CN113955990A - 一种半柔性混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及混凝土的领域，尤其涉及一种半柔性混凝土及其制备方法，所述半柔性混凝土由如下重量百分含量的原料组成：沥青混合料70‑80%和水泥灌浆料20‑30%；所述水泥灌浆料包括如下重量份的原料：水40‑70份、水泥110‑140份、砂子100‑130份、粉煤灰60‑80份、氢化丁腈橡胶颗粒80‑120份、聚乙烯醇0.3‑0.7份、改性纤维30‑50份、减水剂2‑5份、硅烷偶联剂8‑11份、膨胀剂6‑9份；所述沥青混合料包括如下重量份的原料：SBS改性沥青50‑90份、玄武岩碎石200‑300份、水5‑15份、石灰石矿粉20‑40份。本申请的半柔性混凝土具有较好的低温抗裂性和抗开裂。

Description

一种半柔性混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土的领域，尤其涉及一种半柔性混凝土及其制备方法。
背景技术
目前，路面多采用沥青混凝土或水泥混凝土铺设而成。其中，沥青混凝土属于柔性材料，表面平整性较好、施工进度快，但是耐温性欠佳；水泥混凝土属于刚性材料，耐温性较好，但是接缝设计较复杂、施工进度慢、路面平整性较差。
随着对路面综合性能要求的提高，一种兼具沥青混凝土路面和水泥混凝土路面优势的新材料，半柔性混凝土，应运而生。半柔性混凝土是指在沥青混凝土路面中，灌入以水泥混凝土为主的混合料而形成的兼具刚性与柔性的材料。
然而，发明人认为半柔性混凝土存在低温抗裂性较差、易开裂的缺陷，限制了半柔性混凝土的推广及应用。
发明内容
为了解决半柔性混凝土低温抗裂性较差、易开裂的问题，本申请提供一种半柔性混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种半柔性混凝土，采用如下的技术方案：
一种半柔性混凝土，由如下重量百分含量的原料组成：沥青混合料70-80％和水泥灌浆料20-30％；所述水泥灌浆料包括如下重量份的原料：水40-70份、水泥110-140份、砂子100-130份、粉煤灰60-80份、氢化丁腈橡胶颗粒80-120份、聚乙烯醇0.3-0.7份、改性纤维30-50份、减水剂2-5份、硅烷偶联剂8-11份、膨胀剂6-9份；所述沥青混合料包括如下重量份的原料：SBS改性沥青50-90份、玄武岩碎石200-300份、水5-15份、石灰石矿粉20-40份；所述改性纤维由如下原料混合而成：改性玻璃纤维、改性玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维；所述改性玻璃纤维通过玻璃纤维依次经过羟基化、烷基化改性处理得到；所述改性玄武岩纤维通过玄武岩纤维依次经过硅炭黑、稀土化合物改性处理得到。
通过采用上述技术方案，水泥灌浆料中砂子、粉煤灰作为细骨料，用作填充材料，可以提高和易性；氢化丁腈橡胶颗粒是氢化丁腈橡胶制备得到的颗粒，氢化丁腈橡胶是丁腈橡胶分子链上的碳碳双键加氢得到的产物，氢化丁腈橡胶具有优异的耐寒性，可达-55℃～-38℃，同时具有柔韧性，可以提高半柔性混凝土的低温抗裂性。
聚乙烯醇可提高混凝土的低温抗裂性能和抗变形能力，主要是体现在聚乙烯醇可以自身形成网状的结构，而且带正电的活性基团可以与水泥的水化产物C-S-H发生化学键合，形成水化产物骨架和聚合物网状结构互相穿插，使材料整体密实且具有韧性，提高半柔性混凝土的低温抗裂性能及变形能力。
纤维可以改善混凝土的收缩性能，减少早期的开裂概率。基于纤维间距理论和复合材料理论，众多不规则分布的纤维在混凝土中呈现三维的支撑体系，阻止骨料下沉，提高了混凝土的内在稳定性，减少水分散失，防止开裂。通过将纤维改性处理，提高纤维与水泥基材料的相容性和沥青混合料的粘附性。其中，改性玻璃纤维、改性玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维在半柔性混凝土中呈现均匀分布，为半柔性混凝土受压时提供了较好的二次微加筋的效果，抵消了受压时内部结构尖端的集中应力，增加混凝土的变形能力，减少开裂概率。
玻璃纤维是一种无机非金属材料，具有耐热性强、抗腐蚀性好、强度高的优点，但是亲水性较差。本申请中将玻璃纤维经羟基化、烷基化改性处理后使其具有亲水集团，提高玻璃纤维与水泥基材料的相容性和沥青混合料的粘附性，从而提高半柔性混凝土的抗裂性和强度。
玄武岩纤维是以天然玄武岩石料在1450℃～1500℃温度熔融后拉制的连续纤维，其强度高、耐高温。由于玄武岩纤维的表面较为光滑并呈现化学惰性，影响与水泥基材料的相容性和沥青混合料的粘附效果，通过硅炭黑和稀土元素对玄武岩纤维表面进行改性，增加其表面的粗糙度、浸润性和结合力，提高半柔性混凝土的力学性能。
聚乙烯醇纤维是以聚乙烯醇为原料纺丝制得的合成纤维，具有优异的机械性能和耐酸碱性，并且在水中具有良好的分散性。聚乙烯醇纤维与橡胶材料的亲和性较好，且其分子结构-(CH2-CHOH-)n中的羟基能够与水泥材料中水化产物的羟基形成稳定的分子键，使其与水泥材料的粘合强度较高，提高半柔性混凝土的抗裂性。
减水剂是一种维持混凝土坍落度基本不变的情况下，可减少拌和用水量，干缩时提高抗裂性的添加剂。膨胀剂是一种通过理化反应引起体积膨胀的材料，可在混凝土中产生自应力，补偿混凝土早期水化热引起的温度收缩和干燥收缩，提高抗裂性。硅烷偶联剂中的硅烷基可与无机物反应，形成有机物和无机物连接的中间体，增加半柔性混凝土的力学强度。
SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入SBS进行改性后的产物。其中，SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体，是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物。SBS中聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段明显地呈现两相结构，聚丁二烯为连续相，聚苯乙烯为分散相，两相分离结构能与沥青形成空间立体网络结构，从而有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、内聚附着性能、混合料的稳定性。SBS改性沥青在温差大的地区拥有较好的高温稳定性和低温抗裂性。
沥青混合料起到骨架支撑的作用，之间留有合适的空隙率可以利用水泥灌浆料进行填充和粘结，提高半柔性混凝土的力学强度及稳定性。
优选的，所述水泥灌浆料包括如下重量份的原料：水50-60份，水泥120-130份，砂子110-120份，粉煤灰70-75份，氢化丁腈橡胶颗粒100-110份，聚乙烯醇0.4-0.6份，改性纤维35-45份，减水剂3-4份，硅烷偶联剂9-10份，膨胀剂7-8份；所述沥青混合料包括如下重量份的原料：SBS改性沥青70-80份，玄武岩碎石225-275份，水8-12份，石灰石矿粉25-35份。
通过采用上述技术方案，优化各组分的掺量，提高半柔性混凝土的低温开裂性和抗抗裂性能。
优选的，所述改性玻璃纤维、改性玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维的重量配比为(2-4)：(1-3)：(3-5)。
通过采用上述技术方案，不同纤维品种对混凝土的抗开裂、收缩性能的改善存在不同的差异。改性玻璃纤维、改性玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维均可以与混凝土产生较好的融合效果。其中改性玻璃纤维可以有效的利用其水化反应产生的化学键填补玄武岩纤维和混凝土之间的微观缺陷；聚乙烯醇纤维的乱向支撑削弱了混凝土的干缩系数，提高混凝土的韧性，抑制细密裂缝的发生和扩张。将三种纤维混合可以提高半柔性混凝土的抗压性能和抗裂性能。
优选的，所述改性纤维的平均长度为7-13mm。
通过采用上述技术方案，纤维分散后以单丝的形式与混凝土结合，并均匀分布，在纤维与混凝土产生良好的粘结后，将纤维与混凝土分离需要拔出和拉断。当施加拉力时，为了拔出纤维，需要克服纤维与混凝土的界面结合力，若拉力不断增大，纤维未从混凝土中拔出而是直接拉断，此时的拉应力为其极限的抗拉强度。当单丝纤维承受的界面粘结最大拉应力等于单丝纤维的极限抗拉强度时，此时纤维的长度为临界长度。当纤维长度小于临界长度时，纤维在拉应力作用下从混凝土中拔出，发生脱粘，易断裂。当纤维长度大于临界长度时，纤维在拉应力的作用下被拉断破坏，充分发挥了纤维增强的优势，并且提高了抗拉强度及抗裂性能。但是，纤维的长度过大会导致纤维成团的现象，导致力学性能、抗裂性能下降。因此纤维处于一定的长度范围有利于增强半柔性混凝土的力学性能和抗裂性能。
优选的，配制浓度为9-11mmol/L、pH＝8-9的三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲溶液，加入盐酸多巴胺搅拌溶解，得到多巴胺浓度为1-3g/L的溶液；向上述溶液中加入硅炭黑并搅拌，得到硅炭黑浓度为2-3g/L的悬浮液A；将玄武岩纤维在丙酮中超声清洗，然后用水洗净、烘干，得到除杂后的玄武岩纤维；将除杂后的玄武岩纤维置于悬浮液A中搅拌，取出、洗涤至中性并烘干，得到产物B；将产物B置于稀土化合物氯化镧水溶液中浸泡，其中水溶液中镧元素的质量分数为0.5％，取出、烘干，即得改性玄武岩纤维。
通过采用上述技术方案，三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲溶液可将玄武岩纤维表面活化，然后通过利用多巴胺自聚作用形成粘附力较强的聚多巴胺，将硅炭黑接枝到玄武岩纤维的表面上，增加玄武岩的表面粗糙度；稀土元素的4f价电子层结构特殊，使其具有比较高的化学活性，通过稀土元素对纤维表面的处理，可以提高纤维的界面亲和力。稀土镧可与玄武岩纤维表面的C、H、O、N等非金属元素形成化学亲和力极强的配位化学键，同时，吸附在玄武岩纤维表面的La3+还会与混凝土之间增加结合力。通过对玄武岩纤维改性，引进丰富的官能团，提升混凝土的力学性能和抗裂性能。
优选的，所述减水剂由早强减水剂和引气减水剂组成，两者的重量配比为(3-5)：1。
通过采用上述技术方案，早强减水剂可以减少混凝土中的掺水量、可提高混凝土坍落度、可缩短施工及养护周期、提高工效；引气减水剂可以降低混凝土热扩散、降低热传导系数，提高体积稳定性和结构的耐久性。
优选的，所述水泥灌浆料还包括微珠，其中微珠与粉煤灰的重量比为(0.05-0.15)：1。
通过采用上述技术方案，微珠是一种全球状、连续粒径分布、超细、实心、超细粉煤灰硅铝酸盐精细微珠，微珠是燃煤火电厂从烟囱排出的飞灰，经过专用设备收集后得到的高活性球状玻璃体，由于微珠颗粒极细小，加到混凝土中可填充水泥颗粒间空隙，增大水泥浆流动性，一定量的微珠能够增加半柔性混凝土的抗压强度和抗裂性。
第二方面，本申请提供一种上述任一项半柔性混凝土的制备方法，具体通过以下技术方案得以实现：
一种半柔性混凝土的制备方法，包括以下操作步骤：
水泥灌浆料的制备：称取水泥灌浆料所需的各原料，将各原料混合搅拌，得到水泥灌浆料；沥青混合料的制备：将玄武岩碎石、石灰石矿粉、水混合搅拌加热至160-180℃，得到拌合料；将SBS改性沥青加热至160-180℃，加入拌合料中，保温搅拌，得到沥青混合料；于160-180℃下，将上述沥青混合料摊铺至路基上，形成柔性沥青混合料铺装层；将水泥灌浆料灌注至所述柔性沥青混合料铺装层的空隙内，形成半柔性混凝土。
综上所述，本申请包括以下至少一种的有益技术效果：
1、本申请中改性纤维由改性玻璃纤维、改性玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维混合而成；通过改性处理玻璃纤维和玄武岩纤维后，增加了改性纤维与水泥材料的粘合强度，提高了半柔性混凝土的抗压强度；同时改性玻璃纤维填补玄武岩纤维与混凝土之间的微观缺陷，并与聚乙烯醇纤维相互配合，形成乱向支撑的结构，削弱了混凝土的干缩系数，提高了抗开裂性能；
2、通过添加氢化丁腈橡胶颗粒、聚乙烯醇、改性纤维，使其实施例中冻断温度最低为-28.4℃、最大的冻断强度2.81MPa、最小的48h干缩应变值为347×10-6、最大的28d抗压强度为47.0MPa。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的如下原料均为市售产品，具体为：水泥采用42.5等级的普通硅酸盐水泥；砂子的粒径70-100目；粉煤灰选自水石新材料(浙江)有限公司的二级粉煤灰；氢化丁腈橡胶颗粒选自山东道恩特种弹性体材料有限公司；聚乙烯醇选自北京万图明科技有限公司，粒径120目；玻璃纤维选自山东泰山玻璃纤维有限公司的耐碱纤维；玄武岩纤维选自深圳市特力新材科技有限公司；聚乙烯醇纤维选自北京万图明科技有限公司；减水剂选自山西科腾环保新材料股份有限公司的TD-2早强减水剂和TD-8引气减水剂；膨胀剂选自山西科腾环保新材料股份有限公司的TD-U膨胀剂；SBS改性沥青选自中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司；玄武岩碎石选自江苏亚邦矿业有限公司；石灰石矿粉选自湖南众为钙业有限公司；三羟甲基氨基甲烷选自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；硅炭黑选自东莞市灿煜化工有限公司；盐酸多巴胺选自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氯化镧选自内蒙古中科蒙稀新材料有限责任公司；粉煤灰微珠选自水石新材料(浙江)有限公司。
制备例
制备例1
改性纤维通过如下方法制备得到：
将1000L质量分数为30％的双氧水溶液按照2滴/秒的速度加入到100kg玻璃纤维上，搅拌均匀，加热升温至107℃回流4h，过滤干燥后得到羟基化玻璃纤维；向羟基化玻璃纤维中加入200L丙酮和100kg异丁基三乙氧基硅烷，加热升温至85℃，反应7h，过滤、干燥后得到硅烷化玻璃纤维，即改性玻璃纤维。
将100kg玄武岩纤维在1000L丙酮中超声清洗2h，然后用水洗净、烘干，得到除杂后的玄武岩纤维；配制浓度为10mmol/L、pH＝8.5的三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲溶液1000L，加入2kg盐酸多巴胺搅拌溶解，得到含有多巴胺浓度为2g/L的溶液，向上述溶液中加入2.5kg硅炭黑并搅拌，得到悬浮液A；将除杂后的玄武岩纤维放置于悬浮液A中，其中除杂后的玄武岩纤维和悬浮液A的重量比为1：20，搅拌4h，取出、洗涤至中性并烘干，得到产物B；将产物B放于氯化镧的水溶液中浸泡2h，取出、烘干得到改性玄武岩纤维；其中氯化镧水溶液中镧元素的质量分数为0.5％，其中产物B和溶液的重量比为1：80。
将聚乙烯醇纤维和上述改性制备得到的改性玻璃纤维与改性玄武岩纤维按照表1的掺量进行混合，得到改性纤维。
制备例2-10
制备例2-10的改性纤维与制备例1的制备方法相同，区别之处在于：各不同种类的纤维掺量不同，具体详见表1所示。
表1制备例1-10改性纤维各原料掺量(单位：kg)
Figure BDA0003319456370000061
实施例
实施例1
一种半柔性混凝土，其由如下重量百分含量的原料组成：沥青混合料75％和水泥灌浆料25％，其制备步骤如下：
水泥灌浆料各原料及各原料用量如表2所示，其制备步骤如下：
S1、将早强减水剂和引气减水剂按照重量配比1：1的比例进行混合，得到减水剂；
S2、按照表2的掺量，称取水泥灌浆料所需的各原料，将各原料加入水泥搅拌机中搅拌，得到水泥灌浆料。
沥青混合料的制备步骤如下：
称取200kg玄武岩碎石、20kg石灰石矿粉、5kg水混合搅拌加热至170℃，得到拌合料；称取50kgSBS改性沥青加热至170℃，加入拌合料中，维持温度170℃搅拌2min，得到沥青混合料。
于170℃的温度下，首先将上述制备得到的沥青混合料以25m/min的速度摊铺至路基上，当沥青混合料温度降至80℃时进行整平碾压，得到厚度为7cm、空隙率为25％的柔性沥青混合料铺装层；当沥青混合料温度降至40℃时，将上述制备得到的水泥灌浆料灌注至柔性沥青混合料铺装层内，当灌浆饱和后清理表面浮浆，使表面露出石结构，最终形成半柔性混凝土。
其中，改性纤维的平均长度为10mm，硅烷偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷，膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂，氢化丁腈橡颗粒筛选出粒径为1-2mm的颗粒，改性纤维为制备例1制备的改性纤维。
表2实施例1-4中水泥灌浆料各原料掺量(单位：kg)
Figure BDA0003319456370000062
Figure BDA0003319456370000071
实施例2-4
实施例2-4的半柔性混凝土与实施例1的制备方法相同，区别之处在于：其水泥灌浆料的各原料中水、水泥、砂子、粉煤灰、减水剂、硅烷偶联剂、膨胀剂的掺量不同，掺量如表2所示；其余均与实施例1相同。
实施例5-8
实施例5-8的半柔性混凝土与实施例3的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料原料中氢化丁腈橡胶颗粒的掺量不同，其掺量由80kg分别替换为90kg、100kg、110kg和120kg；其余均与实施例3相同。
实施例9-12
实施例9-12的半柔性混凝土与实施例6的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料原料中聚乙烯醇的掺量不同，其掺量由0.3kg分别替换为0.4kg、0.5kg、0.6kg和0.7kg；其余均与实施例6相同。
实施例13-16
实施例13-16的半柔性混凝土与实施例11的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料原料中改性纤维的掺量不同，其掺量由30kg分别替换为35kg、40kg、45kg和50kg；其余均与实施例11相同。
实施例17-25
实施例17-25的半柔性混凝土与实施例14的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料原料中改性纤维的制备例不同，由制备例1制备的改性纤维分别替换为制备例2-10制备的改性纤维；其余均与实施例14相同。
实施例26-28
实施例26-28的半柔性混凝土与实施例23的制备方法相同，区别之处在于：改性纤维的平均长度不同，平均长度分别为7mm、13mm和15mm；其余均与实施例23相同。
实施例29-30
实施例29-30的半柔性混凝土与实施例23的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料中减水剂中早强减水剂和引气减水剂的重量配比不同，由1：1分别替换为3：1和5：1；其余均与实施例23相同。
实施例31-33
实施例31-33的半柔性混凝土与实施例29的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料中还分别包括3kg、6kg、9kg粉煤灰微珠；其余均与实施例29相同。
实施例34-37
实施例34-37的半柔性混凝土与实施例32的制备方法相同，区别之处在于：沥青混合料各原料的掺量不同，掺量如表3所示；其余均与实施例32相同。
表3实施例34-37中沥青混合料各原料掺量(单位：kg)
原料 实施例34 实施例35 实施例36 实施例37
SBS改性沥青 60 70 80 90
玄武岩碎石 225 250 275 300
水 8 10 12 15
石灰石矿粉 25 30 35 40
对比例
对比例1
对比例1的半柔性混凝土与实施例1的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料原料中未添加氢化丁腈橡胶颗粒；其余均与实施例1相同。
对比例2
对比例2的半柔性混凝土与实施例1的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料原料中未添加聚乙烯醇；其余均与实施例1相同。
对比例3
对比例3的半柔性混凝土与实施例1的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料原料中改性玻璃纤维等量替换为未改性的玻璃纤维；其余均与实施例1相同。
对比例4
对比例4的半柔性混凝土与实施例1的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料原料中改性玄武岩纤维等量替换为未改性的玄武岩纤维；其余均与实施例1相同。
对比例5
对比例5的半柔性混凝土与实施例1的制备方法相同，区别之处在于：将水泥灌浆料原料中的聚乙烯醇纤维替换为6.7kg改性玻璃纤维、13.4kg改性玄武岩纤维；其余均与实施例1相同。
对比例6
对比例6的半柔性混凝土与实施例1的制备方法相同，区别之处在于：水泥灌浆料原料中改性纤维等量替换为碳纤维；其余均与实施例1相同。
性能检测
冻断试验可以较好的模拟路面低温缩裂受力，可以反应路面低温抗冻性能的影响，冻断试验按照《AASHTO-TP10-93》进行，采用轮碾成型试件，养生28d后切割成40mm×40mm×250mm尺寸的试件，使用多功能材料测试机内以5℃恒温6h，恒温后试验的降温速率为10℃/h，直到试件断裂为止。对实施例1-37和对比例1-6进行性能测定，性能检测结果见表4所示。
根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》，制作10cm×10cm×40cm的小梁试件，当养生龄期28d完毕后，在试件上贴上电阻应变片，恒温设置为40℃，读取48h的数值并称重，测定试件含水量的变化情况。对实施例1-37和对比例1-6进行性能测定，检测结果见表4所示。
采用GB/T50081--2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对实施例1-37、对比例1-6的28d抗压强度性能进行测定，检测结果见表4所示。
表4性能检测结果
Figure BDA0003319456370000091
Figure BDA0003319456370000101
一般而言，混凝土低温破坏的过程就是能量耗散的过程，其所储存的应变能越多，也就是说所需的冻断强度越高、冻断温度越低，其中冻断温度与低温开裂相关性最好，能比较直观、准确地评价出半柔性混凝土的低温抗裂性能，冻断温度越低表明低温抗裂性能越好。由表4的测试结果显示，本申请实施例中冻断温度最低为-28.4℃、最大的冻断强度2.81MPa、最小的48h干缩应变值为347×10-6、最大的28d抗压强度为47.0MPa。
通过表4中实施例5-8结果表明，一定量的氢化丁腈橡胶颗粒可以增加混凝土的低温抗裂性、降低干缩系数，但是加入过多会影响其强度性能，因此实施例6的冻断温度较实施例5、7和8的冻断温度低、干缩应变值小，表明具有较优的低温抗裂性及抗开裂。
通过表4显示了实施例9-12中实施例11有较优的低温抗裂性，当聚乙烯醇加入过大时，在水泥灌浆料中形成过多的有机薄膜包裹水泥颗粒，阻碍了水化反应的进行，从而破坏混凝土的微观结构，降低理化性能，因此适宜的聚乙烯醇掺量有利于提升混凝土的低温抗裂性。
通过表4中实施例13-25的结果表明，通过选用不同纤维的掺量并调整改性纤维内不同纤维的掺量配比，改性玻璃纤维利用其水化反应填补玄武岩纤维和混凝土之间的微观缺陷，聚乙烯醇纤维的乱向支撑削弱了混凝土的干缩系数，三种纤维之间相互协同配合使混凝土有较好的低温抗裂性和抗开裂性能。
通过表4中实施例26-28的结果表明，实施例27和实施例26、28相比有较好的冻断温度、干缩应变值和抗压强度，说明纤维的长度太短，断裂克服的拉应力小，易开裂；纤维的长度过长，容易发生纤维成团的现象，导致力学性能和抗裂性能下降，因此适宜的纤维长度有利于提高混凝土的力学性能和抗裂性能。
通过表4中实施例29-30的结果表明，半柔性混凝土中早强减水剂和引气减水剂的配比不同，体现的整体效果也不同，早强减水剂的比例高于引气减水剂，使其抗压强度增大。
通过表4中实施例31-33的结果表明，添加微珠能够提高半柔性混凝土的抗压强度和低温抗裂性，主要是由于微珠的颗粒级细，加入混凝土中可以填充颗粒间的孔隙，增大水泥灌浆料的流动性，硬化后增加耐久性和抗压强度。
通过表4中实施例34-37的结果表明，沥青混合料中原料的掺量不同，影响流动性、粘度、空隙率、强度等，掺量不同对应有不同的冻断温度和干缩应变值，表明沥青混合料中的原料掺量可影响半柔性混凝土的低温抗裂性和抗裂性。
通过表4中的数据表明，对比例1-6的冻断温度和干缩应变值均优于实施例1的冻断温度和干缩应变值，证明添加氢化丁腈橡胶颗粒、聚乙烯醇、改性纤维对半柔性混凝土的低温抗裂性和抗开裂性能有益。
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 (8)

1.一种半柔性混凝土，其特征在于，其由如下重量百分含量的原料组成：沥青混合料70-80%和水泥灌浆料20-30%；所述水泥灌浆料包括如下重量份的原料：水40-70份、水泥110-140份、砂子100-130份、粉煤灰60-80份、氢化丁腈橡胶颗粒80-120份、聚乙烯醇0.3-0.7份、改性纤维30-50份、减水剂2-5份、硅烷偶联剂8-11份、膨胀剂6-9份；所述沥青混合料包括如下重量份的原料：SBS改性沥青50-90份、玄武岩碎石200-300份、水5-15份、石灰石矿粉20-40份；
所述改性纤维由如下原料混合而成：改性玻璃纤维、改性玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维；所述改性玻璃纤维通过玻璃纤维依次经过羟基化、烷基化改性处理得到；所述改性玄武岩纤维通过玄武岩纤维依次经过硅炭黑、稀土化合物改性处理得到。
2.根据权利要求1所述的半柔性混凝土，其特征在于，所述水泥灌浆料包括如下重量份的原料：水50-60份，水泥120-130份，砂子110-120份，粉煤灰70-75份，氢化丁腈橡胶颗粒100-110份，聚乙烯醇0.4-0.6份，改性纤维35-45份，减水剂3-4份，硅烷偶联剂9-10份，膨胀剂7-8份；所述沥青混合料包括如下重量份的原料：SBS改性沥青70-80份，玄武岩碎石225-275份，水8-12份，石灰石矿粉25-35份。
3.根据权利要求1所述的半柔性混凝土，其特征在于，所述改性玻璃纤维、改性玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维的重量配比为（2-4）：（1-3）：（3-5）。
4.根据权利要求1所述的半柔性混凝土，其特征在于，所述改性纤维的平均长度为7-13mm。
5.根据权利要求1所述的半柔性混凝土，其特征在于，所述改性玄武岩纤维通过如下方法制备得到：
配制浓度为9-11mmol/L、pH=8-9的三羟甲基氨基甲烷盐酸缓冲溶液，加入盐酸多巴胺搅拌溶解，得到多巴胺浓度为1-3g/L的溶液；向上述溶液中加入硅炭黑并搅拌，得到硅炭黑浓度为2-3g/L的悬浮液A；
将玄武岩纤维在丙酮中超声清洗，然后用水洗净、烘干，得到除杂后的玄武岩纤维；将除杂后的玄武岩纤维置于悬浮液A中搅拌，取出、洗涤至中性并烘干，得到产物B；
将产物B置于氯化镧水溶液中浸泡2-3h，取出、烘干，即得改性玄武岩纤维；其中，所述氯化镧水溶液中镧元素的质量分数为0.5%。
6.根据权利要求1所述的半柔性混凝土，其特征在于，所述减水剂由早强减水剂和引气减水剂组成，两者的重量配比为（3-5）：1。
7.根据权利要求1所述的半柔性混凝土，其特征在于，所述水泥灌浆料还包括粉煤灰微珠，其中粉煤灰微珠与粉煤灰的重量比为（0.05-0.15）：1。
8.一种权利要求1-7任一所述的半柔性混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
水泥灌浆料的制备：称取水泥灌浆料所需的各原料，将各原料混合搅拌，得到水泥灌浆料；
沥青混合料的制备：将玄武岩碎石、石灰石矿粉、水混合搅拌加热至160-180℃，得到拌合料；将SBS改性沥青加热至160-180℃，加入拌合料中，保温搅拌，得到沥青混合料；
于160-180℃下，将上述沥青混合料摊铺至路基上，形成柔性沥青混合料铺装层；将水泥灌浆料灌注至所述柔性沥青混合料铺装层的空隙内，形成半柔性混凝土。
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