CN112573871A - 一种耐磨混凝土路面及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨混凝土路面及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐磨混凝土路面及其制备方法，属于道路建设技术领域。本发明的自制耐磨混凝土中由于添加了自制抗磨耐磨复合料作为填料，此填料具有壳聚糖模板的波浪弯曲的片层结构以及柱状空隙和棱纹凸起等微观结构，其中填料的波浪弯曲的片层结构，在混凝土受到外界摩擦应力时，能沿着应力传递方向通过自制抗磨耐磨复合料层间滑移，并沿着摩擦移动方向移动，从而减少混凝土材料内能的消耗，减少摩擦损耗，从而提高混凝土的耐磨性，其次，波浪弯曲的片层结构会和柱状空隙和棱纹凸起的微观结构形成网格型结构，整体上呈现出网格状形态，此微观形态可以阻碍并缓冲外界摩擦应力，降低了磨损侵蚀，进一步起到抗磨耐磨的效果。

Description

一种耐磨混凝土路面及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐磨混凝土路面及其制备方法，属于道路建设技术领域。
背景技术
目前，随着混凝土研究的进步，国内外对高性能水泥基复合材料(如MDF水泥基材料和DSP水泥基材料以及水泥基聚合物材料等等)高度重视，人们可持续发展意识的不断提高，国内外用超细工业灰渣制备高性能水泥基复合材料的研究取得了很大进展．国外已经有公司通过采用烧结铝矾土、氧化铝陶瓷等耐磨骨料，配制出高性能、高耐磨的混凝土用于实际工程．本发明拟研制超高强、高耐磨混凝土用于工业工程(工业工程中混凝土材料的磨耗特别大)，例如：管道的耐磨内衬、工厂耐磨地面等。
但是现有耐磨混凝土大多是采用软、硬层交互浇筑的方式，施工难度大，公司复杂，并且耐磨效果并不理想，仍然难以达到一些特殊耐磨需求的工业工程中去。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种耐磨混凝土路面及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种耐磨混凝土路面及其制备方法。
本发明的一种耐磨混凝土路面，包括耐磨混凝土路基（1）和位于耐磨混凝土路基表面的抗磨凹槽（2），
所述抗磨凹槽（2）为倒四棱台结构，所述抗磨凹槽（2）是由表面带有四棱台突触的压路辊在耐磨混凝土路基（1）固化之间压制后形成的，所述抗磨凹槽（2）底边长为0.5～1.0cm，顶边长为1.0～1.5cm，深度为0.5cm；
所述耐磨混凝土路基（1）是由自制耐磨混凝土浇筑后固化形成的；
所述自制耐磨混凝土是由预制料和水按照质量比为0.1～0.2混合后制得；
所述预制料包括以下重量份数计的原料：
200～300份普通硅酸盐水泥；
30～40份粉煤灰；
30～40份煅烧铝矾土；
60～70份自制抗磨耐磨复合料；
1～2份聚羧酸减水剂；
20～30份碳化硅纤维；
所述自制抗磨耐磨复合料是由自制壳聚糖模板经碳化后和钨酸铵溶液混合，蒸发结晶、热还原、烧结制得的；
所述自制壳聚糖模板是由壳聚糖、乙酸和水经低温定向冷冻并冷冻干燥制得。
一种自制耐磨混凝土的制备方法，具体制备步骤为：
（1）将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液装入容器中，放置在低温平台上，待完全冷冻，再进行冷冻干燥，得到自制壳聚糖模板；
（2）将自制壳聚糖模板碳化得到碳化壳聚糖，将碳化壳聚糖和钨酸铵溶液混合后加热，蒸发结晶，得到结晶体；
（3）将结晶体移入还原炉中，加热，热还原反应；
（4）待热还原反应结束，将反应产物加热，保温烧结反应后出料，制得自制抗磨耐磨复合料；
（5）称取铝矾土放入烧结炉中，加热，保温烧结，烧结结束后粉碎，得到煅烧铝矾土；
（6）称取普通硅酸盐水泥、粉煤灰、煅烧铝矾土、自制抗磨耐磨复合料、聚羧酸减水剂和碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。
进一步的，具体制备步骤为：
（1）按质量比为1:9:90将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将得到壳聚糖溶液装入底端为不锈钢材质，侧壁有聚四氟乙烯绝热内衬的容器中，将容器放置在不锈钢低温平台上，待壳聚糖溶液完全冷冻，再进行冷冻干燥去除水和乙酸成分，得到自制壳聚糖模板；
（2）将上述得到自制壳聚糖模板放入炭化炉中，在无氧条件下碳化得到碳化壳聚糖，将碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液混合后放入蒸发皿中，加热升温至100～110℃，保温蒸发结晶处理，直至溶液中水分完全蒸发结束，得到结晶体；
（3）将上述得到的结晶体移入还原炉中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，直至置换出还原炉中内的所有空气，加热升温至600～700℃，热还原反应60～70min；
（4）待上述热还原反应结束后，将反应产物放入烧结炉中，加热升温，保温烧结反应后出料，制得具有壳聚糖模板遗态结构的碳化钨粉末，即为自制抗磨耐磨复合料；
（5）称取铝矾土放入烧结炉中，加热升温，保温烧结处理，烧结结束后放入粉碎机中，粉碎成200～300目的小颗粒，得到煅烧铝矾土；
（6）按重量份数计，称取200～300份普通硅酸盐水泥、30～40份粉煤灰、30～40份煅烧铝矾土、60～70份自制抗磨耐磨复合料、1～2份聚羧酸减水剂和20～30份碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。
进一步的，所述步骤（1）中不锈钢低温平台的温度为-40℃。
进一步的，所述步骤（2）中碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液的质量比为1:5。
进一步的，所述步骤（3）中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，其中氢气通入流量为100mL/min，氩气的通入流量为300mL/min。
进一步的，所述步骤（4）中加热升温的温度为1100～1300℃，保温烧结反应的时间为30～40min。
进一步的，所述步骤（5）中加热升温的温度为1400～1500℃，保温烧结处理的时间为3～5h。
进一步的，所述步骤（6）中，预制料和水的质量比为0.1～0.2。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明的自制耐磨混凝土中由于添加了自制抗磨耐磨复合料作为填料，此填料具有壳聚糖模板的波浪弯曲的片层结构以及柱状空隙和棱纹凸起等微观结构，其中填料的波浪弯曲的片层结构，在混凝土受到外界摩擦应力时，能沿着应力传递方向通过自制抗磨耐磨复合料层间滑移，并沿着摩擦移动方向移动，从而减少混凝土材料内能的消耗，减少摩擦损耗，从而提高混凝土的耐磨性，其次，波浪弯曲的片层结构类似于一个波浪形的放射肋，波浪形的放射肋会和柱状空隙和棱纹凸起的微观结构形成网格型结构，整体上呈现出结节放射肋和凸棱、凹槽检错分布的网格状形态，此微观形态可以阻碍并缓冲外界摩擦应力，降低了磨损侵蚀，进一步起到抗磨耐磨的效果；
此外混凝土中掺加的煅烧铝矾土具有发育良好的 α-Al2O3晶体结构，结晶粗大、纯度高、体积稳定性好、力学性能优异，其结构外形是片状的，可以起网状骨架作用，能够减小磨耗作用所产生的应力破坏，提高材料的抗磨耐磨性能；
最后，本发明混凝土中还掺入了碳化硅纤维，它在混凝土中呈无需状分布，纤维的长径比高，可以作为应力疏导的路径，起到分散摩擦应力的作用，而且碳化硅本身棱角性好，它和本发明的自制抗磨耐磨复合料共同嵌入软质填料水泥、粉煤灰中，在磨耗过程中能较好地保持微观构造，起到阻止摩擦侵蚀的效果，虽然软质填料水泥、粉煤灰的硬度低，抗磨性能差，但其较低的剪切强度使混凝土材料在摩擦过程中容易产生滑移，从而减小摩擦系数，也能提高材料的耐磨性能，具有广阔的应用前景。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明耐磨混凝土路面的结构示意图；
图2是本发明自制抗磨耐磨复合料的横截面断面的扫描电镜图片，×100倍；
图3是本发明自制抗磨耐磨复合料的横截面断面的扫描电镜图片，×600倍。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，本发明一较佳实施例所述的一种耐磨混凝土路面，包括耐磨混凝土路基（1）和位于耐磨混凝土路基表面的抗磨凹槽（2），所述抗磨凹槽（2）为倒四棱台结构，所述抗磨凹槽（2）是由表面带有四棱台突触的压路辊在耐磨混凝土路基（1）固化之间压制后形成的，所述抗磨凹槽（2）底边长为0.5～1.0cm，顶边长为1.0～1.5cm，深度为0.5cm。这里抗磨凹槽（2）的存在，在混凝土路基表面形成了规则的外壳结构，当受到外界固体粒子的摩擦冲击时，主要受力部位在抗磨凹槽（2）的底部和两腰，由于凹槽棱间与底部的摩擦力，降低了较大粒子的磨损侵蚀，而小粒子则会填充在凹槽中形成缓冲层，对于后续粒子的冲击形成缓冲作用，是的后续粒子冲击磨损填充在凹槽中的小粒子，而不是直接冲击磨损混凝土路基本体，起到了很好的抗磨耐磨效果，而且这些小粒子的填充是源源不断可以自己更新的，能够长期抗磨消磨，提高混凝土路基的耐磨性能。
所述耐磨混凝土路基（1）是由自制耐磨混凝土浇筑后固化形成的。
本发明自制耐磨混凝土的制备方法，具体制备步骤为：
（1）按质量比为1:9:90将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将得到壳聚糖溶液装入底端为不锈钢材质，侧壁有聚四氟乙烯绝热内衬的容器中，将容器放置在温度为-40℃的不锈钢低温平台上，待壳聚糖溶液完全冷冻，再进行冷冻干燥去除水和乙酸成分，得到自制壳聚糖模板；首先通过冰模板法，控制冰晶沿着固定的方向生长，使得壳聚糖陷落到冰晶片之间，形成微米级的薄层，再通过冷冻干燥把冰晶除掉，得到具有规整层状结构的壳聚糖多孔材料，由于冷冻干燥过程是把水以固态冰的形式直接抽走，本质上是升华，因此可以把冰冻时材料形成的微观结构完全保留下来，最终得到的该材料由许多呈波浪弯曲的片层组成，由于冷冻过程中胞晶和枝晶等冰晶结构的存在，使得壳聚糖多孔材料除了具有主体的层状结构外，还具有柱状空隙和棱纹凸起等微观结构；
（2）将上述得到自制壳聚糖模板放入炭化炉中，在无氧条件下碳化得到碳化壳聚糖，按质量比为1:5将碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液混合后放入蒸发皿中，加热升温至100～110℃，保温蒸发结晶处理，直至溶液中水分完全蒸发结束，得到结晶体；以碳化后的自制壳聚糖模板为模板，将其和钨酸铵溶液混合，通过加热蒸发去除游离铵和水，使钨以仲钨酸铵结晶析出，沉积在碳化后的自制壳聚糖模板的层间以及表面；
（3）将上述得到的结晶体移入还原炉中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，其中氢气通入流量为100mL/min，氩气的通入流量为300mL/min，直至置换出还原炉中内的所有空气，加热升温至600～700℃，热还原反应60～70min；通过热还原使得钨均匀的附着在碳化后的壳聚糖表面及层间；
（4）待上述热还原反应结束后，将反应产物放入烧结炉中，加热升温至1100～1300℃，保温烧结反应30～40min后出料，制得具有壳聚糖模板遗态结构的碳化钨粉末，即为自制抗磨耐磨复合料；通过高温烧结反应，使得碳化后壳聚糖表面的碳和热还原钨反应生成致密均匀的碳化钨层，同时将模板烧除，从而得到具有自制壳聚糖模板呈波浪弯曲的片层结构以及柱状空隙和棱纹凸起等微观结构的碳化钨抗磨耐磨填料；其中图2和图3是自制抗磨耐磨复合料的横截面断面的扫描电镜图片，从图a中可以看出，此复合料片层是呈波浪状弯曲，许多片层有序的交错排列在一起，从图b中观察到，许多单一片层的局部表面并不光滑，而是有很多凸起或棱纹结构；
（5）称取铝矾土放入烧结炉中，加热升温至1400～1500℃，保温烧结处理3～5h，烧结结束后放入粉碎机中，粉碎成200～300目的小颗粒，得到煅烧铝矾土颗粒；因为煅烧铝矾土具有发育良好的 α-Al2O3晶体结构，结晶粗大、纯度高、体积稳定性好、力学性能优异,其结构外形是片状的，可以起网状骨架作用，能够减小磨耗作用所产生的应力破坏，提高材料的抗磨耐磨性能；
（6）按重量份数计，称取200～300份普通硅酸盐水泥、30～40份粉煤灰、30～40份煅烧铝矾土、60～70份自制抗磨耐磨复合料、1～2份聚羧酸减水剂和20～30份碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水按照质量比为0.1～0.2混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。本发明的自制耐磨混凝土中由于添加了自制抗磨耐磨复合料作为填料，此填料具有壳聚糖模板的波浪弯曲的片层结构以及柱状空隙和棱纹凸起等微观结构，其中填料的波浪弯曲的片层结构，在混凝土受到外界摩擦应力时，能沿着应力传递方向通过自制抗磨耐磨复合料层间滑移，并沿着摩擦移动方向移动，从而减少混凝土材料内能的消耗，减少摩擦损耗，从而提高混凝土的耐磨性，其次，波浪弯曲的片层结构类似于一个波浪形的放射肋，波浪形的放射肋会和柱状空隙和棱纹凸起的微观结构形成网格型结构，整体上呈现出结节放射肋和凸棱、凹槽检错分布的网格状形态，此微观形态可以阻碍并缓冲外界摩擦应力，降低了磨损侵蚀，进一步起到抗磨耐磨的效果；
此外混凝土中掺加的煅烧铝矾土具有发育良好的 α-Al2O3晶体结构，结晶粗大、纯度高、体积稳定性好、力学性能优异，其结构外形是片状的，可以起网状骨架作用，能够减小磨耗作用所产生的应力破坏，提高材料的抗磨耐磨性能；
最后，本发明混凝土中还掺入了碳化硅纤维，它在混凝土中呈无需状分布，纤维的长径比高，可以作为应力疏导的路径，起到分散摩擦应力的作用，而且碳化硅本身棱角性好，它和本发明的自制抗磨耐磨复合料共同嵌入软质填料水泥、粉煤灰中，在磨耗过程中能较好地保持微观构造，起到阻止摩擦侵蚀的效果，虽然软质填料水泥、粉煤灰的硬度低，抗磨性能差，但其较低的剪切强度使混凝土材料在摩擦过程中容易产生滑移，从而减小摩擦系数，也能提高材料的耐磨性能，具有广阔的应用前景。
实例1
一种耐磨混凝土路面，包括耐磨混凝土路基（1）和位于耐磨混凝土路基表面的抗磨凹槽（2），所述抗磨凹槽（2）为倒四棱台结构，所述抗磨凹槽（2）是由表面带有四棱台突触的压路辊在耐磨混凝土路基（1）固化之间压制后形成的，所述抗磨凹槽（2）底边长为0.5cm，顶边长为1.0cm，深度为0.5cm。
所述耐磨混凝土路基（1）是由自制耐磨混凝土浇筑后固化形成的。
自制耐磨混凝土的制备方法，具体制备步骤为：
按质量比为1:9:90将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将得到壳聚糖溶液装入底端为不锈钢材质，侧壁有聚四氟乙烯绝热内衬的容器中，将容器放置在温度为-40℃的不锈钢低温平台上，待壳聚糖溶液完全冷冻，再进行冷冻干燥去除水和乙酸成分，得到自制壳聚糖模板；将上述得到自制壳聚糖模板放入炭化炉中，在无氧条件下碳化得到碳化壳聚糖，按质量比为1:5将碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液混合后放入蒸发皿中，加热升温至100℃，保温蒸发结晶处理，直至溶液中水分完全蒸发结束，得到结晶体；将上述得到的结晶体移入还原炉中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，其中氢气通入流量为100mL/min，氩气的通入流量为300mL/min，直至置换出还原炉中内的所有空气，加热升温至600℃，热还原反应60min；待上述热还原反应结束后，将反应产物放入烧结炉中，加热升温至1100℃，保温烧结反应30min后出料，制得具有壳聚糖模板遗态结构的碳化钨粉末，即为自制抗磨耐磨复合料；称取铝矾土放入烧结炉中，加热升温至1400℃，保温烧结处理3h，烧结结束后放入粉碎机中，粉碎成200目的小颗粒，得到煅烧铝矾土颗粒；按重量份数计，称取200份普通硅酸盐水泥、30份粉煤灰、30份煅烧铝矾土、60份自制抗磨耐磨复合料、1份聚羧酸减水剂和20份碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水按照质量比为0.1混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。
实例2
一种耐磨混凝土路面，包括耐磨混凝土路基（1）和位于耐磨混凝土路基表面的抗磨凹槽（2），所述抗磨凹槽（2）为倒四棱台结构，所述抗磨凹槽（2）是由表面带有四棱台突触的压路辊在耐磨混凝土路基（1）固化之间压制后形成的，所述抗磨凹槽（2）底边长为0.6cm，顶边长为1.1cm，深度为0.5cm。
所述耐磨混凝土路基（1）是由自制耐磨混凝土浇筑后固化形成的。
自制耐磨混凝土的制备方法，具体制备步骤为：
按质量比为1:9:90将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将得到壳聚糖溶液装入底端为不锈钢材质，侧壁有聚四氟乙烯绝热内衬的容器中，将容器放置在温度为-40℃的不锈钢低温平台上，待壳聚糖溶液完全冷冻，再进行冷冻干燥去除水和乙酸成分，得到自制壳聚糖模板；将上述得到自制壳聚糖模板放入炭化炉中，在无氧条件下碳化得到碳化壳聚糖，按质量比为1:5将碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液混合后放入蒸发皿中，加热升温至102℃，保温蒸发结晶处理，直至溶液中水分完全蒸发结束，得到结晶体；将上述得到的结晶体移入还原炉中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，其中氢气通入流量为100mL/min，氩气的通入流量为300mL/min，直至置换出还原炉中内的所有空气，加热升温至620℃，热还原反应62min；待上述热还原反应结束后，将反应产物放入烧结炉中，加热升温至1120℃，保温烧结反应32min后出料，制得具有壳聚糖模板遗态结构的碳化钨粉末，即为自制抗磨耐磨复合料；称取铝矾土放入烧结炉中，加热升温至1420℃，保温烧结处理3h，烧结结束后放入粉碎机中，粉碎成220目的小颗粒，得到煅烧铝矾土颗粒；按重量份数计，称取220份普通硅酸盐水泥、32份粉煤灰、32份煅烧铝矾土、62份自制抗磨耐磨复合料、1份聚羧酸减水剂和22份碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水按照质量比为0.1混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。
实例3
一种耐磨混凝土路面，包括耐磨混凝土路基（1）和位于耐磨混凝土路基表面的抗磨凹槽（2），所述抗磨凹槽（2）为倒四棱台结构，所述抗磨凹槽（2）是由表面带有四棱台突触的压路辊在耐磨混凝土路基（1）固化之间压制后形成的，所述抗磨凹槽（2）底边长为0.7cm，顶边长为1.2cm，深度为0.5cm。
所述耐磨混凝土路基（1）是由自制耐磨混凝土浇筑后固化形成的。
自制耐磨混凝土的制备方法，具体制备步骤为：
按质量比为1:9:90将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将得到壳聚糖溶液装入底端为不锈钢材质，侧壁有聚四氟乙烯绝热内衬的容器中，将容器放置在温度为-40℃的不锈钢低温平台上，待壳聚糖溶液完全冷冻，再进行冷冻干燥去除水和乙酸成分，得到自制壳聚糖模板；将上述得到自制壳聚糖模板放入炭化炉中，在无氧条件下碳化得到碳化壳聚糖，按质量比为1:5将碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液混合后放入蒸发皿中，加热升温至104℃，保温蒸发结晶处理，直至溶液中水分完全蒸发结束，得到结晶体；将上述得到的结晶体移入还原炉中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，其中氢气通入流量为100mL/min，氩气的通入流量为300mL/min，直至置换出还原炉中内的所有空气，加热升温至640℃，热还原反应64min；待上述热还原反应结束后，将反应产物放入烧结炉中，加热升温至1150℃，保温烧结反应34min后出料，制得具有壳聚糖模板遗态结构的碳化钨粉末，即为自制抗磨耐磨复合料；称取铝矾土放入烧结炉中，加热升温至1440℃，保温烧结处理4h，烧结结束后放入粉碎机中，粉碎成240目的小颗粒，得到煅烧铝矾土颗粒；按重量份数计，称取240份普通硅酸盐水泥、34份粉煤灰、34份煅烧铝矾土、64份自制抗磨耐磨复合料、1份聚羧酸减水剂和24份碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水按照质量比为0.1混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。
实例4
一种耐磨混凝土路面，包括耐磨混凝土路基（1）和位于耐磨混凝土路基表面的抗磨凹槽（2），所述抗磨凹槽（2）为倒四棱台结构，所述抗磨凹槽（2）是由表面带有四棱台突触的压路辊在耐磨混凝土路基（1）固化之间压制后形成的，所述抗磨凹槽（2）底边长为0.8cm，顶边长为1.4cm，深度为0.5cm。
所述耐磨混凝土路基（1）是由自制耐磨混凝土浇筑后固化形成的。
自制耐磨混凝土的制备方法，具体制备步骤为：
按质量比为1:9:90将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将得到壳聚糖溶液装入底端为不锈钢材质，侧壁有聚四氟乙烯绝热内衬的容器中，将容器放置在温度为-40℃的不锈钢低温平台上，待壳聚糖溶液完全冷冻，再进行冷冻干燥去除水和乙酸成分，得到自制壳聚糖模板；将上述得到自制壳聚糖模板放入炭化炉中，在无氧条件下碳化得到碳化壳聚糖，按质量比为1:5将碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液混合后放入蒸发皿中，加热升温至106℃，保温蒸发结晶处理，直至溶液中水分完全蒸发结束，得到结晶体；将上述得到的结晶体移入还原炉中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，其中氢气通入流量为100mL/min，氩气的通入流量为300mL/min，直至置换出还原炉中内的所有空气，加热升温至660℃，热还原反应67min；待上述热还原反应结束后，将反应产物放入烧结炉中，加热升温至1250℃，保温烧结反应36min后出料，制得具有壳聚糖模板遗态结构的碳化钨粉末，即为自制抗磨耐磨复合料；称取铝矾土放入烧结炉中，加热升温至1460℃，保温烧结处理4h，烧结结束后放入粉碎机中，粉碎成260目的小颗粒，得到煅烧铝矾土颗粒；按重量份数计，称取260份普通硅酸盐水泥、36份粉煤灰、36份煅烧铝矾土、66份自制抗磨耐磨复合料、1份聚羧酸减水剂和26份碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水按照质量比为0.2混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。
实例5
一种耐磨混凝土路面，包括耐磨混凝土路基（1）和位于耐磨混凝土路基表面的抗磨凹槽（2），所述抗磨凹槽（2）为倒四棱台结构，所述抗磨凹槽（2）是由表面带有四棱台突触的压路辊在耐磨混凝土路基（1）固化之间压制后形成的，所述抗磨凹槽（2）底边长为1.0cm，顶边长为1.5cm，深度为0.5cm。
所述耐磨混凝土路基（1）是由自制耐磨混凝土浇筑后固化形成的。
自制耐磨混凝土的制备方法，具体制备步骤为：
按质量比为1:9:90将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将得到壳聚糖溶液装入底端为不锈钢材质，侧壁有聚四氟乙烯绝热内衬的容器中，将容器放置在温度为-40℃的不锈钢低温平台上，待壳聚糖溶液完全冷冻，再进行冷冻干燥去除水和乙酸成分，得到自制壳聚糖模板；将上述得到自制壳聚糖模板放入炭化炉中，在无氧条件下碳化得到碳化壳聚糖，按质量比为1:5将碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液混合后放入蒸发皿中，加热升温至110℃，保温蒸发结晶处理，直至溶液中水分完全蒸发结束，得到结晶体；将上述得到的结晶体移入还原炉中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，其中氢气通入流量为100mL/min，氩气的通入流量为300mL/min，直至置换出还原炉中内的所有空气，加热升温至700℃，热还原反应70min；待上述热还原反应结束后，将反应产物放入烧结炉中，加热升温至1300℃，保温烧结反应40min后出料，制得具有壳聚糖模板遗态结构的碳化钨粉末，即为自制抗磨耐磨复合料；称取铝矾土放入烧结炉中，加热升温至1500℃，保温烧结处理5h，烧结结束后放入粉碎机中，粉碎成300目的小颗粒，得到煅烧铝矾土颗粒；按重量份数计，称取300份普通硅酸盐水泥、40份粉煤灰、40份煅烧铝矾土、70份自制抗磨耐磨复合料、2份聚羧酸减水剂和30份碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水按照质量比为0.2混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。
对照例1：制备方法和本发明的实例1基本相同，唯有不同的是用普通的碳化钨颗粒代替本发明的自制抗磨耐磨复合料，同样制成混凝土路面试块；
对照例2：制备方法和本发明的实例1基本相同，唯有不同的是不添加本发明的自制抗磨耐磨复合料，同样制成混凝土路面试块；
对照例3：制备方法和本发明的实例1基本相同，唯有不同的是不在混凝土试块表面压制抗磨凹槽，同样制成混凝土路面试块；
分别对本发明的实例1-5中的混凝土路面试块和对照例1-3中的混凝土路面试块进行性能检测，检测结果如表1所示：
检测方法：
1、试件制作与养护
（1）成型：将待测试的混凝土浇注于40mm×40 mm×40 mm试模和φ23 mmX 60mm的圆柱体试模中，在振动台上振动2 min，振动频率为50 Hz。
（2）养护：试件在成型室停放1 d后拆模，然后将一批试件移入标准养护室在(20士2)℃水中养护28d，代号V；另一批试件在90℃热水中养护48 h，代号W．
2试验方法
2.1抗压强度的测定 取养护好的试件，按GB／T1767-1999《水泥胶砂强度检验方法》测定其抗压强度。
2.2磨耗值的测定 因为本试验研究的是超高强度、高耐磨混凝土，如果采用现有的几种混凝土耐磨性测定标准进行磨耗值测定，可能不同集料混凝土的磨耗值试验结果区分不明显．而铸石耐磨性很强，所以参照JC／T260一2001《铸石制品性能试验方法一耐磨性试验》进行试验设计。
（1）试验原理以一定压力作用于试件，在规定磨料作用下，经一定转数和转速的磨损试验后，试件单位面积上的混凝土磨耗量表示耐磨性。
（2）试验主要参数试验机磨盘直径52.5cm；磨盘转速32 r/m；荷载4.1kg，由砝码提供；磨料采用粒径0.5mm的棕刚玉，磨料重复使用3次；磨耗试验转数为100转。
（3）试验步骤及结果计算 试验前先将试件磨30圈，以除去表面浮浆。
试件磨耗值的单值按下式计算：
R= (G1-G2)/A
式中：R为磨耗值，g／cm2；G1-为试件磨前的质量，g；G2为试件磨后的质量，g；A为试件的受磨面积。cm2．计算结果取四位有效数字，以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的磨耗值。
表1 性能检测结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
由上表中检测数据可以看出，对照例1由于用普通的碳化钨颗粒代替本发明的自制抗磨耐磨复合料，同样制成混凝土路面试块，因此最终制得混凝土试块的抗压强度和耐磨性都明显减低，由此可见，本发明的自制抗磨混凝土耐磨复合料的特殊结构起到了增强材料耐磨性的效果，对照例2由于不添加本发明的自制抗磨耐磨复合料，同样制成混凝土路面试块，结果抗压强度和耐磨性降低的更加明显，由此可见，除了本发明自制抗磨耐磨复合料的结构能够提高耐磨性，其本申请的高强度特征也能提高耐磨性，对照例3由于不在混凝土试块表面压制抗磨凹槽，因此最终制得混凝土路面试块的抗压强度和耐磨性降低显著，由此可见，本发明在混凝土表面设置的抗磨凹槽的确能够提高混凝土试块的耐磨性，具有广阔的应用前景。

Claims (9)

1.一种耐磨混凝土路面，包括耐磨混凝土路基（1）和位于耐磨混凝土路基表面的抗磨凹槽（2），其特征在于：
所述抗磨凹槽（2）为倒四棱台结构，所述抗磨凹槽（2）是由表面带有四棱台突触的压路辊在耐磨混凝土路基（1）固化之间压制后形成的，所述抗磨凹槽（2）底边长为0.5～1.0cm，顶边长为1.0～1.5cm，深度为0.5cm；
所述耐磨混凝土路基（1）是由自制耐磨混凝土浇筑后固化形成的；
所述自制耐磨混凝土是由预制料和水按照质量比为0.1～0.2混合后制得；
所述预制料包括以下重量份数计的原料：
200～300份普通硅酸盐水泥；
30～40份粉煤灰；
30～40份煅烧铝矾土；
60～70份自制抗磨耐磨复合料；
1～2份聚羧酸减水剂；
20～30份碳化硅纤维；
所述自制抗磨耐磨复合料是由自制壳聚糖模板经碳化后和钨酸铵溶液混合，蒸发结晶、热还原、烧结制得的；
所述自制壳聚糖模板是由壳聚糖、乙酸和水经低温定向冷冻并冷冻干燥制得。
2.一种自制耐磨混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将壳聚糖溶液装入容器中，放置在低温平台上，待完全冷冻，再进行冷冻干燥，得到自制壳聚糖模板；
（2）将自制壳聚糖模板碳化得到碳化壳聚糖，将碳化壳聚糖和钨酸铵溶液混合后加热，蒸发结晶，得到结晶体；
（3）将结晶体移入还原炉中，加热，热还原反应；
（4）待热还原反应结束，将反应产物加热，保温烧结反应后出料，制得自制抗磨耐磨复合料；
（5）称取铝矾土放入烧结炉中，加热，保温烧结，烧结结束后粉碎，得到煅烧铝矾土；
（6）称取普通硅酸盐水泥、粉煤灰、煅烧铝矾土、自制抗磨耐磨复合料、聚羧酸减水剂和碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。
3.根据权利要求2所述的一种自制耐磨混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按质量比为1:9:90将壳聚糖和乙酸以及水混合，得到壳聚糖溶液，将得到壳聚糖溶液装入底端为不锈钢材质，侧壁有聚四氟乙烯绝热内衬的容器中，将容器放置在不锈钢低温平台上，待壳聚糖溶液完全冷冻，再进行冷冻干燥去除水和乙酸成分，得到自制壳聚糖模板；
（2）将上述得到自制壳聚糖模板放入炭化炉中，在无氧条件下碳化得到碳化壳聚糖，将碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液混合后放入蒸发皿中，加热升温至100～110℃，保温蒸发结晶处理，直至溶液中水分完全蒸发结束，得到结晶体；
（3）将上述得到的结晶体移入还原炉中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，直至置换出还原炉中内的所有空气，加热升温至600～700℃，热还原反应60～70min；
（4）待上述热还原反应结束后，将反应产物放入烧结炉中，加热升温，保温烧结反应后出料，制得具有壳聚糖模板遗态结构的碳化钨粉末，即为自制抗磨耐磨复合料；
（5）称取铝矾土放入烧结炉中，加热升温，保温烧结处理，烧结结束后放入粉碎机中，粉碎成200～300目的小颗粒，得到煅烧铝矾土；
（6）按重量份数计，称取200～300份普通硅酸盐水泥、30～40份粉煤灰、30～40份煅烧铝矾土、60～70份自制抗磨耐磨复合料、1～2份聚羧酸减水剂和20～30份碳化硅纤维混合得到预制料，再将预制料和水混合后放入混凝土搅拌机中搅拌，最终制得自制耐磨混凝土。
4.根据权利要求2或3所述的一种自制耐磨混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中不锈钢低温平台的温度为-40℃。
5.根据权利要求2或3所述的一种自制耐磨混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中碳化壳聚糖和浓度为1mol/L的钨酸铵溶液的质量比为1:5。
6.根据权利要求2或3所述的一种自制耐磨混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，向还原炉中通入氢气和氩气的混合气，其中氢气通入流量为100mL/min，氩气的通入流量为300mL/min。
7.根据权利要求2或3所述的一种自制耐磨混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中加热升温的温度为1100～1300℃，保温烧结反应的时间为30～40min。
8.根据权利要求2或3所述的一种自制耐磨混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中加热升温的温度为1400～1500℃，保温烧结处理的时间为3～5h。
9.根据权利要求2或3所述的一种自制耐磨混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中，预制料和水的质量比为0.1～0.2。
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