CN110156411A - 一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土及其制备方法，该改性混凝土的主要组成材料有：水泥、水、石灰岩碎石、磁铁矿碎石、砂以及聚羧酸高效减水剂等；该制备方法将一定比例的普通石灰岩碎石骨料替换为磁铁矿骨料混凝土，首先按照具体工况要求对磁铁矿骨料的掺量进行确定；而后将磁铁矿骨料分散，得到复掺磁铁矿骨料的混合骨料；按配比搅拌砂和水泥，加入水后搅拌得到水泥砂浆；本发明的目的是利用磁铁矿骨料的强吸波能力，将磁铁矿骨料掺入混凝土后能够大幅度提高混凝土的微波除冰能力，同时也能够提升其抗压抗折性能以及耐磨性能。将磁铁矿骨料混凝土应用于道路浇筑，能够在提高微波除冰效率。

Description

一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土

技术领域

本发明属于除冰技术领域，具体涉及一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土。

背景技术

我国西北、东北等地位处高寒地区，冬季持续时间长，冰雪周期往往持续半年之久，这导致路面长期处于冰雪覆盖状态。路面在冰雪覆盖时的摩擦系数仅为正常状态下路面摩擦系数的20％～30％，当路面被冰雪覆盖时，过小的摩擦系数会对车辆交通安全造成极大威胁。2008年南方特大雪灾中，交通事故频发，经济损失严重，因此进行有效快速除冰具有一定意义。

传统的除冰方法很多，但人工法除冰费时费力，且除冰效果无法保障；机械法除冰简单易行，但路面冰层的除净率较低，除冰完成后车辆通行依然会受到影响，且机械除冰力度较难把握，力度过大易擦伤路面、破坏路面结构；化学法除冰在路面除冰中应用广泛，但冰水融化后会严重腐蚀路面以及车辆的刹车装置，引起制动锈蚀，与此同时，除冰盐还会对周围土壤环境造成严重污染；传统的热力除冰方法如红外加热法、热气流融化法等除冰法且能量利用率较低，同时，一旦冰层形成一定厚度，传统热力法需要较长时间对冰层进行清除。

微波加热作为一种新型加热技术，具有加热效率高、均匀性好、绿色环保等优点，在食品、化工等领域得到广泛应用。将微波加热应用于道路除冰，一方面可以清除传统除冰方法不易清除的厚冰、坚冰，另一方面微波除冰能量利用率高，不会对环境造成污染，因此，微波除冰具有广阔的发展前景。但是，现阶段关于微波除冰的研究还不甚完善，仍然存在除冰效率较低的问题，因此，有必要研究具有高微波除冰效率的路面材料。公开号为CN106082876A的发明将铜矿渣掺入混凝土中对微波除冰效率进行改善，且具有较好的改善效果，但铜矿渣掺入混凝土中降低了混凝土的和易性，且对抗折强度有一定弱化。

发明内容

为改善道路微波除冰效果，减少除冰时间，本发明提出了一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土及其制备方法，利用磁铁矿骨料改性混凝土制备的路面，具有抗压、抗折强度高、微波除冰效率高等优点。

本发明采用的技术方案是：适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，包括以下组分：磁铁矿碎石、石灰岩碎石、砂、水泥、水、减水剂。

在上述方案基础上，每1m³混凝土中包含以下重量的组分：水泥330.00kg、水139.00kg、石灰岩碎石0-827kg、磁铁矿碎石687-1808kg、砂540-670kg、减水剂3.3-3.47kg。

在上述方案基础上，水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥；具有如下力学性能检测结果：

在上述方案基础上，选用中砂，细度模数为2.9，级配合格，密度2.56g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.9％。

在上述方案基础上，石灰岩碎石，密度2.71g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.2％，级配合格。

在上述方案基础上，磁铁矿碎石，密度3.38g/cm³，堆积密度2.07kg/L，含泥量0.2％，含铁量35％～40％，模式硬度值为6，级配合格。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：制备一种适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，包括以下步骤：

步骤1：配比设计，按照具体工况要求对磁铁矿骨料的掺量进行确定；

步骤2：称料，按照配比采用电子称称量各组分的重量；

步骤3：磁铁矿骨料分散，将即将使用的磁铁矿碎石以及石灰岩碎石在搅拌机中进行混合搅拌60s后，得到复掺磁铁矿骨料的混合骨料；

步骤4：制备磁铁矿骨料改性混凝土拌合物，首先，按配比倒入砂和水泥，搅拌60s，然后加入水后搅拌60s得到水泥砂浆。进而将复掺磁铁矿碎石的混合骨料掺入到搅拌机内，与水泥砂浆继续搅拌120s，得到分布均匀的磁铁矿骨料改性混凝土拌合物；

步骤5：制备磁铁矿骨料改性混凝土试件，将步骤4中获得的磁铁矿骨料改性混凝土拌合物装入模具内，并在磁力振动台振动120s后，使用保鲜膜对试件表面进行密封处理，然后24h后脱模，并放置于标准养护条件下(湿度≥95％，温度为20±2℃)养护28天得到磁铁矿骨料增强混凝土试件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.操作简单易行，性价比高。在制备磁铁矿骨料混凝土时，只需根据工况要求对配合比进行选择，进而将部分石灰岩碎石替换为磁铁矿碎石，进行搅拌即可得到磁铁矿改性混凝土。减少了因掺入纤维等其他改性材料需要进行的分散环节。同时，磁铁矿在中国的产地众多，且成本较低，能够较好的适用于道路铺筑，性价比较高。

2.强度得到提升。本发明制备的磁铁矿骨料改性混凝土抗压强度达到55.3-68.0MPa，抗折强度达到5.2-6.2MPa，而普通混凝土抗压强度为49.3MPa，抗折强度为5.1MPa。同时，替换磁铁矿骨料后，混凝土的耐磨性能提升，80％和100％磁铁矿骨料替换量的混凝土单位面积磨耗量仅为普通混凝土试件单位面积磨损量的71.4％。这是由于磁铁矿骨料密度较大，且骨料表面粗糙，与水泥浆体的粘附性好，同时，磁铁矿骨料的强度高，质地坚硬，耐磨性能突出，将其替换普通石灰岩碎石骨料后，混凝土的抗折抗压强度以及耐磨性能均有一定幅度的提升。

3.微波除冰性能优异。微波作用下材料表面升温速率明显大幅增大。普通混凝土在1000W微波作用，高度55mm时，混凝土加热效率为0.41℃/s。而当磁铁矿骨料替换率为60％时，其加热效率达到了0.96℃/s，当磁铁矿骨料替换率为100％时，其加热效率达到了1.36℃/s。本发明制备的磁铁矿骨料混凝土具有优异的微波除冰效率。这主要是因为磁铁矿骨料具有较多的极性分子，在微波场中，磁铁矿骨料的极性分子旋转振荡将微波能转换为热量，因此，大幅度提高了混凝土的微波除冰效率。

附图说明

图1为本发明的实施例的适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土性能测试示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例是一种适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土。所述的适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，每1m³中包括水泥330kg、水139kg、石灰岩碎石287kg、磁铁矿碎石1425kg、砂561.7kg、减水剂3.3kg。

所述水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥。所述砂为中砂，细度模数为2.9，级配合格，密度2.56g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.9％。所述石灰岩碎石，密度2.71g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.2％，级配合格。所述磁铁矿碎石，密度3.38g/cm³，堆积密度2.07kg/L，含泥量0.2％，含铁量35％～40％，模式硬度值为6，级配合格。所述减水剂为PCA聚羧酸减水剂，减水率35％。

制备所述适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土的具体过程是：

步骤1：根据工况确定磁铁矿骨料掺量；

步骤2：称料，按照配比采用电子称称量各组分的重量；

步骤3：磁铁矿骨料分散，将即将使用的磁铁矿碎石以及石灰岩碎石在搅拌机中进行混合搅拌60s后，得到复掺磁铁矿骨料的混合骨料；

步骤4：制备磁铁矿骨料改性混凝土拌合物，首先，按配比倒入砂和水泥，搅拌60s，然后加入水后搅拌60s得到水泥砂浆。进而将复掺磁铁矿碎石的混合骨料掺入到搅拌机内，与水泥砂浆继续搅拌120s，得到分布均匀的磁铁矿骨料改性混凝土拌合物；

步骤5：制备磁铁矿骨料改性混凝土试件，将步骤4中获得的磁铁矿骨料改性混凝土拌合物装入模具内，并在磁力振动台振动120s后，使用保鲜膜对试件表面进行密封处理，然后24h后脱模，并放置于标准养护条件下(湿度≥95％，温度为20±2℃)养护28天得到磁铁矿骨料增强混凝土试件。

实施例2

本实施例是一种适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土。所述的适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，每1m³中包括水泥330kg、水139kg、石灰岩碎石0kg、磁铁矿碎石1808kg、砂540.6kg、减水剂3.47kg。

所述水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥。所述砂为中砂，细度模数为2.9，级配合格，密度2.56g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.9％。所述石灰岩碎石，密度2.71g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.2％，级配合格。所述磁铁矿碎石，密度3.38g/cm³，堆积密度2.07kg/L，含泥量0.2％，含铁量35％～40％，模式硬度值为6，级配合格。所述减水剂为PCA聚羧酸减水剂，减水率35％。

具体制备方法同实施例1。

实施例3

本实施例是一种适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土。所述的适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，每1m³中包括水泥330kg、水139kg、石灰岩碎石562kg、磁铁矿碎石1050kg、砂580.8kg、减水剂3.3kg。

所述水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥。所述砂为中砂，细度模数为2.9，级配合格，密度2.56g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.9％。所述石灰岩碎石，密度2.71g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.2％，级配合格。所述磁铁矿碎石，密度3.38g/cm³，堆积密度2.07kg/L，含泥量0.2％，含铁量35％～40％，模式硬度值为6，级配合格。所述减水剂为PCA聚羧酸减水剂，减水率35％。

具体制备方法同实施例1。

实施例4

本实施例是一种适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土。所述的适用于道路微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，每1m³中包括水泥330kg、水139kg、石灰岩碎石827kg、磁铁矿碎石687kg、砂610.4kg、减水剂3.3kg。

所述水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥。所述砂为中砂，细度模数为2.9，级配合格，密度2.56g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.9％。所述石灰岩碎石，密度2.71g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.2％，级配合格。所述磁铁矿碎石，密度3.38g/cm³，堆积密度2.07kg/L，含泥量0.2％，含铁量35％～40％，模式硬度值为6，级配合格。所述减水剂为PCA聚羧酸减水剂，减水率35％。

具体制备方法同实施例1。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，其特征在于包括以下组分：磁铁矿碎石、石灰岩碎石、砂、水泥、水、减水剂。

2.根据权利要求1所述的一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，其特征在于：每1m³混凝土中包含以下重量的组分：水泥330.00kg、水139.00kg、石灰岩碎石0-827kg、磁铁矿碎石687-1808kg、砂540-670kg、减水剂3.3-3.47kg。

3.根据权利要求1所述的一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，其特征在于：所述水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥；具有如下力学性能检测结果：

4.根据权利要求1所述的一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，其特征在于：所述砂为中砂，细度模数为2.9，级配合格，密度2.56g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.9％。

5.根据权利要求1所述的一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，其特征在于：所述石灰岩碎石，密度2.71g/cm³，堆积密度1.45kg/L，含泥量0.2％，级配合格。

6.根据权利要求1所述的一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，其特征在于：所述磁铁矿碎石，密度3.38g/cm³，堆积密度2.07kg/L，含泥量0.2％，含铁量35％～40％，模式硬度值为6，级配合格。

7.根据权利要求1所述的一种适用于微波除冰的磁铁矿骨料改性混凝土，其特征在于所述具体步骤包含如下：

步骤1：配比设计，按照具体工况要求对磁铁矿骨料的掺量进行确定；

步骤2：称料，按照配比采用电子称称量各组分的重量；

步骤3：磁铁矿骨料分散，将即将使用的磁铁矿碎石以及石灰岩碎石在搅拌机中进行混合搅拌60s后，得到复掺磁铁矿骨料的混合骨料；

步骤4：制备磁铁矿骨料改性混凝土拌合物，首先，按配比倒入砂和水泥，搅拌60s，然后加入水后搅拌60s得到水泥砂浆。进而将复掺磁铁矿碎石的混合骨料掺入到搅拌机内，与水泥砂浆继续搅拌120s，得到分布均匀的磁铁矿骨料改性混凝土拌合物；

步骤5：制备磁铁矿骨料改性混凝土试件，将步骤4中获得的磁铁矿骨料改性混凝土拌合物装入模具内，并在磁力振动台振动120s后，使用保鲜膜对试件表面进行密封处理，然后24h后脱模，并放置于标准养护条件下(湿度≥95％，温度为20±2℃)养护28天得到磁铁矿骨料增强混凝土试件。