CN109265087A - 一种公路再生骨料透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公路再生骨料透水混凝土，按重量份计包括如下组分：水泥320‑360份、细沙240‑360份、超细微珠20‑30份、粉煤灰40‑60份、再生粗骨料300‑700份、天然粗骨料200‑400份、减水剂3‑4份、水100‑120份、复合增韧材料20‑40份、矿渣粒料20‑30份、钢渣骨料100‑120份、聚丙烯酸酯10‑20份和胶黏剂10‑20份。以增强增韧性能优异的氮化硼为基础材料经过一系列化学反应进行表面修饰形成透水混凝土用添加材料，赋予透水混凝土良好的微观界面结合、各同向性、韧性和抗疲劳性，同时能够在混凝土中充分分散，增加再生骨料透水混凝土的韧性和强度从而得到高强高韧性的再生骨料透水混凝土。

Description

一种公路再生骨料透水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种公路再生骨料透水混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国城镇化建设的发展，城市道路逐步被钢筋混凝土房屋、大型基础设施、各种不透水的场地和透水性极差的混凝土路面所覆盖，在人们提升经济效益和生活质量的同时，亦给环境带来许多负面影响。为了补充地下水资源，因此越来越多的路面采用透水混凝土铺设，透水混凝土是针对原城市道路路面的缺陷，开发使用的一种能让雨水流入地下，有效补充地下水，缓解城市的地下水位急剧下降等等的一些城市环境问题，并能有效的消除地面上的油类化合物等对环境污染的危害；同时，是保护地下水、维护生态平衡、能缓解城市热岛效应的优良的铺装材料；其有利于人类生存环境的良性发展及城市雨水管理与水污染防治等工作上，具有特殊的重要意义。透水混凝土已经被广泛用于广场、人行道、公园内道路和停车场等。
利用再生骨料制备透水混凝土，一方面可以提高建筑垃圾的利用率，促进固体废弃物的资源化利用，另一方面可以应用于城市道路、广场，将雨水还原为地下水，减小城市排水压力，解决城市内涝，改善城市生态环境，提高城市宜居水平，海绵城市中如果采用再生骨料，可以大大提高城市的环保性。申请号为201010185569.1的中国专利公开了一种透水混凝土及其制备方法，该方法利用再生混凝土骨料和复合凝胶材料制备透水混凝土，其透水系数为大于或等于2mm/s，抗压强度为大于或等于20MPa。目前，现有技术中再生骨料透水混凝土的强度通常较低，这主要是由于在透水混凝土的制备中采用高强度的混凝土配比，由于韧性不够很容易产生较强的脆性，特别是大骨料再生混凝土这个缺陷更加明显，且耐盐的腐蚀性差，从而其耐久性不佳，因此需要较好的增韧材料。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种公路再生骨料透水混凝土及其制备方法，以增强增韧性能优异的氮化硼为基础材料经过一系列化学反应进行表面修饰形成透水混凝土用添加材料，赋予透水混凝土良好的微观界面结合、各同向性、韧性和抗疲劳性，同时能够在混凝土中充分分散，增加再生骨料透水混凝土的韧性和强度从而得到高强高韧性的公路再生骨料透水混凝土。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种公路再生骨料透水混凝土，按重量份计包括如下组分：水泥320-360份、细沙240-360份、超细微珠20-30份、粉煤灰40-60份、再生粗骨料300-700份、天然粗骨料200-400份、减水剂3-4份、水100-120份、复合增韧材料20-40份、矿渣粒料20-30份、钢渣骨料100-120份、聚丙烯酸酯10-20份和胶黏剂10-20份。
其中，所述减水剂为萘系高效减水剂，其减水率为18-24％；所述超细微珠为从粉煤灰中分选出来的空心玻璃微珠，密度为2.49g/cm3，比表面积为1200m2/kg；所述细沙为河沙，其细度模数为2.5-3.5，堆积密度为1500-1800kg/m3；所述矿渣粒料由质量分数为20～35wt％的混凝沉淀污泥粉、质量分数为3～5％的萜烯树脂粉和余量的矿渣粉经过混合造粒得到，并且矿渣粒料的球粒直径为3-8mm；所述述矿渣粉为S95高炉矿渣粉；所述钢渣骨料为电炉钢渣或转炉钢渣；所述钢渣骨料中CaO的质量分数小于3％，压碎值质量分数小于10％，钢渣骨料粒径为5-12mm；所述胶黏剂为聚乙酸乙烯酯。
其中，所述复合增韧材料由A组分改性氮化硼纳米管和B组分改性氮化硼纳米管组成；所述A组分改性氮化硼纳米管采用经活化处理的氮化硼纳米管首先与三官能团有机化合物反应，然后与聚氧化乙烯经亲核取代反应制得；所述B组分改性氮化硼纳米管采用经活化处理的氮化硼纳米管和引发剂在有机溶剂N中混合，并与单体化合物、乙醇与蒸馏水反应制得；所述B组分改性氮化硼纳米管和A组分改性氮化硼纳米管的质量配比为0.3-0.6:1。
其中，所述氮化硼纳米管的平均长度为10μm，平均直径为90nm，比表面积为30m2/g；所述三官能团有机化合物为三氯均三嗪；所述聚氧化乙烯的树脂含量大于98％，粘度为92000，熔点为66-68℃，热分解温度为423-425℃，脆点为-50℃；所述引发剂为BF3·O(C2H5)2；所述有机溶剂N为二氯亚甲基；所述单体化合物为3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷。
其中，所述复合增韧材料为改性氮化硼纳米管材料，制备方法具体包括以下步骤：
S1、按B组分改性氮化硼纳米管、A组分改性氮化硼纳米管和蒸馏水的质量配比0.3-0.6:1:55备料；
S2、将上述步骤S1中的A组分改性氮化硼纳米管、B组分改性氮化硼纳米管和蒸馏水混合，在25-45℃条件下搅拌6-12h后静置待用；
S3、将上述步骤S2反应后的混合物，在65-75℃下减压蒸除水后，在50-60℃下真空干燥36-48h后制得复合增韧材料。
其中，所述A组份改性氮化硼纳米管的制备方法包括如下步骤：
A1、将经活化的3-8kg氮化硼纳米管和0.2-2kg三氯均三嗪在60-260L丙酮中混合，在12-15℃下搅拌12-15h，然后在11-15℃下反应80-85h，经丙酮洗净后在8-10℃条件下真空干燥15-20h；
A2、将经上述步骤A1处理后的3-8kg氮化硼纳米管在80-180L的N,N’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有0.5-1.5kg聚氧化乙烯的20-40L二甲苯溶液中，在5℃下搅拌2-3h后，在氮气保护下升温至62℃后恒温反应18-20h，再升温至80℃后恒温反应18-22h；所述聚氧化乙烯在使用前需在65℃下真空干燥48-50h；
A3、反应完全后，减压蒸除溶剂，用二甲苯和丙酮洗净，在65℃下真空干燥22-25h后制得A组分改性氮化硼纳米管；所述A组分改性氮化硼纳米管中聚氧化乙烯与氮化硼纳米管的质量含量比为0.05-0.2:1。
其中，所述B组份改性氮化硼纳米管的制备方法包括如下步骤：
B1、将经活化处理的1-10kg氮化硼纳米管和0.3-0.6kg的BF3·O(C2H5)2在50-200L二氯亚甲基中混合，在真空和20℃的条件下搅拌1-1.5h后，在3-5h内缓慢滴加1-3kg的3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷，滴加完毕升温到25℃后恒温反应40-45h，然后加入30-100L乙醇并继续搅拌1-2h；
B2、在经上述步骤B2反应后的体系中加入300-500L蒸馏水，静置28-36h过滤后留存固体，将得到的固体用蒸馏水洗净，最后在55-75℃下真空干燥24-48h制得B组分改性氮化硼纳米管。
其中，所述氮化硼纳米管的活化处理步骤如下：
C1、选取氮化硼纳米管8kg，在转速为350-400rpm、且每30-40分钟自动转换旋转方向的条件下球磨24-36h后，得到平均长度为0.5-1.2μm的氮化硼纳米管；用水洗净后，于80-85℃下真空干燥30-35h后待用；
C2、将经过上述步骤C1处理的3-6kg氮化硼纳米管与10-15kg氯化亚砜在15-25L有机溶剂M中混合，在85-90℃下搅拌5-12h后，以6000-7000rpm的转速离心35-40min，分离固体，利用有机溶剂P洗净分离所得固体，再在25-30℃下真空干燥18-20h；
C3、在氮气保护下，将经过上述步骤C2处理后的3-6kg氮化硼纳米管、2-8L吡啶和0.5-1.5kg有机二元醇化合物在100-150L有机溶剂Q中混合，在85-90℃下反应10-15h后，减压蒸除有机溶剂Q和吡啶，再经溶剂P洗净后，在20-25℃下真空干燥20-32h，得到经活化处理的氮化硼纳米管。
其中，所述有机溶剂M为N,N’-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种；所述有机溶剂P为无水丙酮或四氢呋喃中的一种；所述有机二元醇化合物为乙二醇或1,3-丙二醇中的一种；所述有机溶剂Q为N-甲基吡咯烷酮或N,N’-二甲基乙酰胺中的一种。
一种制备如权利要求1所述的公路再生骨料透水混凝土的方法，具体包括如下步骤：
D1、对废旧混凝土进行破碎、分拣、筛分、清洗、干燥得到废旧混凝土再生骨料，再次对废旧混凝土再生骨料进行筛分得到直径10mm-15mm的废旧混凝土再生粗骨料；
D2、从粉煤灰中分选出来的空心玻璃微珠作为超细微珠待用；
D3、将水泥、细沙、超细微珠、粉煤灰、再生粗骨料、天然粗骨料、矿渣粒料、钢渣骨料和聚丙烯酸酯倒入混凝土搅拌机中干拌30-60s；
D4、再加入水、减水剂、制备的复合增韧材料和胶黏剂，继续拌合5-10min，得到再生骨料透水混凝土。
本发明的有益效果：
(1)本发明的可用于混凝土增韧增强的改性氮化硼纳米管材料，是以氮化硼纳米管为基础材料。氮化硼纳米管由六方氮化硼层卷曲而成，是一种一维纳米材料，具有很高的拉伸强度与弹性模量，以及优异的热稳定性和化学稳定性。在微观上，氮化硼纳米管能与水泥基材晶粒形成桥联、桥联耦合与独特的断裂方式；进一步通过桥联、裂纹的偏转、拔出和断裂等增韧补强机制，能够增强界面结合，抑制裂纹扩展，这是一种重要的复合材料增韧增强手段。因此，氮化硼纳米管是一种理想的高效能混凝土增强材料。
(2)本发明以氮化硼纳米管为基础材料，通过多步表面改性反应，将氮化硼纳米管与具有良好水溶性和界面相容性的聚氧化乙烯共价键合，制备得到A组分改性氮化硼纳米管；同时，以氮化硼纳米管为基础材料，通过表面化学反应，在氮化硼纳米管表面共价键合具有优异界面相容性和水溶性的超支化聚合物链，制备得到B组分改性氮化硼纳米管。本发明的改性氮化硼纳米管中，B组分与A组分的优化质量配比为0.3-0.6:1，这样，将两种组分材料有效结合，在混凝土中充分分散，从而形成一种独特的复合增韧增强体系，有效发挥各组分材料的协同增韧补强的效果，赋予混凝土良好的微观界面结合、各向同性和抗疲劳性。
(3)本发明中改性氮化硼纳米管，及其改性成分(聚氧化乙烯和超支化聚合物链)，均属环境友好，在水中具有良好的溶解性和分散性，制备条件易于满足且原料来源丰富；改性氮化硼纳米管材料可以很方便地与其它混凝土组分混合均匀，经标养后即可得到混凝土制品。以B组分与A组分的质量配比约为0.6:1的改性氮化硼纳米管为例，采用该改性氮化硼纳米管0.75kg/m3、水泥380kg/m3、细集料610kg/m3、粉煤灰41kg/m3、碎石895kg/m3、矿渣粉33kg/m3、减水剂3.1kg/m3和水155kg/m3制备的透水混凝土试样，其抗弯强度为19MPa，拉伸强度为11MPa，抗压强度为73MPa，能应用于高架桥桥面、隧道拱墙等特殊建筑混凝土材料领域。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。
本发明中所述超细微珠为从粉煤灰中分选出来的空心玻璃微珠，呈浅灰色粉末状，密度为2.49g/cm3，比表面积为1200m2/kg；所述细沙为河沙，其细度模数为2.5-3.5，堆积密度为1500-1800kg/m3；所述矿渣粒料由质量分数为20-35％的混凝沉淀污泥粉、质量分数为3-5％的萜烯树脂粉和余量的矿渣粉经过混合造粒得到，并且矿渣粒料的球粒直径为3-8mm；所述述矿渣粉为S95高炉矿渣粉；所述钢渣骨料为电炉钢渣或转炉钢渣；所述钢渣骨料中，CaO的质量分数小于3％，压碎值质量分数小于10％，钢渣骨料粒径为5-12mm；所述胶黏剂为聚乙酸乙烯酯。
氮化硼为市售产品，纤维状白色粉末，含量为99.9％，平均长度为10μm，平均直径为90nm，比表面积为30m2/g。
聚氧化乙烯为市售产品，其主要规格：性状：白色粉末；树脂含量大于98％，粘度(mpa.s-25℃/1％aq)为92000，熔点(℃)为66-68，热分解温度(℃)为423-425，脆点(℃)为-50；聚氧化乙烯使用前，在65℃下真空干燥48h。
引发剂为市售的BF3·O(C2H5)2，分析纯；有机溶剂N为市售的二氯亚甲基，分析纯；单体化合物为市售的3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷，分析纯；三官能团有机化合物为市售的三氯均三嗪，分析纯。
实施例1
一种公路再生骨料透水混凝土，按重量份计包括如下组分：水泥330份、细沙300份、超细微珠25份、粉煤灰50份、再生粗骨料950份、天然粗骨料350份、减水剂3份、水110份、复合增韧材料40份、矿渣粒料20份、钢渣骨料120份、聚丙烯酸酯10份和胶黏剂10份。
制备公路再生骨料透水混凝土的方法具体包括如下步骤：
D1、对废旧混凝土进行破碎、分拣、筛分、清洗、干燥得到废旧混凝土再生骨料，再次对废旧混凝土再生骨料进行筛分得到直径10mm的废旧混凝土再生粗骨料；
D2、从粉煤灰中分选出来的空心玻璃微珠作为待用的超细微珠；
D3、将水泥、细沙、超细微珠、粉煤灰、再生粗骨料、天然粗骨料、矿渣粒料、电炉钢渣和聚丙烯酸酯倒入混凝土搅拌机中干拌50s；
D4、加入水、减水剂、复合增韧材料和胶黏剂，继续拌合8min，得到高韧性抗裂再生骨料透水混凝土。
其中，所述复合增韧材料为改定氮化硼纳米管材料，由A组分改性氮化硼纳米管和B组分改性氮化硼纳米管组成；所述B组分改性氮化硼纳米管与A组分改性氮化硼纳米管的质量含量比0.5:1；所述复合增韧材料的制备方法具体包括以下步骤：
S1、按B组分改性氮化硼纳米管、A组分改性氮化硼纳米管和蒸馏水的质量配比0.5:1:55备料；
S2、选取上述步骤S1的A组分改性氮化硼纳米管、B组分改性氮化硼纳米管和蒸馏水，在25℃下搅拌6h后待用；
S3、将经上述步骤S2处理后的混合物，在70℃下减压蒸除蒸馏水后，在60℃下真空干燥36h后制得复合增韧材料。
然后，制备A组分改性氮化硼纳米管，具体步骤如下：
A1、将经活化处理的4kg氮化硼纳米管和1kg三氯均三嗪在130L丙酮中混合，在12℃下搅拌12h，然后在15℃下反应80h后，经丙酮洗净，在8℃下真空干燥15h；
A2、将经过上述步骤A1处理后的4kg氮化硼纳米管在80L的N,N’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有0.5kg聚氧化乙烯的40L二甲苯溶液中，在5℃下搅拌2h后，在氮气保护下升温至62℃恒温反应18h后，再升温至80℃恒温反应18h；所述聚氧化乙烯在使用前需在65℃下真空干燥48h；
A3、反应完全后，减压蒸除溶剂，用二甲苯和丙酮洗净，在65℃下真空干燥22h后得到A组分改性氮化硼纳米管产品；所述A组分改性氮化硼纳米管中聚氧化乙烯和氮化硼纳米管的质量含量比约为0.2:1。
进一步，制备B组分改性氮化硼纳米管，具体步骤如下：
B1、将经活化处理的1kg氮化硼纳米管和0.3kg的BF3·O(C2H5)2在50L的二氯亚甲基中混合，在真空和20℃下搅拌1h后，在3h内缓慢滴加1kg的3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷，滴加完毕后升温到25℃恒温反应40h，然后加入30L乙醇并继续搅拌1h；
B2、在上述步骤B1的体系中进一步加入300L蒸馏水，静置28h后过滤，所得到的固体用蒸馏水洗净，最后在55℃下真空干燥24h制得B组分改性氮化硼纳米管。
其中，所述氮化硼的活化处理步骤如下：
C1、选取氮化硼纳米管8kg，在转速为350rpm、且每30分钟自动转换旋转方向的条件下球磨24h后，得到平均长度为1.2μm的氮化硼纳米管；用水洗净后，于85℃下真空干燥30h后待用。
C2、将经过上述步骤C1处理的3kg氮化硼纳米管和10kg氯化亚砜在15L的N-甲基吡咯烷酮中混合，在85℃下搅拌5h后，以6000rpm的转速离心35min，分离固体并经无水丙酮洗净后，再在25℃下真空干燥18h；
C3、在氮气保护下，将经过上述步骤C2处理的3kg氮化硼纳米管、2L吡啶和0.5kg乙二醇在100L的N-甲基吡咯烷酮中混合，在85℃下反应10h后，减压蒸除吡啶和N-甲基吡咯烷酮，再经四氢呋喃洗净后，在20℃下真空干燥32h，得到经活化处理的氮化硼纳米管。
最终，制得的高韧性低收缩抗裂公路再生骨料透水混凝土28天抗压强度为90.7Mpa，28天劈裂强度为6.75Mpa，透水系数(25℃)为4.5mm/s，连续孔隙率为19％，25次冻融循环后抗压强度损失率为10.6％。
实施例2
一种公路再生骨料透水混凝土，按重量份计包括如下组分：水泥340份、细沙320份、超细微珠25份、粉煤灰50份、再生粗骨料1000份、天然粗骨料380份、减水剂4份、水120份、复合增韧材料35份、矿渣粒料25份、钢渣骨料110份、聚丙烯酸酯20份和胶黏剂20份。
制备公路再生骨料透水混凝土的方法具体包括如下步骤：
D1、对废旧混凝土进行破碎、分拣、筛分、清洗、干燥得到废旧混凝土再生骨料，再次对废旧混凝土再生骨料进行筛分得到直径15mm的废旧混凝土再生粗骨料；
D2、从粉煤灰中分选出来的空心玻璃微珠作为待用的超细微珠；
D3、将水泥、细沙、超细微珠、粉煤灰、再生粗骨料、天然粗骨料、矿渣粒料、电炉钢渣和聚丙烯酸酯倒入混凝土搅拌机中干拌60s；
D4、加入水、减水剂、复合增韧材料和胶黏剂，继续拌合6min，得到高韧性抗裂再生骨料透水混凝土。
其中，所述复合增韧材料为改性氮化硼纳米管材料，由A组分改性氮化硼纳米管和B组分改性氮化硼纳米管组成；所述B组分改性氮化硼纳米管与A组分改性氮化硼纳米管的质量含量比0.6:1；所述复合增韧材料的制备方法具体包括以下步骤：
S1、按按B组分改性氮化硼纳米管、A组分改性氮化硼纳米管和蒸馏水的质量配比0.6:1:60备料；
S2、上述步骤S1的A组分改性氮化硼纳米管、B组分改性氮化硼纳米管和蒸馏水，在45℃下搅拌10h后待用；
S3、将经上述步骤S2处理后的混合物，在75℃下减压蒸除蒸馏水后，在55℃下真空干燥48h后制得复合增韧材料。
然后，制备A组分改性氮化硼纳米管，具体步骤如下：
A1、将经活化处理的6kg氮化硼纳米管和2kg三氯均三嗪在110L丙酮中混合，在15℃下搅拌15h，然后在11℃下反应85h后，经丙酮洗净，在10℃下真空干燥18h；
A2、将经过上述步骤A1处理后的6kg氮化硼纳米管在180L的N,N’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有1kg聚氧化乙烯的30L二甲苯溶液中，在5℃下搅拌3h后，在氮气保护下升温至62℃恒温反应20h后，再升温至80℃恒温反应22h；所述聚氧化乙烯在使用前需在65℃下真空干燥50h；
A3、反应完全后，减压蒸除溶剂，用二甲苯和丙酮洗净，在65℃下真空干燥25h后得到A组分改性氮化硼纳米管产品；所述A组分改性氮化硼纳米管中聚氧化乙烯和氮化硼纳米管的质量含量比约为0.1:1。
进一步，制备B组分改性氮化硼纳米管，具体步骤如下：
B1、将经活化处理的10kg氮化硼纳米管和0.6kg的BF3·O(C2H5)2在200L的二氯亚甲基中混合，在真空和20℃下搅拌1.5h后，在5h内缓慢滴加3kg的3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷，滴加完毕后升温到25℃恒温反应45h，然后加入100L乙醇并继续搅拌2h；
B2、在上述步骤B1的体系中进一步加入500L蒸馏水，静置36h后过滤，所得到的固体用蒸馏水洗净，最后在60℃下真空干燥48h制得B组分改性氮化硼纳米管。
其中，所述氮化硼的活化处理步骤如下：
C1、选取氮化硼纳米管8kg，在转速为400rpm、且每40分钟自动转换旋转方向的条件下球磨36h后，得到平均长度为1.0μm的氮化硼纳米管；用水洗净后，于80℃下真空干燥35h后待用。
C2、将经过上述步骤C1处理的6kg氮化硼纳米管和15kg氯化亚砜在25L的N,N’-二甲基甲酰胺混合，在90℃下搅拌7h后，以7000rpm的转速离心40min，分离固体并经无水丙酮洗净后，再在30℃下真空干燥20h；
C3、在氮气保护下，将经过上述步骤C2处理的6kg氮化硼纳米管、8L吡啶和1.5kg的1,3-丙二醇在150L的N,N’-二甲基乙酰胺中混合，在90℃下反应15h后，减压蒸除吡啶和N,N’-二甲基乙酰胺，再经无水丙酮洗净后，在25℃下真空干燥20h，得到经活化处理的氮化硼纳米管。
最终制得的高韧性抗裂公路再生骨料透水混凝土的28天抗压强度为100.7Mpa，28天劈裂强度为6.95Mpa，透水系数(25℃)为5.6mm/s，连续孔隙率为21％，25次冻融循环后抗压强度损失率为10.7％。
实施例3
一种公路再生骨料透水混凝土，按重量份计包括如下组分：水泥360份、细沙260份、超细微珠20份、粉煤灰60份、再生粗骨料800份、天然粗骨料400份、减水剂4份、水100份、复合增韧材料25份、矿渣粒料30份、钢渣骨料100份、聚丙烯酸酯15份和胶黏剂15份。
制备公路再生骨料透水混凝土的方法具体包括如下步骤：
D1、对废旧混凝土进行破碎、分拣、筛分、清洗、干燥得到废旧混凝土再生骨料，再次对废旧混凝土再生骨料进行筛分得到直径10mm的废旧混凝土再生粗骨料；
D2、从粉煤灰中分选出来的空心玻璃微珠作为待用的超细微珠；
D3、将水泥、细沙、超细微珠、粉煤灰、再生粗骨料、天然粗骨料、矿渣粒料、电炉钢渣和聚丙烯酸酯倒入混凝土搅拌机中干拌30s；
D4、加入水、减水剂、复合增韧材料和胶黏剂，继续拌合10min，得到高韧性抗裂再生骨料透水混凝土。
其中，所述复合增韧材料为改性氮化硼纳米管材料，由A组分改性氮化硼纳米管和B组分改性氮化硼纳米管组成；所述B组分改性氮化硼纳米管与A组分改性氮化硼纳米管的质量含量比0.3:1；所述复合增韧材料的制备方法具体包括以下步骤：
S1、按B组分改性氮化硼纳米管、A组分改性氮化硼纳米管和蒸馏水的质量配比0.3:1:55备料；
S2、上述步骤S1的X组分氮化硼添加材料、Y组分氮化硼添加材料和蒸馏水，在30℃下搅拌12h后待用；
S3、将经上述步骤S2处理后的混合物，在65℃下减压蒸除蒸馏水后，在60℃下真空干燥40h后制得复合增韧材料。
然后，制备A组分改性氮化硼纳米管，具体步骤如下：
A1、将经活化处理的8kg氮化硼纳米管和0.2kg三氯均三嗪在60L丙酮中混合，在13℃下搅拌14h，然后在13℃下反应82h后，经丙酮洗净，在9℃下真空干燥20h；
A2、将经过上述步骤A1处理后的8kg氮化硼纳米管在100L的N,N’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有1.5kg聚氧化乙烯的20L二甲苯溶液中，在5℃下搅拌2h后，在氮气保护下升温至62℃恒温反应19h后，再升温至80℃恒温反应20h；所述聚氧化乙烯在使用前需在65℃下真空干燥49h；
A3、反应完全后，减压蒸除溶剂，用二甲苯和丙酮洗净，在65℃下真空干燥24h后得到A组分改性氮化硼纳米管产品；所述A组分改性氮化硼纳米管中聚氧化乙烯和氮化硼纳米管的质量含量比约为0.05:1。
进一步，制备B组分改性氮化硼纳米管，具体步骤如下：
B1、将经活化处理的5kg氮化硼纳米管和0.4kg的BF3·O(C2H5)2在100L的二氯亚甲基中混合，在真空和20℃下搅拌1h后，在4h内缓慢滴加2kg的3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷，滴加完毕后升温到25℃恒温反应42h，然后加入70L乙醇并继续搅拌1h；
B2、在上述步骤B1的体系中进一步加入400L蒸馏水，静置30h后过滤，所得到的固体用蒸馏水洗净，最后在75℃下真空干燥36h制得B组分改性氮化硼纳米管。
其中，所述氮化硼的活化处理步骤如下：
C1、选取氮化硼纳米管8kg，在转速为380rpm、且每35分钟自动转换旋转方向的条件下球磨30h后，得到平均长度为0.8μm的氮化硼纳米管；用水洗净后，于82℃下真空干燥32h后待用。
C2、将经过上述步骤C1处理的5kg氮化硼纳米管和12kg氯化亚砜在20L的N,N’-二甲基甲酰胺中混合，在88℃下搅拌12h后，以6800rpm的转速离心38min，分离固体并经无水丙酮洗净后，再在28℃下真空干燥19h；
C3、在氮气保护下，将经过上述步骤C2处理的5kg氮化硼纳米管、6L吡啶和1.0kg的1,3-丙二醇在120L的N-甲基吡咯烷酮中混合，在88℃下反应12h后，减压蒸除吡啶和N-甲基吡咯烷酮，再经四氢呋喃洗净后，在28℃下真空干燥19h，得到经活化处理的氮化硼纳米管。
最终制得的高韧性抗裂公路再生骨料透水混凝土的28天抗压强度为98.2Mpa，28天劈裂强度为6.9Mpa，透水系数(25℃)为5.1mm/s，连续孔隙率为23％，25次冻融循环后抗压强度损失率为10.8％。
性能测试：根据GB/T50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准进行混凝土力学测试；透水系数采用TSXS-1混凝土透水系数测定仪进行测定；连续孔隙率采用压汞仪进行测定；根据GB/T50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准惊醒冻融循环后抗压强度损失率的测定。
综上所述，加入复合增韧材料后制成的公路再生骨料混凝土，相较于传统透水混凝土的透水系数(大于或等于2mm/s)，抗压强度(大于或等于20MPa)都有显著提高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种公路再生骨料透水混凝土，其特征在于：按重量份计包括如下组分：水泥320-360份、细沙240-360份、超细微珠20-30份、粉煤灰40-60份、再生粗骨料300-700份、天然粗骨料200-400份、减水剂3-4份、水100-120份、复合增韧材料20-40份、矿渣粒料20-30份、钢渣骨料100-120份、聚丙烯酸酯10-20份和胶黏剂10-20份。
2.根据权利要求1所述的公路再生骨料透水混凝土，其特征在于：所述减水剂为萘系高效减水剂，其减水率为18-24%；所述超细微珠为从粉煤灰中分选出来的空心玻璃微珠，密度为2.49g/cm3，比表面积为1200m2/kg；所述细沙为河沙，其细度模数为2.5-3.5，堆积密度为1500-1800kg/m3；所述矿渣粒料由质量分数为20~35wt%的混凝沉淀污泥粉、质量分数为3~5%的萜烯树脂粉和余量的矿渣粉经过混合造粒得到，并且矿渣粒料的球粒直径为3-8mm；所述述矿渣粉为S95高炉矿渣粉；所述钢渣骨料为电炉钢渣或转炉钢渣；所述钢渣骨料中CaO的质量分数小于3%，压碎值质量分数小于10%，钢渣骨料粒径为5-12mm；所述胶黏剂为聚乙酸乙烯酯。
3.根据权利要求2所述的公路再生骨料透水混凝土，其特征在于：所述复合增韧材料由A组分改性氮化硼纳米管和B组分改性氮化硼纳米管组成；所述A组分改性氮化硼纳米管采用经活化处理的氮化硼纳米管首先与三官能团有机化合物反应，然后与聚氧化乙烯经亲核取代反应制得；所述B组分改性氮化硼纳米管采用经活化处理的氮化硼纳米管和引发剂在有机溶剂N中混合，并与单体化合物、乙醇与蒸馏水反应制得；所述B组分改性氮化硼纳米管和A组分改性氮化硼纳米管的质量配比为0.3-0.6:1。
4.根据权利要求3所述的公路再生骨料透水混凝土，其特征在于：所述氮化硼纳米管的平均长度为10μm，平均直径为90nm，比表面积为30m2/g；所述三官能团有机化合物为三氯均三嗪；所述聚氧化乙烯的树脂含量大于98%，粘度为92000，熔点为66-68℃，热分解温度为423-425℃，脆点为-50℃；所述引发剂为BF3•O(C2H5)2；所述有机溶剂N为二氯亚甲基；所述单体化合物为3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷。
5.根据权利要求4所述的公路再生骨料透水混凝土，其特征在于：所述复合增韧材料为改性氮化硼纳米管材料，其制备方法具体包括以下步骤：
S1、按B组分改性氮化硼纳米管、A组分改性氮化硼纳米管和蒸馏水的质量配比0.3-0.6:1:55备料；
S2、将上述步骤S1中的A组分改性氮化硼纳米管、B组分改性氮化硼纳米管和蒸馏水混合，在25-45℃条件下搅拌6-12h后静置待用；
S3、将上述步骤S2反应后的混合物，在65-75℃下减压蒸除水后，在50-60℃下真空干燥36-48h后制得复合增韧材料。
6.根据权利要求5所述的公路再生骨料透水混凝土，其特征在于：所述A组份改性氮化硼纳米管的制备方法包括如下步骤：
A1、将经活化的3-8kg氮化硼纳米管和0.2-2kg三氯均三嗪在60-260L丙酮中混合，在12-15℃下搅拌12-15h，然后在11-15℃下反应80-85h，经丙酮洗净后在8-10℃条件下真空干燥15-20h；
A2、将经上述步骤A1处理后的3-8kg氮化硼纳米管在80-180L的N,N’-二甲基甲酰胺中溶解后，加入到溶解有0.5-1.5kg聚氧化乙烯的20-40L二甲苯溶液中，在5℃下搅拌2-3h后，在氮气保护下升温至62℃后恒温反应18-20h，再升温至80℃后恒温反应18-22h；所述聚氧化乙烯在使用前需在65℃下真空干燥48-50h；
A3、反应完全后，减压蒸除溶剂，用二甲苯和丙酮洗净，在65℃下真空干燥22-25h后制得A组分改性氮化硼纳米管；所述A组分改性氮化硼纳米管中聚氧化乙烯与氮化硼纳米管的质量含量比为0.05-0.2:1。
7.根据权利要求5所述的公路再生骨料透水混凝土，其特征在于：所述B组份改性氮化硼纳米管的制备方法包括如下步骤：
B1、将经活化处理的1-10kg氮化硼纳米管和0.3-0.6kg的BF3•O(C2H5)2在50-200L二氯亚甲基中混合，在真空和20℃的条件下搅拌1-1.5h后，在3-5h内缓慢滴加1-3kg的3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷，滴加完毕升温到25℃后恒温反应40-45h，然后加入30-100L乙醇并继续搅拌1-2h；
B2、在经上述步骤B2反应后的体系中加入300-500L蒸馏水，静置28-36h过滤后留存固体，将得到的固体用蒸馏水洗净，最后在55-75℃下真空干燥24-48h制得B组分改性氮化硼纳米管。
8.根据权利要求6或7任一所述的公路再生骨料透水混凝土，其特征在于：所述氮化硼纳米管的活化处理步骤如下：
C1、选取氮化硼纳米管8kg，在转速为350-400rpm、且每30-40分钟自动转换旋转方向的条件下球磨24-36h后，得到平均长度为0.5-1.2μm的氮化硼纳米管；用水洗净后，于80-85℃下真空干燥30-35h后待用；
C2、将经过上述步骤C1处理的3-6kg氮化硼纳米管与10-15kg氯化亚砜在15-25L有机溶剂M中混合，在85-90℃下搅拌5-12h后，以6000-7000rpm的转速离心35-40min，分离固体，利用有机溶剂P洗净分离所得固体，再在25-30℃下真空干燥18-20h；
C3、在氮气保护下，将经过上述步骤C2处理后的3-6kg氮化硼纳米管、2-8L吡啶和0.5-1.5kg有机二元醇化合物在100-150L有机溶剂Q中混合，在85-90℃下反应10-15h后，减压蒸除有机溶剂Q和吡啶，再经有机溶剂P洗净后，在20-25℃下真空干燥20-32h，得到经活化处理的氮化硼纳米管。
9.根据权利要求8所述的公路再生骨料透水混凝土，其特征在于：所述有机溶剂M为N,N’-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种；所述有机溶剂P为无水丙酮或四氢呋喃中的一种；所述有机二元醇化合物为乙二醇或1,3-丙二醇中的一种；所述有机溶剂Q为N-甲基吡咯烷酮或N,N’-二甲基乙酰胺中的一种。
10.一种制备如权利要求1所述的公路再生骨料透水混凝土的方法，具体包括如下步骤：
D1、对废旧混凝土进行破碎、分拣、筛分、清洗、干燥得到废旧混凝土再生骨料，再次对废旧混凝土再生骨料进行筛分得到直径10mm-15mm的废旧混凝土再生粗骨料；
D2、从粉煤灰中分选出来的空心玻璃微珠作为超细微珠待用；
D3、将水泥、细沙、超细微珠、粉煤灰、再生粗骨料、天然粗骨料、矿渣粒料、钢渣骨料和聚丙烯酸酯倒入混凝土搅拌机中干拌30-60s；
D4、再加入水、减水剂、制备的复合增韧材料和胶黏剂，继续拌合5-10min，得到再生骨料透水混凝土。
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