本發明涉及道路工程領域，特別是涉及一種混凝土罩面材料及其制備方法和用途，所述混凝土罩面材料可以是瀝青混凝土罩面材料。
背景技術：
路面冰雪病害是長期影響路面安全及路面結構壽命的一大因素，如能在短期內降低其影響程度便能產生極大的社會效益和經濟效益。相變材料作為一種高熱儲能材料，可以在周圍溫度降低時放出大量的熱以延緩溫度降低，其在理論上可以解決這一問題，但其應用途徑和應用方法的研究進展甚微。目前各地推廣的融雪化冰技術僅針對新建路面，而處于公路交通“咽喉”的在役道路卻無相關配套技術。因此，開發具有融雪和抑冰雙重功能的新材料，并發展舊路面低成本改造技術，是提升融雪化冰效率，拓展融雪化冰技術受益面的關鍵。自調溫瀝青混凝土薄層罩面便是將合適相變溫度的相變材料結合其他材料及一定工藝制成功能層材料，進一步整合制成薄層罩面，以應用于道路表面，既能實現調溫功能，又能保證路用性能，適用于新建路面及舊路面的升級改造。
技術實現要素：
鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種混凝土罩面材料及其制備方法和用途，用于解決現有技術中的問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明一方面提供一種混凝土罩面材料，所述混凝土罩面材料按重量份計，包括如下組分：
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面材料按重量份計，包括如下組分：
在本發明一些實施方式中，所述碎石可以為玄武巖碎石和/或黑剛玉碎石，所述碎石的粒徑可以為3-5mm。
在本發明一些實施方式中，所述環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂(即E型環氧樹脂)。所述雙酚A型環氧樹脂的環氧值可以為0.51～0.57mol/100g，動力黏度(25℃)可以為5000～14000mPa·s。所述雙酚A型環氧樹脂的具體例子包括但不限于E-56D、E-54、E-55、E-52D等中的一種或多種的組合。
在本發明一些實施方式中，所述固化劑為胺類固化劑。所述胺類固化劑的具體例子包括但不限于二乙烯三胺(DTA)、三乙烯四胺(TET)等中的一種或多種的組合。
在本發明一些實施方式中，所述聚乙二醇為聚乙二醇400，其平均相對分子量通常為380～420。所述聚乙二醇400的pH值可以為4.0～7.0，運動粘度可以為37～45mm2/s。所述聚乙二醇400通常可溶于丙酮。
在本發明一些實施方式中，所述碳可以是各種適用于制備混凝土的碳單質，例如，可適用的碳的種類包括但不限于石墨等。
在本發明一些實施方式中，所述碳為石墨粉，所述石墨粉通常指碳單質的粉末形態，所述石墨粉的粒徑為不大于5000目，優選為400目～5000目。
所述混凝土罩面材料通常指覆蓋于混凝土基材表面的薄層材料，其厚度通常為9-11mm。所述混凝土基材通常指由混凝土澆筑成型的固形物(例如，路面、墻體、板材等)。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面材料為混凝土調溫罩面材料。其機理在于，所述混凝土調溫罩面材料通常指可以利用其本身較高的比熱容，以存儲較多的熱能，從而可以在環境溫度變化時，延緩其本身溫度變化的混凝土罩面材料。例如，在環境溫度降低時，混凝土調溫罩面材料所存儲的熱能較多，熱能會被逐漸釋放，從而可以延緩罩面材料本身溫度降低的速度，從而到達表面調溫抑冰融雪的目的。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面材料為瀝青混凝土罩面材料。
所述瀝青混凝土通常指由一定級配組成的礦料(例如，碎石或軋碎礫石、石屑或砂、礦粉等)與一定比例的瀝青材料，在一定條件下拌制而成的混合料。
本發明另一方面提供所述混凝土罩面材料的制備方法，包括如下步驟：按配方將環氧樹脂、碳、聚乙二醇、固化劑和碎石混合、攪拌，制備獲得所述混凝土罩面材料。
在本發明一些實施方式中，所述將環氧樹脂、碳、聚乙二醇、固化劑和碎石混合、攪拌的具體步驟包括：
1)按配方將環氧樹脂與碳混合、攪拌；
2)將步驟1)所得產物與聚乙二醇混合、攪拌；
3)將步驟2)所得產物與固化劑混合、攪拌；
4)將步驟3)所得產物與碎石混合、攪拌。
在本發明一些實施方式中，將混合、攪拌后所得物料涂覆，固化后即可制備獲得所述混凝土罩面材料。
本發明另一方面提供所述混凝土罩面材料在制備混凝土罩面中的用途。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面包括所述混凝土罩面材料和位于所述混凝土罩面材料上的磨耗層。
所述磨耗層主要是可以降低混凝土罩面的磨損和/或消耗。本領域技術人員可根據道路的實際情況確定磨耗層的厚度及其構成材料。例如，在本發明一具體實施方式中，所述磨耗層可以由粒徑3-5mm的碎石構成，所述碎石可以部分地嵌入混凝土罩面材料中。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面材料的厚度為9-11mm。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面的厚度為12-14mm。所述混凝土罩面的厚度通常為混凝土罩面材料和磨耗層整體上的厚度。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面為混凝土調溫罩面。所述混凝土調溫罩面通常指可以利用其本身較高的比熱容，以存儲較多的熱能，從而可以在環境溫度變化時，延緩其本身溫度變化，從而可以延緩混凝土整體(例如，混凝土與罩面構成的整體結構)溫度變化的罩面結構。例如，在環境溫度降低時，混凝土調溫罩面所存儲的熱能較多，熱能會被逐漸釋放，從而可以延緩混凝土整體上溫度降低的速度。罩面溫度降低的速度被延緩可以使得罩面表面溫度受到調節，從而可以起到如融雪抑冰(即通過自身延緩溫度降低達到減輕冰雪危害的目的)等效果。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面為瀝青混凝土罩面。
本發明另一方面提供一種混凝土罩面，所述混凝土罩面由所述混凝土罩面材料制備獲得，所述混凝土罩面包括所述混凝土罩面材料和位于所述混凝土罩面材料上的磨耗層。
在本發明一具體實施方式中，所述磨耗層可以由粒徑3-5mm的碎石構成。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面材料的厚度為9-11mm。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土罩面的厚度為12-14mm。
本發明另一方面提供所述混凝土罩面的制備方法，包括如下步驟：
a)將所述混凝土罩面材料涂覆于混凝土基材表面；
b)將碎石均勻撒在混凝土罩面材料上；
c)混凝土罩面材料固化后去除未粘結的碎石即得所述混凝土罩面。
在本發明一些實施方式中，所述步驟c)中的固化時間為24小時以上。
本發明另一方面提供一種混凝土路面結構，包括混凝土基材和覆蓋于所述混凝土基材上的所述混凝土罩面。
在本發明一些實施方式中，所述混凝土基材為瀝青混凝土基材。
本發明所提供的混凝土罩面材料可以作為調溫瀝青混凝土薄層罩面，其能夠有效克服冰雪病害對路面結構和路面安全的影響。具體來說，所述混凝土罩面材料通過聚乙二醇作為主要功能材料提供調溫功能，以環氧樹脂和固化劑作為主要粘結材料，從而可以在環境溫度變化時緩慢釋放其存儲的熱能，以延緩一些道路有害狀況的發生(例如，緩解冰層的形成、加速路面降雪的融化)。可見，本發明所提供的混凝土罩面材料一定程度上解決了路面冰雪病害的問題，提高了行車安全，延長了路面結構壽命，薄層罩面作為一種簡易的表面處置方式，可靈活加鋪于新舊路面，保護新路面結構延長舊路面壽命，且不影響路用性能，耐久性強，更換方便。
附圖說明
圖1顯示為本發明混凝土路面結構示意圖。
元件標號說明
1 混凝土基材
2 混凝土罩面
3 混凝土罩面材料
4 磨耗層
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
須知，下列實施例中未具體注明的工藝設備或裝置均采用本領域內的常規設備或裝置。
此外應理解，本發明中提到的一個或多個方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還可以存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟，除非另有說明；還應理解，本發明中提到的一個或多個設備/裝置之間的組合連接關系并不排斥在所述組合設備/裝置前后還可以存在其他設備/裝置或在這些明確提到的兩個設備/裝置之間還可以插入其他設備/裝置，除非另有說明。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容的情況下，當亦視為本發明可實施的范疇。
實施例中所使用的各物料信息如下：
集料：玄武巖級配碎石，符合公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2015)中密集配瀝青混凝土AC-13級配標準，具體如下表1。
表1集料級配表
環氧樹脂：雙酚A型環氧樹脂E-55。
固化劑：二乙烯三胺(DTA)。
聚乙二醇：PEG400。
碳：石墨。
碎石：3～5mm玄武巖碎石。
實施例1
按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTG E20-2011)中T0703瀝青混合料試件制作方法(輪碾法)，公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2015)中密集配瀝青混凝土AC-13級配標準，采用玄武巖集料，制成瀝青混凝土板。進一步在上述瀝青混凝土板表面應用自調溫瀝青混凝土薄層罩面(如圖1所示)，具體步驟為：按表2中的配方配置自調溫瀝青混凝土薄層罩面材料，在瀝青混凝土板表面涂覆自調溫瀝青混凝土薄層罩面材料，厚度約為10mm，并將碎石均勻撒在混凝土罩面材料上，固化后去除未粘結的碎石，制備獲得對照組和實驗組1-3。將對照組和實驗組進行性能測試，具體為將對照組和實驗組分別整體浸于25℃水中5min后置于-18℃的冰箱中冷藏，并實時監控表面溫度，當表面溫度在0～10℃之間時，30min內實驗組可比對照組表面溫度最大延緩降低3.1℃(詳見表3)，實際冰層形成時間也明顯較晚(其中對照組50min左右開始形成冰層，實驗組60～70min左右開始形成冰層)。
表2自調溫瀝青混凝土薄層罩面配方數據表
表3溫度數據表(℃)
實施例2
按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTG E20-2011)中T0703瀝青混合料試件制作方法(輪碾法)，公路瀝青路面施工技術規范(JTG F40-2015)中密集配瀝青混凝土AC-13級配標準，采用玄武巖集料，制成瀝青混凝土板。進一步在上述瀝青混凝土板表面應用自調溫瀝青混凝土薄層罩面(如圖1所示)，具體步驟為：按表4中的配方配置自調溫瀝青混凝土薄層罩面材料，在瀝青混凝土板表面涂覆自調溫瀝青混凝土薄層罩面材料，厚度約為10mm，并將碎石均勻撒在混凝土罩面材料上，固化后去除未粘結的碎石，制備獲得實驗組4-9。對制備獲得的實驗組進行性能測試，各實驗組性能與實施組1-3性能相近。
表4自調溫瀝青混凝土薄層罩面配方數據表
綜上所述，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。