一种聚乙烯混凝土配合比设计方法

本发明公开一种方法,涉及混凝土材料，具体地说是一种聚乙烯混凝土配合比设计方法。

背景技术：

1、目前塑料主要作为细骨料的替代物加入到水泥混凝土中，或者作为复合材料与沥青混凝土组合使用。还未有比较完善的设计方法将塑料作为胶结料制备塑料混凝土，并且由于缺乏系统性设计方法，目前不能针对性选择塑料种类、集料级配、改性剂种类及各物料添加量和相应的制备参数，因此容易导致塑料无法完全裹附集料，从而导致混凝土各性能指标参数不稳定，影响塑料混凝土性能，以及影响后续施工及使用。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的问题，提供一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，合理设计选择塑料材料为聚乙烯，合理设计集料级配、各物料掺量以及制备参数，并进行性能检验，最终形成系统地聚乙烯混凝土配合比设计方法，为后续聚乙烯混凝土制备及研究使用提供有力参考。

2、本发明提出的具体方案是：

3、本发明提供一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，具体步骤为：

4、步骤1：基于熔点温度70℃-140℃和熔融指数40-200g/10min初步选择聚乙烯种类，并选择集料和流动改性剂，

5、步骤2：测试聚乙烯在不同温度下的表观黏度，绘制表观黏度随温度变化曲线，根据聚乙烯表观黏度范围选择表观黏度等于450±30pa·s时对应的温度作为聚乙烯混凝土的拌和温度，

6、步骤3：筛选集料级配范围，在筛选的集料级配范围内初选一定数量级配，选择集料，初选聚乙烯掺量，制备成型马歇尔试件，基于马歇尔稳定度试验和标准飞散试验得到马歇尔稳定度和飞散损失指标，依据结果优选集料级配，

7、步骤4：基于选定的聚乙烯，根据初选的聚乙烯掺量，并添加不同剂量的流动改性剂，从水稳定性的角度评价流动改性剂的改善效果，分别进行冻融劈裂试验、飞散试验和浸水飞散试验，选取水稳定性最好时的流动改性剂剂量，

8、步骤5：初选胶石比，所述胶石比为聚乙烯和集料的质量比，根据胶石比分别制备马歇尔试件，测定不同胶石比条件下试件的空隙率和聚乙烯饱和度，绘制相应曲线，根据空隙率和聚乙烯饱和度要求范围分别确定胶石比对应的最大值和最小值，并分别取最大值和最小值的平均值，将得到的2个平均值再取平均值，得到最佳胶石比，

9、步骤6：基于最佳胶石比制备聚乙烯混凝土马歇尔试件，筛选聚乙烯混凝土性能指标，根据性能指标检验聚乙烯混凝土性能，根据聚乙烯混凝土的性能指标的技术要求进一步优化聚乙烯混凝土的配合比。

10、优选地，所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法中所述步骤1中基于熔点温度70℃-140℃和熔融指数40-200g/10min初步选择塑料混凝土中聚乙烯种类为低密度聚乙烯。

11、优选地，所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法中所述步骤2中根据低密度聚乙烯表观黏度范围选择表观黏度等于450±30pa·s时对应的温度195℃-215℃作为低密度聚乙烯混凝土的拌和温度。

12、优选地，所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法中所述步骤3中筛选集料级配范围为pc-13级配范围，所述pc-13级配范围根据sma-13沥青混合料级配的标准，去除粒径低于0.075mm的集料获得，在pc-13级配范围内初选3个级配。

13、优选地，所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法中所述步骤3中pc-13级配范围如下表所示：

14、

15、优选地，所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法中所述步骤3中在pc-13级配范围内初选3个级配，分别为粗型级配、中型级配和细型级配，其中粗型级配为pc-13级配上限，中型级配为pc-13级配中值，细型级配为pc-13级配下限，

16、初选聚乙烯掺量为5.0％-6.0％，分别与粗型级配、中型级配和细型级配制备成型马歇尔试件，根据马歇尔稳定度和飞散损失指标，选择中型级配作为优选的集料级配。

17、优选地，所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法中步骤4中，基于选定的聚乙烯，根据中型级配和初选聚乙烯掺量5.0％-6.0％，分别选取聚乙烯质量的3％、6％、9％和12％作为流动改性剂掺量，流动改性剂为脂肪族聚酯，制备马歇尔试件，选取水稳定性最好时的流动改性剂剂量为聚乙烯质量的9％。

18、优选地，所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法中步骤5中初选胶石比时，选定中型级配作为的集料级配，以初选胶石比为中值，按0.5％为间隔取3-5个胶石比，在相应的拌和温度下制备马歇尔试件，计算马歇尔试件的空隙率和塑料饱和度，并以胶石比为横坐标，分别以空隙率和塑料饱和度为纵坐标，绘制空隙率-胶石比曲线和塑料饱和度-胶石比曲线，

19、选取空隙率-胶石比曲线中空隙率范围为18.0％-20.0％时对应的最小胶石比opcmin1和最大胶石比opcmax1，求取opcmin1和opcmax1的平均值opc1，

20、选取塑料饱和度-胶石比曲线中塑料饱和度范围为35％-40％时对应的最小胶石比opcmin2和最大胶石比opcmax2，求取opcmin2和opcmax2的平均值opc2，

21、将opc1和opc2求取平均值opc，将opc作为最佳胶石比。

22、优选地，所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法中步骤6中筛选聚乙烯混凝土的性能指标如下表所示：

23、

24、本发明的有益之处是：

25、本发明提供一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，选取熔点70℃-140℃的范围内并符合40-200g/10min熔融指数的聚乙烯作为混凝土中胶凝材料，并选择sma-13沥青混合料级配去除粒径低于0.075mm集料形成pc-13，作为骨料，配合所选择的聚乙烯可以是聚乙烯充分裹附集料，同时选择表观黏度450±30pa·s时聚乙烯所对应的温度作为聚乙烯混凝土的拌和温度，避免高温下的聚乙烯流变性能影响着聚乙烯混凝土的拌和和成型性能，并相应筛选了流动改性剂的剂量和确定了最佳胶石比，从而获得聚乙烯混凝土配合比，并筛选性能指标检验根据聚乙烯混凝土配合比制备的聚乙烯混凝土试件，进一步优化调整聚乙烯混凝土配合比，从而为后续聚乙烯混凝土制备应用提供有力数据支撑。

技术特征：

1.一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，其特征是具体步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，其特征是所述步骤1中基于熔点温度70℃-140℃和熔融指数40-200g/10min初步选择聚乙烯种类为低密度聚乙烯。

3.根据权利要求2所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，其特征是所述步骤2中根据低密度聚乙烯表观黏度范围选择表观黏度等于450±30pa·s时对应的温度195℃-215℃作为低密度聚乙烯混凝土的拌和温度。

4.根据权利要求1或3所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，其特征是所述步骤3中筛选集料级配范围为pc-13级配范围，所述pc-13级配范围根据sma-13沥青混合料级配的标准，去除粒径低于0.075mm的集料获得，在pc-13级配范围内初选3个级配。

5.根据权利要求4所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，其特征是所述步骤3中pc-13级配范围如下表所示：

6.根据权利要求5所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，其特征是所述步骤3中在pc-13级配范围内初选3个级配，分别为粗型级配、中型级配和细型级配，其中粗型级配为pc-13级配上限，中型级配为pc-13级配中值，细型级配为pc-13级配下限，

7.根据权利要求6所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，其特征是步骤4中，基于选定的聚乙烯，根据中型级配和初选聚乙烯掺量5.0％-6.0％，分别选取聚乙烯质量的3％、6％、9％和12％作为流动改性剂掺量，选择流动改性剂为脂肪族聚酯，分别制备马歇尔试件，选取水稳定性最好时的流动改性剂剂量为聚乙烯质量的9％。

8.根据权利要求7所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，其特征是步骤5中初选胶石比时，选定中型级配作为的集料级配，以初选胶石比为中值，按0.5％为间隔取3-5个胶石比，在相应的拌和温度下制备马歇尔试件，计算马歇尔试件的空隙率和塑料饱和度，并以胶石比为横坐标，分别以空隙率和塑料饱和度为纵坐标，绘制空隙率-胶石比曲线和塑料饱和度-胶石比曲线，

9.根据权利要求1或5-8任一项所述的一种聚乙烯混凝土配合比设计方法，其特征是步骤6中筛选聚乙烯混凝土的性能指标如下表所示：

技术总结
本发明公开一种聚乙烯混凝土配合比设计方法,涉及混凝土材料技术领域；基于熔点温度70℃‑140℃和熔融指数40‑200g/10min初步选择聚乙烯种类，并选择集料和流动改性剂；根据聚乙烯种类选择表观黏度等于450±30Pa·s时对应的温度作为聚乙烯混凝土的拌和温度；筛选集料级配范围，优选集料级配；基于选定的聚乙烯，根据初选的聚乙烯掺量，选取水稳定性最好时的流动改性剂剂量；初选胶石比，筛选得到最佳胶石比；筛选聚乙烯混凝土性能指标，根据性能指标检验聚乙烯混凝土性能，根据聚乙烯混凝土的性能指标的技术要求进一步优化聚乙烯混凝土的配合比。

技术研发人员：杜晓博,张宏超,林宏伟,杨珂
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13