【技术实现步骤摘要】
本申请涉及道路工程，尤其是涉及季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料及制备方法和应用。
技术介绍
1、随着全球基础设施建设的加速推进，尤其是公路工程领域，砂石资源作为基础建材的需求量持续增长，由建筑行业普通原材料向关乎国家经济发展的关键原材料方向发展，逐渐成为一种战略性矿产。砂石价格的持续上涨，促使建筑业必须探索更为高效、环保的解决方案。面对这种情况，再生混凝土骨料作为一种可循环利用的资源，其应用价值不容忽视，尤其是在环境条件严苛的季冻区。
2、当前，季冻区道路建设普遍使用半刚性基层，这种基层结构是用无机结合料稳定土或集料而形成的，具有一定的板体性、抗弯强度以及自身的水稳定性，平衡了刚性基层的坚硬与柔性基层的韧性，确保道路结构的稳定与耐久。
3、然而，传统半刚性基层材料在季冻区的应用存在一些局限性，主要体现在：季冻区的温度波动大，半刚性基层材料在经历反复冻融循环后，易产生冻胀和融化收缩，导致基层内部产生裂缝，降低基层的结构完整性；融雪和雨水渗透引发的冻胀加剧了基层破坏，影响耐久性。这些问题不仅缩短了道路使用寿命，还增加了维护成本。
4、因此，亟需研发一种力学性能、抗冻融变形性能、耐久性能以及水稳性能优异的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料。
技术实现思路
1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种力学性能、抗冻融变形性能、耐久性能以及水稳性能优异的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，本申请提供季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料及制备方法和应用。>
2、一方面，本申请提供的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，按重量份数计，其原料组成包括：再生粗骨料50～70份，再生细骨料20～40份，水泥5～15份，熟石灰5～10份，粉煤灰5～15份，矿渣5～10份，碱激发剂0.1～3份，磷石膏1～5份，mos2纳米改性氧化石墨烯0.1～1份，水5～7份。
3、通过采用上述技术方案，本申请采用特定的原料和配比，制得的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料力学性能好，抗冻融变形性能好，耐久性能以及水稳性能优异。本申请加入了再生粗骨料和再生细骨料，使建筑废弃物资源化，减少了天然资源的消耗，降低了环境污染。加入了熟石灰，有助于激活粉煤灰和矿渣中的活性物质，增强材料的整体水稳性和抗冻融性能。
4、本申请加入了mos2纳米改性氧化石墨烯，能有效提高材料的界面粘结强度，减少了冻融循环下微裂纹的扩展，增强了材料的力学性能和抗变形能力。同时，还能提高材料的抗冻融能力，减少冰冻引起的膨胀应力，保护基层免受冻融循环的破坏。
5、可选的，按重量份数计，其原料组成包括：再生粗骨料55～65份，再生细骨料25～35份，水泥8～12份，熟石灰7～8份，粉煤灰8～12份，矿渣7～8份，碱激发剂1～2份，磷石膏2～4份，mos2纳米改性氧化石墨烯0.2～0.8份，水5.5～6.5份。
6、可选的，按重量份数计，其原料组成包括：再生粗骨料60份，再生细骨料30份，水泥10份，熟石灰7.5份，粉煤灰10份，矿渣7.5份，碱激发剂1.5份，磷石膏3份，mos2纳米改性氧化石墨烯0.5份，水6份。
7、可选的，所述再生粗骨料由废弃混凝土或废弃砖石经破碎、分选、磁选、强化和筛分而成；所述再生细骨料由废弃混凝土经破碎、分选、磁选、强化和筛分而成。
8、通过采用上述技术方案，本申请使用废弃混凝土或废弃砖石作为再生骨料的来源，可以有效减少建筑废弃物的填埋量，减轻对环境的负担。促进了资源的循环再利用，符合可持续发展的理念。再生骨料的使用还减少了对天然骨料的依赖，保护了自然环境和资源。经破碎、分选、磁选、强化和筛分工序处理废弃混凝土和砖石，能够提高再生骨料的稳定性，提高再生骨料的耐久性，延长半刚性基层材料结构的使用寿命。
9、可选的，所述再生粗骨料由5～10mm、10～20mm及20～30mm三级配粒径颗粒组成，其中，粒径为5～10mm、粒径为10～20mm以及粒径为20～30mm的再生粗骨料的重量比为30～40：40～50：10～30。
10、通过采用上述技术方案，本申请再生粗骨料适当的级配，能够改善半刚性基层材料的渗透性，提高其抗侵蚀能力。
11、可选的，所述再生细骨料的平均粒径为0.15～4.75mm。
12、通过采用上述技术方案，本申请再生细骨料较小的平均粒径能够很好地填充在粗骨料的间隙中，增加半刚性基层材料的密实度，从而提升半刚性基层材料的抗渗性和耐久性。
13、可选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
14、通过采用上述技术方案，本申请采用的普通硅酸盐水泥适用性广，水化特性好，与其它原料的兼容性好。
15、可选的，所述水泥、矿渣以及磷石膏的重量比为3～4：2～3：1。
16、通过采用上述技术方案，本申请水泥、矿渣以及磷石膏的重量比能够增强半刚性基层材料的抗冻融性能，提高耐久性。
17、可选的，所述碱激发剂选自氢氧化钠、水滑石、硫酸铝中的至少一种。
18、可选的，所述碱激发剂为重量比为1：1～2的水滑石和硫酸铝。
19、通过采用上述技术方案，水滑石能够缓慢释放碱性离子，持续激发半刚性基层材料中的活性物质，有助于提高半刚性基层材料的长期强度和稳定性。在季冻区环境中，水滑石的缓释作用有助于材料在多次冻融循环中保持良好的性能。硫酸铝的加入可以促进骨料与水泥基体之间的界面粘结，减少微裂缝的产生，增强材料的抗冻融性能和耐久性。水滑石和硫酸铝共同作用，能有效改善粘结性能，减少微裂纹，提升整体的力学性能和耐久性。
20、可选的，所述mos2纳米改性氧化石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯分散于溶剂中，加入mos2纳米粒子，加入表面活性剂，搅拌混合，离心，过滤，干燥，400～800℃下煅烧4～10h，冷却，制得mos2纳米改性氧化石墨烯；
21、其中，氧化石墨烯和mos2纳米粒子的重量比为1～3：1；氧化石墨烯和溶剂的重量比为1：5～10；表面活性剂的添加量为0.1～5％。
22、通过采用上述技术方案，mos2纳米改性氧化石墨烯能显著增强界面粘结力，改善半刚性基层材料的力学性能和抗裂性，还有助于提高混凝土的密实度和水稳性能。
23、可选的，所述溶剂选自乙醇、水、n-甲基吡咯烷酮中的一种。
24、可选的，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种。
25、第二方面，本申请提供了上述季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料的制备方法，包括以下步骤：
26、s1、将所述mos2纳米改性氧化石墨烯与水混合分散，制得预混料；
27、s2、将所述水泥、熟石灰、粉煤灰、矿渣、碱激发剂、磷石膏混合，制得混合料；
28、s3、将所述再生粗骨料、再生细骨料中加入所述混合料，搅拌，加入所述预混料，搅拌，制得季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料。
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【技术保护点】
1.季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，按重量份数计，其原料组成包括：再生粗骨料50~70份，再生细骨料20~40份，水泥5~15份，熟石灰5~10份，粉煤灰5~15份，矿渣5~10份，碱激发剂0.1~3份，磷石膏1~5份，MoS2纳米改性氧化石墨烯0.1~1份，水5~7份。
2.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，所述再生粗骨料由废弃混凝土或废弃砖石经破碎、分选、磁选、强化和筛分而成；所述再生细骨料由废弃混凝土经破碎、分选、磁选、强化和筛分而成。
3.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，所述再生粗骨料由5~10mm、10~20mm及20~30mm三级配粒径颗粒组成，其中，粒径为5~10mm、粒径为10~20mm以及粒径为20~30mm的再生粗骨料的重量比为30~40：40~50：10~30。
4.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，所述再生细骨料的平均粒径为0.15~4.75mm。
5.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨
6.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，所述碱激发剂选自氢氧化钠、水滑石、硫酸铝中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，所述碱激发剂为重量比为1：1~2的水滑石和硫酸铝。
8.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，所述MoS2纳米改性氧化石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯分散于溶剂中，加入MoS2纳米粒子，加入表面活性剂，搅拌混合，离心，过滤，干燥，400~800℃下煅烧4~10h，冷却，制得MoS2纳米改性氧化石墨烯；
9.一种权利要求1~8任一项所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种权利要求1~8任一项所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料在季冻区道路工程中的应用。
...【技术特征摘要】
1.季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，按重量份数计，其原料组成包括：再生粗骨料50~70份，再生细骨料20~40份，水泥5~15份，熟石灰5~10份，粉煤灰5~15份，矿渣5~10份，碱激发剂0.1~3份，磷石膏1~5份，mos2纳米改性氧化石墨烯0.1~1份，水5~7份。
2.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，所述再生粗骨料由废弃混凝土或废弃砖石经破碎、分选、磁选、强化和筛分而成；所述再生细骨料由废弃混凝土经破碎、分选、磁选、强化和筛分而成。
3.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，所述再生粗骨料由5~10mm、10~20mm及20~30mm三级配粒径颗粒组成，其中，粒径为5~10mm、粒径为10~20mm以及粒径为20~30mm的再生粗骨料的重量比为30~40：40~50：10~30。
4.根据权利要求1所述的季冻区再生混凝土骨料半刚性基层材料，其特征在于，所述再生细骨料的平均粒径为0.15~4.75mm。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙虎，宋晓峰，郑生军，杨光，孙市委，王晓光，刘海洋，
申请(专利权)人：中交第三公路工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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