本技術(shù)涉及道路工程，尤其是涉及季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著全球基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加速推進(jìn)，尤其是公路工程領(lǐng)域，砂石資源作為基礎(chǔ)建材的需求量持續(xù)增長，由建筑行業(yè)普通原材料向關(guān)乎國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵原材料方向發(fā)展，逐漸成為一種戰(zhàn)略性礦產(chǎn)。砂石價(jià)格的持續(xù)上漲，促使建筑業(yè)必須探索更為高效、環(huán)保的解決方案。面對(duì)這種情況，再生混凝土骨料作為一種可循環(huán)利用的資源，其應(yīng)用價(jià)值不容忽視，尤其是在環(huán)境條件嚴(yán)苛的季凍區(qū)。

2、當(dāng)前，季凍區(qū)道路建設(shè)普遍使用半剛性基層，這種基層結(jié)構(gòu)是用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土或集料而形成的，具有一定的板體性、抗彎強(qiáng)度以及自身的水穩(wěn)定性，平衡了剛性基層的堅(jiān)硬與柔性基層的韌性，確保道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與耐久。

3、然而，傳統(tǒng)半剛性基層材料在季凍區(qū)的應(yīng)用存在一些局限性，主要體現(xiàn)在：季凍區(qū)的溫度波動(dòng)大，半剛性基層材料在經(jīng)歷反復(fù)凍融循環(huán)后，易產(chǎn)生凍脹和融化收縮，導(dǎo)致基層內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，降低基層的結(jié)構(gòu)完整性；融雪和雨水滲透引發(fā)的凍脹加劇了基層破壞，影響耐久性。這些問題不僅縮短了道路使用壽命，還增加了維護(hù)成本。

4、因此，亟需研發(fā)一種力學(xué)性能、抗凍融變形性能、耐久性能以及水穩(wěn)性能優(yōu)異的季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述至少一種技術(shù)問題，開發(fā)一種力學(xué)性能、抗凍融變形性能、耐久性能以及水穩(wěn)性能優(yōu)異的季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料，本技術(shù)提供季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料及制備方法和應(yīng)用。

2、一方面，本技術(shù)提供的季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料，按重量份數(shù)計(jì)，其原料組成包括：再生粗骨料50～70份，再生細(xì)骨料20～40份，水泥5～15份，熟石灰5～10份，粉煤灰5～15份，礦渣5～10份，堿激發(fā)劑0.1～3份，磷石膏1～5份，mos2納米改性氧化石墨烯0.1～1份，水5～7份。

3、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)采用特定的原料和配比，制得的季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料力學(xué)性能好，抗凍融變形性能好，耐久性能以及水穩(wěn)性能優(yōu)異。本技術(shù)加入了再生粗骨料和再生細(xì)骨料，使建筑廢棄物資源化，減少了天然資源的消耗，降低了環(huán)境污染。加入了熟石灰，有助于激活粉煤灰和礦渣中的活性物質(zhì)，增強(qiáng)材料的整體水穩(wěn)性和抗凍融性能。

4、本技術(shù)加入了mos2納米改性氧化石墨烯，能有效提高材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，減少了凍融循環(huán)下微裂紋的擴(kuò)展，增強(qiáng)了材料的力學(xué)性能和抗變形能力。同時(shí)，還能提高材料的抗凍融能力，減少冰凍引起的膨脹應(yīng)力，保護(hù)基層免受凍融循環(huán)的破壞。

5、可選的，按重量份數(shù)計(jì)，其原料組成包括：再生粗骨料55～65份，再生細(xì)骨料25～35份，水泥8～12份，熟石灰7～8份，粉煤灰8～12份，礦渣7～8份，堿激發(fā)劑1～2份，磷石膏2～4份，mos2納米改性氧化石墨烯0.2～0.8份，水5.5～6.5份。

6、可選的，按重量份數(shù)計(jì)，其原料組成包括：再生粗骨料60份，再生細(xì)骨料30份，水泥10份，熟石灰7.5份，粉煤灰10份，礦渣7.5份，堿激發(fā)劑1.5份，磷石膏3份，mos2納米改性氧化石墨烯0.5份，水6份。

7、可選的，所述再生粗骨料由廢棄混凝土或廢棄磚石經(jīng)破碎、分選、磁選、強(qiáng)化和篩分而成；所述再生細(xì)骨料由廢棄混凝土經(jīng)破碎、分選、磁選、強(qiáng)化和篩分而成。

8、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)使用廢棄混凝土或廢棄磚石作為再生骨料的來源，可以有效減少建筑廢棄物的填埋量，減輕對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。促進(jìn)了資源的循環(huán)再利用，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。再生骨料的使用還減少了對(duì)天然骨料的依賴，保護(hù)了自然環(huán)境和資源。經(jīng)破碎、分選、磁選、強(qiáng)化和篩分工序處理廢棄混凝土和磚石，能夠提高再生骨料的穩(wěn)定性，提高再生骨料的耐久性，延長半剛性基層材料結(jié)構(gòu)的使用壽命。

9、可選的，所述再生粗骨料由5～10mm、10～20mm及20～30mm三級(jí)配粒徑顆粒組成，其中，粒徑為5～10mm、粒徑為10～20mm以及粒徑為20～30mm的再生粗骨料的重量比為30～40：40～50：10～30。

10、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)再生粗骨料適當(dāng)?shù)募?jí)配，能夠改善半剛性基層材料的滲透性，提高其抗侵蝕能力。

11、可選的，所述再生細(xì)骨料的平均粒徑為0.15～4.75mm。

12、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)再生細(xì)骨料較小的平均粒徑能夠很好地填充在粗骨料的間隙中，增加半剛性基層材料的密實(shí)度，從而提升半剛性基層材料的抗?jié)B性和耐久性。

13、可選的，所述水泥為普通硅酸鹽水泥。

14、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)采用的普通硅酸鹽水泥適用性廣，水化特性好，與其它原料的兼容性好。

15、可選的，所述水泥、礦渣以及磷石膏的重量比為3～4：2～3：1。

16、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)水泥、礦渣以及磷石膏的重量比能夠增強(qiáng)半剛性基層材料的抗凍融性能，提高耐久性。

17、可選的，所述堿激發(fā)劑選自氫氧化鈉、水滑石、硫酸鋁中的至少一種。

18、可選的，所述堿激發(fā)劑為重量比為1：1～2的水滑石和硫酸鋁。

19、通過采用上述技術(shù)方案，水滑石能夠緩慢釋放堿性離子，持續(xù)激發(fā)半剛性基層材料中的活性物質(zhì)，有助于提高半剛性基層材料的長期強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在季凍區(qū)環(huán)境中，水滑石的緩釋作用有助于材料在多次凍融循環(huán)中保持良好的性能。硫酸鋁的加入可以促進(jìn)骨料與水泥基體之間的界面粘結(jié)，減少微裂縫的產(chǎn)生，增強(qiáng)材料的抗凍融性能和耐久性。水滑石和硫酸鋁共同作用，能有效改善粘結(jié)性能，減少微裂紋，提升整體的力學(xué)性能和耐久性。

20、可選的，所述mos2納米改性氧化石墨烯的制備方法為：將氧化石墨烯分散于溶劑中，加入mos2納米粒子，加入表面活性劑，攪拌混合，離心，過濾，干燥，400～800℃下煅燒4～10h，冷卻，制得mos2納米改性氧化石墨烯；

21、其中，氧化石墨烯和mos2納米粒子的重量比為1～3：1；氧化石墨烯和溶劑的重量比為1：5～10；表面活性劑的添加量為0.1～5％。

22、通過采用上述技術(shù)方案，mos2納米改性氧化石墨烯能顯著增強(qiáng)界面粘結(jié)力，改善半剛性基層材料的力學(xué)性能和抗裂性，還有助于提高混凝土的密實(shí)度和水穩(wěn)性能。

23、可選的，所述溶劑選自乙醇、水、n-甲基吡咯烷酮中的一種。

24、可選的，所述表面活性劑選自十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨中的一種。

25、第二方面，本技術(shù)提供了上述季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料的制備方法，包括以下步驟：

26、s1、將所述mos2納米改性氧化石墨烯與水混合分散，制得預(yù)混料；

27、s2、將所述水泥、熟石灰、粉煤灰、礦渣、堿激發(fā)劑、磷石膏混合，制得混合料；

28、s3、將所述再生粗骨料、再生細(xì)骨料中加入所述混合料，攪拌，加入所述預(yù)混料，攪拌，制得季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料。

29、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)采用的制備方法操作簡單且方便，確保了材料的均勻分散，有利于提高材料的力學(xué)性能和耐久性。

30、第三方面，本技術(shù)提供了上述季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料在季凍區(qū)道路工程中的應(yīng)用。

31、可選的，上述季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料的施工方法為：

32、步驟一：清理基層表面，確保無雜物、浮土，地面平整堅(jiān)實(shí)；

33、步驟二：攤鋪攪拌好的季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料，碾壓；

34、步驟三：碾壓完成后，進(jìn)行復(fù)壓；

35、步驟四：覆蓋薄膜養(yǎng)生，固化后形成半剛性基層。

36、通過采用上述技術(shù)方案，清理基層表面能夠確?；鶎痈蓛?、平整、無雜物，為新鋪設(shè)的半剛性基層提供良好的粘結(jié)基礎(chǔ)，防止因基層不平或有雜物導(dǎo)致的局部應(yīng)力集中，影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。攤鋪和碾壓使材料更密實(shí)，確保材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，提高承載力和抗變形能力，還能消除材料中的氣泡，增強(qiáng)材料的連續(xù)性和均勻性。覆蓋薄膜可以有效保持基層的濕度，控制水分蒸發(fā)速度，為水泥水化反應(yīng)創(chuàng)造有利條件，加速強(qiáng)度發(fā)展，同時(shí)避免因過快失水導(dǎo)致的開裂。

37、綜上所述，本發(fā)明包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

38、1.本技術(shù)采用特定的原料和配比，制得的季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料力學(xué)性能好，抗凍融變形性能好，耐久性能以及水穩(wěn)性能優(yōu)異。

39、2.本技術(shù)加入了再生粗骨料和再生細(xì)骨料，使建筑廢棄物資源化，減少了天然資源的消耗，降低了環(huán)境污染。

40、3.本技術(shù)采用的制備方法操作簡單且方便，確保了材料的均勻分散，有利于提高材料的力學(xué)性能和耐久性。

41、具體實(shí)施方式

42、以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

43、本技術(shù)設(shè)計(jì)了季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料，按重量份數(shù)計(jì)，其原料組成包括：再生粗骨料50～70份，再生細(xì)骨料20～40份，水泥5～15份，熟石灰5～10份，粉煤灰5～15份，礦渣5～10份，堿激發(fā)劑0.1～3份，磷石膏1～5份，mos2納米改性氧化石墨烯0.1～1份，水5～7份。

44、本技術(shù)的季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料采用以下方法制備，包括以下步驟：s1、將所述mos2納米改性氧化石墨烯與水混合分散，制得預(yù)混料；

45、s2、將所述水泥、熟石灰、粉煤灰、礦渣、堿激發(fā)劑、磷石膏混合，制得混合料；

46、s3、將所述再生粗骨料、再生細(xì)骨料中加入所述混合料，攪拌，加入所述預(yù)混料，攪拌，制得季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料。

47、本技術(shù)的季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料可以在季凍區(qū)道路工程中應(yīng)用。

48、本技術(shù)人針對(duì)現(xiàn)有的季凍區(qū)半剛性基層經(jīng)反復(fù)凍融循環(huán)后，易產(chǎn)生裂縫，抗凍融變形性能、耐久性能以及水穩(wěn)性能較差的問題，設(shè)計(jì)了本技術(shù)的技術(shù)方案。

49、本技術(shù)提出的季凍區(qū)再生混凝土骨料半剛性基層材料，力學(xué)性能、抗凍融變形性能、耐久性能以及水穩(wěn)性能優(yōu)異。

50、本技術(shù)采用的原料具體如下：

51、熟石灰：湖北成豐化工有限公司，純度：99％。

52、水滑石：cas：12304-65-3。

53、硫酸鋁：cas：10043-01-3。

54、磷石膏：山東東順石膏制品有限公司，貨號(hào)：01。

55、n-甲基吡咯烷酮：cas：872-50-4。

56、四硫代鉬酸銨：cas：15060-55-6。

57、十二烷基硫酸鈉：cas：151-21-3。

58、十六烷基三甲基溴化銨：cas：57-09-0。