CN108911589B - 一种高弹高延自适应变形的混凝土预制块及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高弹高延自适应变形的混凝土预制块及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高弹高延自适应变形的混凝土预制块及其制备方法和应用。本发明预制块主要由以下原料制成：碎石，高粘度改性沥青，矿粉，以及橡胶颗粒。本发明预制块具有高弹高延性，由于采用了高粘改性沥青且掺加了橡胶颗粒和大量矿粉，使得预制块具有很好的弹性和塑性，能够适应地基不均匀沉降等轻微变形，不至于因为地基变形或者脱空而出现断裂，且有类似于塑胶跑道的体感。同时，本发明预制块具有良好的耐久性，并可重复性使用，强度高、体感好、环保耐久，不易断裂，不易沉陷。本发明预制块是一种新型环保耐久舒适的城市步道铺筑材料，且便于维护并可重复利用。

Description

一种高弹高延自适应变形的混凝土预制块及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及混凝土材料领域，具体而言，涉及一种高弹高延自适应变形的混凝土预制块及其制备方法和应用。
背景技术
随着中国城镇化进程加快，城镇步道大量使用预制块作为道路铺装材料。目前，常用的预制块以各种砖块和石块为主，其中砖块种类很多，有素混凝土预制块、烧结陶瓷砖、砂基透水砖、各种空心砖等等；同时，石块也很多，以花岗石预制块为主。实践表明，无论是砖块还是石块，在使用过程中，由于外力作用或基础脱空，会导致砖块或者石块发生断裂或者下沉(导致路面变形)，影响美观和使用效果。
不仅如此，无论是砖块还是石块，均为刚性结构，体感舒适性较差，老人小孩不小心摔倒，很容易摔伤，或者崴脚。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种高弹高延自适应变形的混凝土预制块，本发明预制块具有高弹性和塑性，使用舒适等优点。
本发明的第二目的在于提供一种所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块的制备方法。
本发明的第三目的在于提供一种所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块的应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种高弹高延自适应变形的混凝土预制块，主要由以下原料制成：碎石，高粘度改性沥青，矿粉，以及橡胶颗粒。
优选的，本发明所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块中，所述碎石包括粒径为0～3mm，粒径为3～5mm，以及粒径为5～10mm的碎石。
优选的，本发明所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块中，所述粒径为5～10mm的碎石，其在9.5mm孔径的筛选中，通过率为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
优选的，本发明所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块中，所述橡胶颗粒主要由沥青和废旧轮胎为原料制备得到。
优选的，本发明所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块中，所述橡胶颗粒的粒径为20～40目。
优选的，按照重量百分数计，本发明所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块各原料用量如下：碎石45～65％，高粘度改性沥青5～10％，矿粉20～35％，以及橡胶颗粒10～20％。
优选的，按照重量百分数计，本发明所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块各原料用量如下：粒径为5～10mm的碎石10～25％，粒径为3～5mm的碎石5～15％，粒径为0～3mm的碎石20～30％，高粘度改性沥青5～10％，矿粉20～35％，橡胶颗粒10～20％。
优选的，按照重量百分数计，本发明所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块各原料用量如下：粒径为5～10mm的碎石15～20％，粒径为3～5mm的碎石8～15％，粒径为0～3mm的碎石25～35％，高粘度改性沥青7～9％，矿粉25～35％，橡胶颗粒15～18％。
同时，本发明还提供了所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块的制备方法包括：将各原料混合后加入模具中，养护后脱模，即得到高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
同样的，本发明也提供了所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块在步道铺设材料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明预制块具有高弹高延性，由于采用了高粘改性沥青且沥青用量超过7％，掺加了橡胶颗粒和大量矿粉，使得预制块具有很好的弹性和塑性，能够适应地基不均匀沉降等轻微变形，不至于因为地基变形或者脱空而出现断裂，且有类似于塑胶跑道的体感；
(2)本发明预制块具有良好的耐久性，并可重复性使用。本发明预制块强度高、体感好、环保耐久，不易断裂，不易沉陷，是一种新型环保耐久舒适的城市步道铺筑材料，且便于维护和可重复利用。
(3)本发明预制块施工灵活性便捷，可以采用工厂化预制，便于质量控制，现场施工，不受地形，场地，天气，机械设备等限制，采用人工铺筑，施工环保，灵活，便捷；这一点是浇筑式沥青混凝土所无法比拟的，浇筑式沥青施工受天气，场地，机械设备等制约，对施工技术和水平要求极高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
有鉴于现有砖石、混凝土等材料在在城镇步道应用中所存在的不足之处，本发明特提供了一种新型高弹高延自适应变形的混凝土预制块，以解决现有材料在强度、体感等方面所存在的不足之处。
具体的，本发明高弹高延自适应变形的混凝土预制块是由碎石，高粘度改性沥青，矿粉，以及橡胶颗粒所制成，对各原料具体介绍如下：
(a)碎石
本发明中，原料碎石可以为碎石、砾石、砂质，或者矿渣等多种材质，其作为预制块的骨料使用。
优选的，本发明中，所述碎石为粒径为0～3mm，粒径为3～5mm，以及粒径为5～10mm的碎石的混合物；
其中，粒径为5～10mm的碎石，其在9.5mm孔径的筛选中，通过率小为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
(b)高粘度改性沥青
高粘度改性沥青可以起到粘结性作用，高含量的高粘度改性沥青也可以改善预制块的塑性，能够适应不均匀沉降等轻微变形，不至因为地质变形或者脱空而产生断裂。
(c)矿粉
矿粉主要起到填充性作用，也能改善预制块的弹性和塑性；
(d)橡胶颗粒
橡胶颗粒的大量添加，可以有效调节预制块的弹性和塑性，使其具有类似于塑胶跑道的体感，而且能够减少由于摔倒等猛烈碰撞所带来的人体损伤。
所述橡胶颗粒主要由沥青和废旧轮胎为原料制备得到，其具体制备方法可参考如下：
将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒，再按一定的粗细级配比例进行组合，同时添加多种高聚合物改性剂，并在充分拌合的高温条件下(180℃以上)，与基质沥青充分熔胀反应后形成的改性沥青胶结材料。
优选的，橡胶颗粒的粒径为20～40目。
进一步的，按照重量百分数计，本发明高弹高延自适应变形的混凝土预制块中，各原料用量如下：
碎石45～65％，例如可以为，但不限于50、55、60，或者65％等；高粘度改性沥青5～10％，例如可以为，但不限于6、8，或者9％等；矿粉20～35％，例如可以为，但不限于25，或者30％等；以及橡胶颗粒10～20％，例如可以为，但不限于12、15，或者18％等；
条件是，各原料用量之和为100％。
优选的，按照重量百分数计，本发明高弹高延自适应变形的混凝土预制块中，各原料用量如下：
粒径为5～10mm的碎石10～25％，例如可以为，但不限于15、18，或者20％等；粒径为3～5mm的碎石5～15％，例如可以为，但不限于8、10，或者12％等；粒径为0～3mm的碎石20～30％，例如可以为，但不限于22、25、28，或者30％等；高粘度改性沥青5～10％，例如可以为，但不限于6，或者8％等；矿粉20～35％，例如可以为，但不限于22、25、28、30，或者32％等；橡胶颗粒10～20％，例如可以为，但不限于12、15，或者18％等；
条件是，各原料用量之和为100％。
更优选的，按照重量百分数计，本发明高弹高延自适应变形的混凝土预制块中，各原料用量如下：
粒径为5～10mm的碎石15～20％，例如可以为，但不限于16，或者18％等；粒径为3～5mm的碎石8～15％，例如额可以为，但不限于10，或者12％等；粒径为0～3mm的碎石25～30％，例如可以为，但不限于28、30，或者32％等；高粘度改性沥青7～9％，例如可以为，但不限于7.5、8，或者8.5％等；矿粉25～35％，例如可以为，但不限于28、30，或者32％等；橡胶颗粒15～18％，例如可以为，但不限于16，或者17％等；
条件是，各原料用量之和为100％。
同时，本发明还提供了所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块的制备方法，具体包括：
将各原料混合，原料混合的温度控制在150～200℃，混合时间不少于1min；加入模具中，养护后脱模，养护成型的温度需要控制在160～180℃，以得到高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
同时，为了便于在城镇步道上铺设，混凝土预制块的尺寸优选的控制为：长度15～25cm，宽度10～15cm，厚度5～8cm。
本发明预制块在制备过程中，无需进行压制，而且养护时间短，从配料制作到养护后脱模，所需时间不超过24h。因而可以实现现场施工、现场铺路，不仅耗时少，而且工艺更为简便，也降低了施工难度。
由如上方法所制备的预制块，则可以进一步取代传统砖石、素混凝土等材料，应用于城镇步道的铺设。
实施例1
按照质量百分数：粒径为5～10mm的碎石15％，粒径为3～5mm的碎石8％，粒径为0～3mm的碎石25％，高粘度改性沥青8％，矿粉29％，橡胶颗粒15％，分别称取各原料；
其中，粒径为5～10mm的碎石在9.5mm孔径的筛选中，通过率为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
然后，将各原料混合后，加入模具中，养护后脱模，得到尺寸为20cm×12cm×5cm的实施例1的高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
实施例2
按照质量百分数：粒径为5～10mm的碎石15％，粒径为3～5mm的碎石9％，粒径为0～3mm的碎石25％，高粘度改性沥青8％，矿粉25％，橡胶颗粒18％，分别称取各原料；
其中，粒径为5～10mm的碎石在9.5mm孔径的筛选中，通过率为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
然后，将各原料混合后，加入模具中，养护后脱模，得到尺寸与实施例1基本相同的实施例2的高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
实施例3
按照质量百分数：粒径为5～10mm的碎石10％，粒径为3～5mm的碎石5％，粒径为0～3mm的碎石20％，高粘度改性沥青10％，矿粉35％，橡胶颗粒20％，分别称取各原料；
其中，粒径为5～10mm的碎石在9.5mm孔径的筛选中，通过率为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
然后，将各原料混合后，加入模具中，养护后脱模，得到尺寸与实施例1基本相同的实施例3的高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
实施例4
按照质量百分数：粒径为5～10mm的碎石25％，粒径为3～5mm的碎石10％，粒径为0～3mm的碎石30％，高粘度改性沥青6％，矿粉20％，橡胶颗粒10％，分别称取各原料；
其中，粒径为5～10mm的碎石在9.5mm孔径的筛选中，通过率为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
然后，将各原料混合后，加入模具中，养护后脱模，得到尺寸与实施例1基本相同的实施例4的高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
对比例1
按照质量百分数：粒径为5～10mm的碎石20％，粒径为3～5mm的碎石13％，粒径为0～3mm的碎石25％，高粘度改性沥青12％，矿粉30％，分别称取各原料；
其中，粒径为5～10mm的碎石在9.5mm孔径的筛选中，通过率为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
然后，将各原料混合后，加入模具中，养护后脱模，得到尺寸与实施例1基本相同的对比例1的高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
对比例2
按照质量百分数：粒径为5～10mm的碎石15％，粒径为3～5mm的碎石8％，粒径为0～3mm的碎石25％，高粘度改性沥青17％，橡胶颗粒35％，分别称取各原料；
其中，粒径为5～10mm的碎石在9.5mm孔径的筛选中，通过率为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
然后，将各原料混合后，加入模具中，养护后脱模，得到尺寸与实施例1基本相同的对比例2的高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
对比例3
按照质量百分数：粒径为3～5mm的碎石20％，粒径为0～3mm的碎石27％，高粘度改性沥青8％，矿粉29％，橡胶颗粒15％，分别称取各原料。
然后，将各原料混合后，加入模具中，养护后脱模，得到尺寸与实施例1基本相同的对比例3的高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
对比例4
按照质量百分数：粒径为5～10mm的碎石20％，粒径为0～3mm的碎石28％，高粘度改性沥青8％，矿粉29％，橡胶颗粒15％，分别称取各原料；
其中，粒径为5～10mm的碎石在9.5mm孔径的筛选中，通过率为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
然后，将各原料混合后，加入模具中，养护后脱模，得到尺寸与实施例1基本相同的对比例4的高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
对比例5
按照质量百分数：粒径为5～10mm的碎石15％，粒径为3～5mm的碎石10％，高粘度改性沥青15％，矿粉45％，橡胶颗粒15％，分别称取各原料；
其中，粒径为5～10mm的碎石在9.5mm孔径的筛选中，通过率为100％；4.75mm孔径的筛选中，通过率不小于80％。
然后，将各原料混合后，加入模具中，养护后脱模，得到尺寸与实施例1基本相同的对比例5的高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
实验例1
分别取实施例1-4以及对比例1-5所制备的高弹高延自适应变形的混凝土预制块进行弹性模量，抗压强度，抗拉强度，以及弹性恢复率检测，结果如下所示：
测试组 弹性模量(MPa) 抗压强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 弹性回复率(％)
实施例1 305 17 2.2 99
实施例2 310 15 2.2 99
实施例3 330 18 2.4 95
实施例4 370 19 2.5 90
对比例1 580 27 3.8 60
对比例2 600 25 3.5 70
对比例3 450 24 3.1 80
对比例4 460 22 3.0 85
对比例5 420 23 2.7 90
由如上实验数据结果可知，本发明混凝土预制块具有良好的弹性回复率，而且其抗压和抗拉伸强度也能够满足实际使用需要。
同时，由实施例和对比例预制块性能对比可知，将矿粉与橡胶颗粒配合使用，能够有效提高预制块的弹性回复率；而且多种不同粒径碎石的搭配使用，也能够改善预制块的实际应用性能。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (5)

1.一种高弹高延自适应变形的混凝土预制块，其特征在于，按照重量百分数计，各原料用量如下：
粒径为5～10mm的碎石 10～25%，粒径为3～5mm的碎石 5～15%，粒径为0～3mm的碎石20～30%，高粘度改性沥青5～10%，矿粉20～35%，橡胶颗粒10～20%，上述各原料用量之和为100%；
所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块的制备方法包括：
将各原料混合后加入模具中，养护后脱模，即得到高弹高延自适应变形的混凝土预制块。
2.根据权利要求1所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块，其特征在于，所述橡胶颗粒主要由沥青和废旧轮胎为原料制备得到。
3.根据权利要求1所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块，其特征在于，所述橡胶颗粒的粒径为20～40目。
4.根据权利要求1所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块，其特征在于，按照重量百分数计，各原料用量如下：
粒径为5～10mm的碎石 15～20%，粒径为3～5mm的碎石 8～15%，粒径为0～3mm的碎石25～30%，高粘度改性沥青7～9%，矿粉25～35%，橡胶颗粒15～18%，上述各原料用量之和为100%。
5.权利要求1-4中任一项所述的高弹高延自适应变形的混凝土预制块在步道铺设材料中的应用。
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