43份；石英砂212～215份；水127～129份。首先进行配料；将碳酸钙晶须加入到1/2的水和减水剂混合液中，超声分散；再将水泥、掺合料和石英砂干拌，加入碳酸钙晶须悬浮液；分2次加入剩余1/2的水和减水剂混合液；之后加入工业消泡剂；最后浇筑、振捣、成型及养护。该材料由于加入碳酸钙晶须而具有很好的填充、抗裂及增强增韧作用，同时具备高耐磨性能，有很好的市场推广价值。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种具有高耐磨性的水泥混凝土面层材料及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的不断增长，我国工业化、城镇化和机动化进程不断推进，交通运输行业进入高速发展阶段。与此同时，配套的公共交通基础设施建设也进入蓬勃发展时期，道路网线工程逐步完善。水泥混凝土路面属于刚性路面，与普通沥青混凝土路面相比，具有承载力高、稳定性好、使用寿命长、平整度保持期长、环境污染小以及养护成本低等优点。因此，水泥混凝土路面被广泛应用于高速公路、城市道路、广场、停车场、飞机跑道和车站码头等。水泥混凝土路面不仅要求强度高、脆性低、抗冲击韧性好，同时还应具备优良的耐磨性能。水泥混凝土路面的耐磨性主要取决于其面层材料的耐磨性，而面层材料的耐磨性直接影响到水泥混凝土路面的正常使用、安全性及耐久性。

目前，主要通过添加矿物掺合料、增强材料以及改善道路工程的施工工艺来提高水泥混凝土路面的耐磨性能。加入粉煤灰、矿渣、硅粉以及石灰石粉等矿物掺合料，通过形态效应、填充效应以及火山灰活性效应来提高水泥混凝土面层的耐磨性能。此外，将钢纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维以及合成纤维等增强材料加入到水泥混凝土中，通过纤维的应力传递和裂缝桥联作用来提高耐磨性，实现水泥混凝土路面优良的路用性能。近年来，伴随纳米技术的快速发展，包括纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米二氧化锆等在内的纳米颗粒也被用来提高水泥混凝土路面的性能，这些纳米颗粒通过成核效应和颗粒填充效应改善水泥混凝土的水化作用和耐久性。然而，现有矿物掺合料对提升水泥混凝土面层耐磨性的增强作用有限；纤维原材料成本相对较高，难分散，施工困难，特别地，钢纤维用于道路工程面层中易锈蚀且对车辆轮胎损害大，玻璃纤维有抗碱耐久性问题、以及用于人行道面层对于人体呼吸系统损坏较大的环保问题；而纳米颗粒的成本较高，阻碍其在工程应用中推广。相比上述矿物掺合料、纤维和纳米颗粒来说，碳酸钙晶须机械强度高、耐磨耐热性能好、无毒、原材料来源广泛且生产成本较低，具有较高的性价比。因此，碳酸钙晶须已被广泛应用于塑料、摩擦材料、造纸、涂料以及医药等领域，是当前最具潜力且可大规模应用在水泥混凝土面层中的改性材料。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种具有高耐磨性的水泥混凝土面层材料及其制备方法，可解决现有水泥混凝土面层易开裂、耐磨性差，导致其使用寿命缩短的问题，同时可有效降低成本。

本发明的技术方案是：

一种具有高耐磨性的水泥混凝土面层材料，包括碳酸钙晶须和水泥砂浆；其中，水泥砂浆包括水泥、掺合料、水、石英砂、减水剂和工业消泡剂。各组份的重量份数如下：碳酸钙晶须15～30份；水泥381～387份；掺合料(F类粉煤灰)43份；石英砂212～215份；水127～129份；减水剂2～4份、工业消泡剂2份。

进一步特征，所述的碳酸钙晶须为针状纤维，长度为20～30μm，直径为1～2μm，长径比为20～30。

进一步特征，所述水泥为普通硅酸盐水泥42.5R。

进一步特征，所述石英砂的粒径为20～120目。

上述的具有高耐磨性的水泥混凝土面层材料的制备方法，步骤如下：

S01按水泥混凝土面层材料所含有的组份及各自的重量份数进行配料；