[发明专利]一种高强度密级配聚氨酯混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度密级配聚氨酯混凝土及其制备方法。高强度混凝土由聚氨酯胶结剂、不同规格的集料、填料、助剂经击实成型、湿气固化得到，该聚氨酯混凝土劈裂强度高，可达4‑8MPa，耐高低温性能好，高温时不易产生车辙，同时又具有一定的延展性，低温不脆裂。本发明提供的聚氨酯混凝土制备方法有效控制了聚氨酯混凝土成型过程中的膨胀现象，可控制膨胀率低至1%以内；并且由于强度高，可以减薄结构层的厚度，节省集料，可用于面层、基层等各种公路路面结构。

技术领域

本发明属于道路材料领域，具体涉及一种高强度密级配聚氨酯混凝土及其制备方法。

背景技术

随着我国聚氨酯工业的迅速发展，聚氨酯材料的应用也越来越广泛。在公路材料领域，目前普遍采用沥青混凝土进行公路的铺装建造。由于沥青材料本身的固有特性，以及我国夏季高温炎热，冬季寒冷且剧烈降温的气候，导致沥青类公路路面出现许多问题，例如高温车辙问题、低温开裂问题等，这些问题导致道路性能下降，为行车带来极大安全隐患，反复修补也对经济社会效益造成巨大损失。因此，急需一种新型材料，能够解决公路路面的耐高低温问题。

CN 111170678 A“一种聚氨酯为结合料的浇筑式混凝土及其制备方法”，使用单组份聚氨酯粘结剂，制备了一种浇筑型的混凝土，解决了钢桥面铺装层早期病害严重，使用寿命短的问题，但其应用领域限于钢桥面，且制备过程中使用昂贵的潜固化剂，不利于大规模应用。

综上，目前道路工程需要大幅提高混凝土的劈裂强度，并使其具备一定低温延展性，以解决目前沥青路面存在的高温车辙问题、低温开裂问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度密级配聚氨酯混凝土的制备方法，使混凝土的劈裂强度大大提高，并具备一定低温延展性，以解决目前沥青路面存在的高温车辙问题、低温开裂问题。

为达到以上发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种高强度密级配聚氨酯混凝土的制备方法，所述方法包含如下步骤：

S1：将粗、细集料和MDI-长链脂肪醇预聚物在拌和锅内拌和；

S2：拌和锅降温，加入聚氨酯胶结剂、助剂和矿粉继续拌和；

S3：S2的混合料养护后，放入模具击实获得样块；

S4：样块固化得到高强度密级配聚氨酯混凝土。

本发明采用的结合料为单组份湿固化聚氨酯，其通过吸收空气中的水汽进行固化，形成热固性聚氨酯结构，与沥青相比，具有较好的高低温稳定性；另外，聚氨酯的固化形成极性很大的脲键，可以与集料、矿粉表面形成化学粘接，极大地提高了混凝土的抗拉强度。

一般情况下，NCO与水汽反应放出二氧化碳，易造成混凝土体积膨胀而强度下降，这极大地限制了聚氨酯材料在公路材料中的应用。本发明在混凝土组分中引入碳酸丙烯酯，对二氧化碳有吸收作用，控制了混凝土的膨胀。

本发明引入MDI-长链脂肪醇预聚物对集料进行疏水改性，减缓混合料体系吸收水汽的速度。MDI-长链脂肪醇预聚物为端NCO基烷烃，端NCO在80℃下与集料表面的羟基反应，另一端的长链烷基附着于集料表面，形成疏水作用；另外，在加入单组份聚氨酯胶结剂后，长链烷基也增强了聚氨酯胶结剂的疏水性。

本发明在混凝土的组分中引入分子筛原粉、无水氯化钙，对水汽有一定吸附作用，减缓了水与NCO的反应速度，这与前述的减缓水汽的吸收速度形成协同作用，使二氧化碳的释放更为平缓。以上减缓二氧化碳的释放与碳酸丙烯酯吸收二氧化碳形成的协同作用，更好地控制了混凝土的膨胀现象。

本发明中，所述S1中集料的级配为AC-13、AC-20、AC-25一种或多种，优选AC-13。AC-型是密级配沥青混凝土所用级配，常用于公路的表面层、中面层及下面层。