CN116283202A - 一种耐磨环保型公路桥梁材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及道路建筑材料领域，具体公开了一种耐磨环保型公路桥梁材料及其制备方法，一种耐磨环保型公路桥梁材料包括以下原料：硅酸盐水泥、镁水泥、拌合水、细砂、碎石、改性镁渣、粉煤灰、减水剂、N,N’‑乙撑双硬脂酰胺、增强纤维和粘结填料。其制备方法为：S1、硅酸盐水泥与镁水泥混合均匀，得到混合水泥；S2、将拌合水和N,N’‑乙撑双硬脂酰胺混合均匀作为液料；S3、将液料、减水剂与混合水泥搅拌均匀后，加入细砂、碎石、改性镁渣和粉煤灰，搅拌均匀得到初混料；S4、在初混料搅拌过程中，均匀撒入增强纤维和粘结填料，搅拌均匀得到公路桥梁材料。本申请具有提高公路桥梁材料的耐磨性和耐水性的效果。
Description
技术领域
本申请涉及道路建筑材料的领域，尤其是涉及一种耐磨环保型公路桥梁材料及其制备方法。
背景技术
目前，由于沥青混凝土存在温度稳定性差，脆点到软化点之间的温度区间偏小，在高温天气易形成车辙等问题，水泥混凝土路面的应用越加广泛，但很多水泥路面通车不久即出现脱皮、麻面、露骨等严重磨损病害，大大降低了路面的使用品质，影响路面寿命。
镁水泥是用具有一定浓度的氯化镁水溶液与活性氧化镁粉末调配后得到的气硬性胶凝材料，镁水泥与一定量的砂、石可制备镁水泥公路桥梁材料，克服了公路桥梁材料路面耐磨性差的缺点。
但镁水泥容易吸收空气中的水分，导致镁水泥公路桥梁材料在潮湿环境中容易反卤、变形或溶蚀，导致公路桥梁材料路面的耐磨性降低，缩短了公路桥梁材料路面的使用寿命。
发明内容
为了提高公路桥梁材料的耐水性和耐磨性，本申请提供一种耐磨环保型公路桥梁材料及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种耐磨环保型公路桥梁材料采用如下的技术方案：
一种耐磨环保型公路桥梁材料包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥80～160份；镁水泥20～80份；拌合水34～72；细砂12～86份；碎石10～30份；改性镁渣16～30份；粉煤灰3～5份；减水剂1～2.6份；N,N’-乙撑双硬脂酰胺0.6～1.0份；增强纤维2～12份；粘结填料15～25份；
所述粘结填料的制备步骤为：将聚乙烯粉、粘结用水和水凝胶混合均匀作为胶黏剂；将海藻纤维、发泡剂和部分胶黏剂搅拌均匀得到混合物；将混合物干燥、分切、打磨形成球状芯体；将球状芯体放入剩余胶黏剂中，振荡搅拌、干燥、分筛得到粘结填料。
通过采用上述技术方案，粘结填料与镁水泥和改性镁渣配合使用，公路桥梁材料应用时，车辆轮胎对公路桥梁路面的碾压，导致公路桥梁材料内部的物质位置发生形变，在硬摩擦作用下胶黏剂破损，海藻纤维与发泡剂暴露，在雨水渗入公路桥梁材料内部时，或者因镁水泥吸收空气中的水分导致公路桥梁材料内有水珠时，发泡剂遇水发泡并填充公路桥梁材料的孔隙，阻止水分继续渗入，同时水凝胶被撑裂，更多的发泡剂和海藻纤维露出，提高了公路桥梁材料的自密性，从而提高了公路桥梁材料路面的耐磨性。
暴露的海藻纤维在钠离子溶液作用下变粘，提高了公路桥梁材料中各原料的粘结强度，从而提高了公路桥梁材料路面的耐磨性；此外，海藻纤维消耗掉了公路桥梁材料中的钠离子，减小了公路桥梁材料碱骨料反应的概率，同时减轻了公路桥梁材料对公路桥梁中钢材的腐蚀，提高了公路桥梁的耐久性。
可选的，所述发泡剂为端异氰酸酯预聚体。
通过采用上述技术方案，端异氰酸酯预聚体遇水产生的二氧化碳被镁水泥和镁渣吸水，减小了二氧化碳排放量，同时提高了公路桥梁材料内部的密实度，公路桥梁材料抗压强度和耐磨性提高；端异氰酸酯预聚体与水反应，部分生成聚氨酯脲，一方面提高了公路桥梁材料的粘结性，另一方面形成一层疏水膜，阻止空气中的水分渗入公路桥梁材料内，降低了镁水泥和镁渣溶蚀的概率，提高了公路桥梁材料路面的耐磨性。
可选的，所述粘结填料还包括粗羊毛纤维，所述海藻纤维与粗羊毛纤维的重量比为2：1。
通过采用上述技术方案，粗羊毛的鳞片层相互摩擦毡缩，提高了海藻纤维和端异氰酸酯预聚体被固定的牢固性；海藻纤维发粘后，改善了粗羊毛纤维的柔韧性，提高了粗羊毛纤维对公路桥梁材料中各原料的粘结强度，使各原料不易相互分离，从而提高了公路桥梁材料的耐磨性。
粗羊毛纤维可选择羊毛死毛，胶粘组分对羊毛死毛的柔韧性进行了改进,死毛的利用提高了资源利用率，符合环保原则。
可选的，所述粘结填料的制备步骤包括：将海藻纤维、端异氰酸酯预聚体、粗羊毛纤维和部分水凝胶搅拌均匀得到混合物；将混合物干燥、分切、打磨形成球状芯体；将球状芯体放入剩余水凝胶中，振荡搅拌、干燥、分筛得到粘结填料。
通过采用上述技术方案，粗羊毛纤维与海藻纤维混合，增加了纤维之间的缠结强度，从而便于将端异氰酸酯预聚体固定；海藻纤维遇到碱溶液发粘，羊毛死毛耐碱性优于细羊毛纤维，在发粘的海藻纤维粘连下，粗羊毛纤维发挥缠结增强粘合牢度的作用,提高了发泡端异氰酸酯预聚体与公路桥梁材料中其它原料的粘结强度，从而提高了公路桥梁材料路面的耐磨性。
可选的，所述改性镁渣包括镁渣和拒水整理剂，所述镁渣和拒水整理剂的重量比为6：(1～3)。
通过采用上述技术方案，在公路桥梁材料搅拌和养护期间，镁渣中的MgO吸收水分，水解产物易随水分流失，导致公路桥梁材料内部溶蚀；拒水整理剂减小了镁渣水解的概率，从而提高了公路桥梁材料内部密实性，进而提高了公路桥梁材料的耐磨性。
可选的，所述拒水整理剂包括硅凝胶和C4整理剂，所述硅凝胶和C4整理剂的重量比为3：2。
通过采用上述技术方案，硅凝胶将C4整理剂与镁渣紧密的粘连的在一起，提高了C4整理剂对镁渣的包裹率，镁渣不易与水分接触，降低了镁渣水解的概率；硅凝胶的憎水性，进一步提高了改性镁渣的拒水性，减小了镁渣水解的概率，提高了公路桥梁材料内部密实性，从而提高了公路桥梁材料的耐磨性。
可选的，公路桥梁材料还包括重量份为8～16份的碱式硫酸铜。
通过采用上述技术方案，碱式硫酸铜固定镁水泥水解产物MgCl2，减小了镁水泥是水解产物随水分流失的概率，减小了公路桥梁材料溶蚀的概率，提高了公路桥梁材料的自密性，从而提高了公路桥梁材料的耐磨性。
第二方面，本申请提供的一种耐磨环保型公路桥梁材料的制备方法采用如下的技术方案：
一种耐磨环保型公路桥梁材料的制备方法包括以下步骤：
S1、硅酸盐水泥与镁水泥混合均匀，得到混合水泥；
S2、将拌合水和N,N’-乙撑双硬脂酰胺混合均匀作为液料；
S3、将液料、减水剂与混合水泥搅拌均匀后，加入细砂、碎石、改性镁渣和粉煤灰，搅拌均匀得到初混料；
S4、在初混料搅拌过程中，均匀撒入增强纤维和粘结填料，搅拌均匀得到公路桥梁材料。
通过采用上述技术方案，公路桥梁材料制备步骤简单，产品性能稳定。将N,N’-乙撑双硬脂酰胺与拌合水先混合，使N,N’-乙撑双硬脂酰胺充分分散，镁水泥水化温度高，在镁水泥水化放热过程中，N,N’-乙撑双硬脂酰胺具备可湿性，吸水之后的N,N’-乙撑双硬脂酰胺充分发挥分散和润滑作用，提高了公路桥梁材料中各原料分散的均匀性，冷却后形成胶体并与公路桥梁其它原料粘连，提高了公路桥梁材料中各原料的粘结强度，从而提高了公路桥梁材料路面的耐磨性。
第三方面，本申请提供的一种耐磨环保型公路桥梁材料的制备方法采用如下的技术方案：
一种耐磨环保型公路桥梁材料的制备方法包括以下步骤：
S1、硅酸盐水泥与镁水泥混合均匀，得到混合水泥；
S2、将拌合水和N,N’-乙撑双硬脂酰胺混合均匀作为液料；
S3、将液料、减水剂、碱式硫酸铜与混合水泥搅拌均匀后，加入细砂、碎石、改性镁渣和粉煤灰，搅拌均匀得到初混料；
S4、在初混料搅拌过程中，均匀撒入增强纤维和粘结填料，搅拌均匀得到公路桥梁材料。
通过采用上述技术方案，工艺步骤简单，制备得到的公路桥梁材料性能稳定。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.镁水泥硬化过程中吸收空气中的二氧化碳，减小了环境中碳排放量，符合环保性原则；
2.金属镁的生产过程中产生的镁渣约为产品的8～10倍，镁渣处理占用耕地，镁渣的开发利用可以减少土地的占用，同时减小对环境的污染，符合环保性的原则；
3.粘结填料与镁水泥和改性镁渣配合使用，在水分渗入公路桥梁材料内部时，发泡剂遇水发泡填充公路桥梁材料的孔隙，阻止水分继续渗入，同时水凝胶被撑裂，更多的发泡剂和海藻纤维露出，提高了公路桥梁材料的自密性，从而提高了公路桥梁材料路面的耐磨性；
4.空气中的湿气被端异氰酸酯预聚体吸收，减小了镁水泥的吸水量，从而减小了镁水泥水化的概率，降低了镁水泥质量和强度的损失量，提高了公路桥梁材料路面的耐磨性；
5.N,N’-乙撑双硬脂酰胺作为润滑剂，提高了公路桥梁材料中各原料混合的均匀性，同时镁水泥硬化过程中发出的热量作用下，部分N,N’-乙撑双硬脂酰胺吸收水分，降低了镁水泥水解的概率，提高了公路桥梁材料的耐水性和耐磨性；
6.暴露的海藻纤维在钠离子溶液作用下变粘，提高了公路桥梁材料中各原料的粘结强度，从而提高了公路桥梁材料的耐磨性；此外，海藻纤维消耗掉了公路桥梁材料中的钠离子，减小了公路桥梁材料碱骨料反应的概率，同时减轻了公路桥梁材料对公路桥梁施工时钢材的腐蚀，提高了公路桥梁的耐久性；
7.海藻纤维和端异氰酸酯预聚体被包裹在胶粘剂内部，减小了公路桥梁材料搅拌过程中海藻纤维和端异氰酸酯预聚体被损耗的概率；
8.碱式硫酸铜固定镁水泥水解产物MgCl2，减小了镁水泥是水解产物随水分流失的概率，减小了公路桥梁材料溶蚀的概率，提高了公路桥梁材料的自密性，从而提高了公路桥梁材料路面的耐磨性；
9.搅拌过程中水凝胶的弹性给予粘结填料以缓冲力，减小了粘结填料破碎的概率。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
减水剂选用聚羧酸减水剂；C4整理剂主要化学组成为碳氢化合物，阳离子型拒水整理剂，比重1.04～1.07g/cm3(25℃)；减水剂为聚羧酸减水剂；N,N’-乙撑双硬脂酰胺分子量593.0222，分子式C38H76N2O2；增强纤维为碳纤维，长度为8mm,细度为7μm，抗压强度100MPa；碱式硫酸铜粒度为800目，分子量为258.1765；异佛尔酮二异氰酸酯分子量222.28；阻聚剂为氮氧自由基哌啶醇TH-701；聚酯二元醇羟值52～60mgKOH/g,Tg为-55℃；氢化蓖麻油羟值178～185mgKOH/g，分子量938g/mol；有机铋C30H57BiO6，密度1.145g/mL；2-苯氧基乙基丙烯酸酯分子量192.21，LogP35.53；2-乙氧基乙基丙烯酸酯密度1.016g/mLat25℃。
改性镁渣制备例
制备例1
S1、将3kg硅凝胶与2kg的C4整理剂混合均匀得到拒水整理剂；
S2、将拒水整理剂与30kg镁渣混合并搅拌均匀，干燥后得到改性镁渣。
制备例2
S1、将6kg硅凝胶与4kg的C4整理剂混合均匀得到拒水整理剂；
S2、将拒水整理剂与30kg镁渣混合并搅拌均匀，干燥后得到改性镁渣。
制备例3
S1、将9kg硅凝胶与6kg的C4整理剂混合均匀得到拒水整理剂；
S2、将拒水整理剂与30kg镁渣混合并搅拌均匀，干燥后得到改性镁渣。
端异氰酸酯预聚体制备例
制备例4
S1、向四口烧瓶中通入氮气，排除残留潮气，加入6.58kg异佛尔酮二异氰酸酯和0.1kg阻聚剂，升温至70℃并搅拌，得到混聚物；
S2、1.2kg聚酯二元醇和0.1kg氢化蓖麻油分别在120℃下真空脱气2小时，之后加入混聚物，继续搅拌，滴加4g的有机铋，反应2小时后，加入1kg的2-苯氧基乙基丙烯酸酯和0.4kg的2-乙氧基乙基丙烯酸酯，搅拌均匀得到端异氰酸酯预聚体。
粘结填料制备例
制备例5
S1、将4kg聚乙烯粉、3kg粘结用水和3kg水凝胶混合均匀作为胶黏剂；
S2、将20kg海藻纤维、10kg制备例4制备的端异氰酸酯预聚体和1/3的胶黏剂搅拌均匀得到混合物；
S3、将混合物热风干燥后分切为长度为15～20mm的方块，将方块放入磨圆机打磨形成球状芯体；
S4、将球状芯体放入剩余胶黏剂中，振荡搅拌、干燥、分筛得到直径为13～15mm的粘结填料。
制备例6
本制备例与制备例5的区别在于：添加20kg制备例4制备的端异氰酸酯预聚体。
制备例7
本制备例与制备例5的区别在于：添加30kg制备例4制备的端异氰酸酯预聚体。
制备例8
本制备例与制备例6的区别在于：S2、将20kg海藻纤维、10kg粗羊毛纤维、20kg制备例4制备的端异氰酸酯预聚体和1/3的胶黏剂搅拌均匀得到混合物。
制备例9
本制备例与制备例8的区别在于：添加20kg粗羊毛纤维。
制备例10
本制备例与制备例8的区别在于：添加30kg粗羊毛纤维。
制备例11
本制备例与制备例6的区别在于：未添加海藻纤维。
制备例12
本制备例与制备例6的区别在于：未添加端异氰酸酯预聚体。
表1制备例5～制备例12的原料表(kg)
实施例
实施例1
S1、80kg硅酸盐水泥与20kg镁水泥混合均匀，得到混合水泥；
S2、将34kg拌合水和0.6kgN,N’-乙撑双硬脂酰胺混合均匀作为液料；
S3、将S2的液料、1kg减水剂与S1的混合水泥搅拌均匀后，加入12kg细砂、10kg碎石、16kg制备例1制备的改性镁渣和3kg粉煤灰，搅拌均匀得到初混料；
S4、在初混料搅拌过程中，均匀撒入2kg增强纤维和15kg制备例5制备的粘结填料，搅拌均匀得到公路桥梁材料。
实施例2
S1、120kg硅酸盐水泥与40kg镁水泥混合均匀，得到混合水泥；
S2、将53kg拌合水和0.8kgN,N’-乙撑双硬脂酰胺混合均匀作为液料；
S3、将S2的液料、1.8kg减水剂与S1的混合水泥搅拌均匀后，加入49kg细砂、20kg碎石、23kg制备例2制备的改性镁渣和4kg粉煤灰，搅拌均匀得到初混料；
S4、在初混料搅拌过程中，均匀撒入8kg增强纤维和20kg制备例6制备的粘结填料，搅拌均匀得到公路桥梁材料。
实施例3
S1、160kg硅酸盐水泥与60kg镁水泥混合均匀，得到混合水泥；
S2、将72kg拌合水和1kgN,N’-乙撑双硬脂酰胺混合均匀作为液料；
S3、将S2的液料、2.6kg减水剂与S1的混合水泥搅拌均匀后，加入86kg细砂、30kg碎石、30kg制备例3制备的改性镁渣和5kg粉煤灰，搅拌均匀得到初混料；
S4、在初混料搅拌过程中，均匀撒入12kg增强纤维和25kg制备例7制备的粘结填料，搅拌均匀得到公路桥梁材料。
实施例4
本实施例与实施例2的区别在于：添加20kg镁水泥。
实施例5
本实施例与实施例2的区别在于：添加60kg镁水泥。
实施例6
本实施例与实施例2的区别在于：添加16kg制备例2制备的改性镁渣。
实施例7
本实施例与实施例2的区别在于：添加30kg制备例2制备的改性镁渣。
实施例8
本实施例与实施例2的区别在于：添加23kg制备例1制备的改性镁渣。
实施例9
本实施例与实施例2的区别在于：添加23kg制备例3制备的改性镁渣。
实施例10
本实施例与实施例2的区别在于：添加15kg制备例6制备的粘结填料。
实施例11
本实施例与实施例2的区别在于：添加25kg制备例6制备的粘结填料。
实施例12
本实施例与实施例2的区别在于：添加20kg制备例5制备的粘结填料。
实施例13～实施例16
与实施例2的区别在于：依次添加20kg制备例7～制备例10制备的粘结填料。
实施例17
本实施例与实施例2的区别在于：S3、将S2的液料、1kg减水剂、8kg碱式硫酸铜与S1的混合水泥搅拌均匀后，加入12kg细砂、10kg碎石、16kg制备例1制备的改性镁渣和3kg粉煤灰，搅拌均匀得到初混料。
实施例18
本实施例与实施例17的区别在于：添加12kg碱式硫酸铜。
实施例19
本实施例与实施例17的区别在于：添加16kg碱式硫酸铜。
对比例
对比例1
本实施例与实施例2的区别在于：未添加镁水泥。
对比例2
本实施例与实施例2的区别在于：未添加改性镁渣。
对比例3
本实施例与实施例2的区别在于：将改性镁渣换为普通市售镁渣。
对比例4
本实施例与实施例2的区别在于：未添加粘结填料。
对比例5
本实施例与实施例2的区别在于：添加20kg制备例11的粘结填料。
对比例6
本实施例与实施例2的区别在于：添加20kg制备例12的粘结填料。
表2实施例与对比例的原料表(kg)
性能检测试验
试验方法
1.采用《GBT50081-2002普通混凝土力学性能实验标准》中“6抗压强度试验”的方法对养护28d后的公路桥梁材料的抗压强度(MPa)进行测定，试验结果详见表3。
2.采用《GBT50081-2002普通混凝土力学性能实验标准》中“10抗折强度试验”的方法对养护28d后的公路桥梁材料的抗折强度(MPa)进行测定，试验结果详见表3。
3.二氧化碳消耗率的测试步骤如下：
(1)将公路桥梁材料装入预制磨具进行浇筑成型；
(2)浇筑24小时后脱模，切割为尺寸为300mm×300mm×50mm的试件，将试件放到温度是20士3℃，相对湿度为90％，充满汽车尾气的密闭空间中24h，测其碳氧化物的初始浓度和最终浓度；
二氧化碳消耗率计算如下：
试验结果详见表3。
4.耐磨度损失率的测试步骤如下
(1)公路桥梁材料装入预制磨具进行浇筑成型；
(2)浇筑24小时后脱模,切割为两块尺寸相同的试件，将两块试件放到温度是20士3℃,相对湿度为90％的养护室内养护28天；
(3)一块试件放置于温度是20士3℃,相对湿度为90％的养护室内继续养护28天后，采用《GB/T16925-1997混凝土及其制品耐磨性试验方法》中的方法对其标准耐磨度(MPa)进行测定；
(4)一块试件放置于温度是20士3℃,相对湿度为40％的养护室内继续养护28天后，采用《GB/T16925-1997混凝土及其制品耐磨性试验方法》中的方法对其干燥耐磨度(MPa)进行测定；
耐磨度损失率计算公式如下：
试验结果详见表3。
表3各实施例与对比例的试验结果数据表
结合实施例2和对比例1并结合表3可以看出，镁水泥的添加，提高了公路桥梁材料的抗压强度、抗折强度和二氧化碳消耗率，提高了公路桥梁材料磨损度损失率。镁水泥与硅酸盐水泥配合使用，镁水泥固化后六水氯化镁的镁离子沉积出金属离子填料，提高了公路桥梁材料的抗压强度和抗折强度，镁水泥硬化体在空气中放置后，吸收空气中的二氧化碳形成碳酸镁、三水碳酸镁、碱式碳酸镁等水化物，使得公路桥梁材料的二氧化碳消耗率增加。环境中的湿度较大时，镁水泥吸收空气中的水分易水解，导致公路桥梁材料表面形成孔隙，公路桥梁材料内部粘结强度降低，公路桥梁材料的耐磨度损失率增加。
结合实施例2、实施例4和实施例5并结合表3可以看出，随着镁水泥的添加量的增加，公路桥梁材料的抗压强度和抗折强度提高后降低，二氧化碳消耗率增加，耐磨度损失率增加。公路桥梁材料抗压强度与抗折强度降低的原因在于，随着镁水泥添加量的增加，公路桥梁材料吸收空气中水分的概率增加，公路桥梁材料内部溶蚀的概率增加，从而使得公路桥梁材料抗压强度和抗折强度降低，磨损度损失率增加。
结合对比例2和对比例3并结合表3可以看出，镁渣的添加，提高公路桥梁材料的抗压强度、抗折强度和二氧化碳消耗率，但同时提高了公路桥梁材料磨损度损失率。镁渣中含有2CaO·SiO2(S)，具有较高活性，对公路桥梁材料的粘结黏附力高，公路桥梁材料中各原料粘结强度提高，从而提高了公路桥梁抗压强度和抗折强度。此外，镁渣还可以吸收空气中的二氧化碳，从而提高了公路桥梁材料二氧化碳消耗率。镁渣的MgO吸收空气中的水分，水解产物氯化镁易随着水分流失，从而使公路桥梁材料内部的孔隙率增加，公路桥梁材料的耐磨性降低。
结合实施例2和对比例3并结合表3可以看出，对镁渣进行改性，降低了公路桥梁材料的耐磨度损失率。改性镁渣主要是在镁渣表面包裹有一层拒水整理剂，拒水整理剂包括硅凝胶和C4整理剂，镁渣中的MgO吸收水分，水解产物易随水分流失，导致公路桥梁材料内部溶蚀；硅凝胶将C4整理剂与镁渣紧密的粘连的在一起，水分靠近镁渣时被硅凝胶将C4整理剂，镁渣不易与水分接触，降低了镁渣水解的概率，从而提高了公路桥梁材料内部密实性，降低了公路桥梁材料的耐磨度损失率。
结合实施例2、实施例8和实施例9并结合表3可以看出，随着拒水整理剂添加量的增加，公路桥梁材料二氧化碳消耗率减小，磨损度损失率先降低后增加。C4整理剂进入硅凝胶包裹镁渣，减小了镁渣对二氧化碳的吸附量，同时也阻碍了镁渣与其它颗粒的粘连。
结合实施例2和对比例4并结合表3可以看出，粘结填料的添加，提高了公路桥梁材料抗压强度、抗折强度，降低了耐磨度损失率。粘结填料包括胶黏剂、海藻纤维和端异氰酸酯预聚体，胶黏剂由聚乙烯粉、粘结用水和水凝胶制备而成。公路桥梁材料应用时，车辆轮胎对公路桥梁路面的碾压，导致公路桥梁材料内部的物质位置发生形变，在硬摩擦作用下胶黏剂破损，海藻纤维与端异氰酸酯预聚体暴露，端异氰酸酯预聚体遇到水分发泡填充公路桥梁材料的孔隙，阻止水分继续渗入，同时水凝胶被撑裂，更多的发泡剂和海藻纤维露出，提高了公路桥梁材料的自密性，从而提高了公路桥梁材料的抗压强度和抗折强度，公路桥梁材料耐磨度损失率降低；水凝胶提高了海藻纤维与端异氰酸酯预聚体的粘结强度，此外水泥胶固定镁渣释放的含氟物质，降低了公路桥梁材料有害物质的排放，符合环保理念。
结合实施例2、实施例10和实施例11并结合表3，随着粘结填料添加量的增加，公路桥梁材料的耐磨度损失率先减小后增加，原因在于发泡后的端异氰酸酯预聚体的强度和耐磨性均低于硬化后的水泥，随着粘结填料添加量的增加，公路桥梁材料整体耐磨性降低。
结合实施例2和对比例5并结合表3，粘结填料中添加海藻纤维，公路桥梁材料的耐磨度损失率降低。暴露的海藻纤维在钠离子溶液作用下变粘，提高了公路桥梁材料中各原料的粘结强度，从而提高了公路桥梁材料的耐磨性。
结合实施例2和对比例6并结合表3，粘结填料中添加端异氰酸酯预聚体，公路桥梁材料的耐磨度损失率降低。端异氰酸酯预聚体发泡后填充公路桥梁材料内孔隙，水分无法渗入公路桥梁材料内部，从而使镁水泥无法水解，降低了公路桥梁材料溶蚀的概率，公路桥梁材料耐磨度损失率降低。
结合实施例2、实施例12和实施例13并结合表3可以看出，随着海藻纤维与端异氰酸酯预聚体的比值减小，公路桥梁材料的抗压强度和抗折强度先提高后降低，二氧化碳消耗率减小。端异氰酸酯预聚体遇水产生的二氧化碳，公路桥梁材料先吸收自身产生的二氧化碳，检测空间内二氧化碳损失率减小。
结合实施例2和实施例14并结合表3，粘结填料中添加了粗羊毛纤维，公路桥梁材料的耐磨度损失率减小，粗羊毛纤维与海藻纤维混合，在粘结填料制备过程中，粗羊毛纤维之间相互摩擦毡缩，提高了海藻纤维和端异氰酸酯预聚体的粘结强度，使海藻纤维与端异氰酸酯预聚体容易被胶黏剂包裹，公路桥梁材料搅拌混合时，海藻纤维与端异氰酸酯预聚体不易被损耗。海藻纤维在碱溶液作用下发粘，便于将发泡后的端异氰酸酯预聚体粘结在公路桥梁材料的其它原料上，提高了公路桥梁材料的自密性，从而减小了公路桥梁材料的耐磨度损失率。
结合实施例14、实施例15和实施例16并结合表3，随着粗羊毛纤维添加量的增加，公路桥梁材料二氧化碳消耗率先增加后减小。粗羊毛纤维透气性好，且粗羊毛纤维在发粘的海藻纤维和胶黏剂作用下韧性增强，不易断裂，因此在公路桥梁材料使用过程中，羊毛纤维为空气和水汽流动提供通道，便于镁水泥和镁渣吸收二氧化碳。但随着粗羊毛纤维含量的增加，端异氰酸酯预聚体发泡率增加，产生的二氧化碳增加，空间内二氧化碳消耗量减小，公路桥梁材料二氧化碳消耗率减小结合实施例2和实施例17并结合表3，公路桥梁材料中添加碱式硫酸铜，试件的抗压强度和抗折强度提高，耐磨度损失率减小，碱式硫酸铜固定镁水泥水解产物MgCl2，减小了镁水泥是水解产物随水分流失的概率，减小了公路桥梁材料溶蚀的概率，提高了公路桥梁材料的自密性，从而提高了公路桥梁材料的抗压强度和抗折强度。
结合实施例17、实施例18和实施例19并结合表3，随着碱式硫酸铜添加量的增加，公路桥梁材料的耐磨度损失率先减小后增加。碱式硫酸铜捕获公路桥梁材料内游离的氧化钙，反应物可作为增粘剂，提高了公路桥梁材料的自密性，从而提高了公路桥梁结构的耐磨性。但镁水泥水化速度快，易硬化，后期强度低，随着碱式硫酸铜添加量的增加，进一步提高了公路桥梁材料的早期强度，公路桥梁材料的后期强度降低，公路桥梁材料的耐磨度损失率增加。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种耐磨环保型公路桥梁材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥80～160份；镁水泥20～80份；拌合水34～72；细砂12～86份；碎石10～30份；改性镁渣16～30份；粉煤灰3～5份；减水剂1～2.6份；N,N’-乙撑双硬脂酰胺0.6～1.0份；增强纤维2～12份；粘结填料15～25份；
所述粘结填料的制备步骤为：将聚乙烯粉、粘结用水和水凝胶混合均匀作为胶黏剂；将海藻纤维、发泡剂和部分胶黏剂搅拌均匀得到混合物；将混合物干燥、分切、打磨形成球状芯体；将球状芯体放入剩余胶黏剂中，振荡搅拌、干燥、分筛得到粘结填料。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨环保型公路桥梁材料，其特征在于，所述发泡剂为端异氰酸酯预聚体。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨环保型公路桥梁材料，其特征在于，所述粘结填料还包括粗羊毛纤维，所述海藻纤维与粗羊毛纤维的重量比为2：1。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨环保型公路桥梁材料，其特征在于，所述粘结填料的制备步骤包括：将海藻纤维、端异氰酸酯预聚体、粗羊毛纤维和部分水凝胶搅拌均匀得到混合物；将混合物干燥、分切、打磨形成球状芯体；将球状芯体放入剩余水凝胶中，振荡搅拌、干燥、分筛得到粘结填料。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨环保型公路桥梁材料，其特征在于，所述改性镁渣包括镁渣和拒水整理剂，所述镁渣和拒水整理剂的重量比为6：（1～3）。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨环保型公路桥梁材料，其特征在于，所述拒水整理剂包括硅凝胶和C4整理剂，所述硅凝胶和C4整理剂的重量比为3：2。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨环保型公路桥梁材料，其特征在于，公路桥梁材料还包括重量份为8～16份的碱式硫酸铜。
8.权利要求1-6任一所述的一种耐磨环保型公路桥梁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、硅酸盐水泥与镁水泥混合均匀，得到混合水泥；
S2、将拌合水和N,N’-乙撑双硬脂酰胺混合均匀作为液料；
S3、将液料、减水剂与混合水泥搅拌均匀后，加入细砂、碎石、改性镁渣和粉煤灰，搅拌均匀得到初混料；
S4、在初混料搅拌过程中，均匀撒入增强纤维和粘结填料，搅拌均匀得到公路桥梁材料。
9.权利要求7所述的一种耐磨环保型公路桥梁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、硅酸盐水泥与镁水泥混合均匀，得到混合水泥；
S2、将拌合水和N,N’-乙撑双硬脂酰胺混合均匀作为液料；
S3、将液料、减水剂、碱式硫酸铜与混合水泥搅拌均匀后，加入细砂、碎石、改性镁渣和粉煤灰，搅拌均匀得到初混料；
S4、在初混料搅拌过程中，均匀撒入增强纤维和粘结填料，搅拌均匀得到公路桥梁材料。
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